EP3815227A1 - Dispositif de protection d'un composant de puissance pour un pont de transistors - Google Patents

Dispositif de protection d'un composant de puissance pour un pont de transistors

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EP3815227A1
EP3815227A1 EP19733085.5A EP19733085A EP3815227A1 EP 3815227 A1 EP3815227 A1 EP 3815227A1 EP 19733085 A EP19733085 A EP 19733085A EP 3815227 A1 EP3815227 A1 EP 3815227A1
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EP
European Patent Office
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power component
terminal
protection device
power
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
EP19733085.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Yann LECOQ
Mathieu Bertrand
Hussein DIA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H03K2217/0027—Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Definitions

  • the present invention is in the field of power bridges comprising at least one switching arm and intended to control or be powered by a rotating electric machine.
  • the invention relates to a device for protecting a power component of a power bridge, as well as a power bridge and such a rotating electric machine.
  • an on-board network is used to supply various electrical equipment equipping said motor vehicle.
  • An electrical supply to the on-board network is provided by at least one battery which can be recharged, when the motor vehicle is in motion, by a rotary electric machine which is connected to a heat engine of said motor vehicle. The rotating electrical machine then converts mechanical energy from rotation of the heat engine into electrical energy which is supplied to the network and / or at least one battery.
  • rotary electrical machine is meant more generally any rotary electrical machine, preferably whose stator is polyphase, used for the production of a direct current supplying the on-board network.
  • it may in particular be an alternator or an alto-starter.
  • the context of the present invention is that of rotary electrical machines with permanent magnets.
  • the rotary electrical machine is connected to a power bridge comprising power components in order to supply the on-board network with direct electric current.
  • the rotary electrical machine is supplied electrically by the power bridge operating as an inverter.
  • the electric currents flowing in said power bridge can quickly damage its power components.
  • the power components of a given arm of the power bridge In order to prevent the power components of a given arm of the power bridge from breaking and, consequently, to propagate on the on-board network electric current values incompatible with the electrical equipment of the motor vehicle, it is necessary to detect faults in the power bridge or one of its power components as quickly as possible.
  • the object of the present invention is to propose a new device for protecting a power component in order to respond at least in large part to the preceding problems and also to lead to other advantages.
  • At least one of the abovementioned objectives is achieved with a device for protecting a power component comprising a current input terminal, a current output terminal and a control terminal , the protection device being placed in bypass, ie in parallel between the current input terminal and the current output terminal of the power component and the protection device is configured to detect a period during which a variable electric current flows the power component between the current input terminal and the current output terminal.
  • the protection device is configured to detect a period during which a variable electric current flows through said power component between its current input terminal and its current output terminal in particular when the power component is in the process of switching between a so-called blocking switching state and a so-called switching state.
  • the power component In its on switching state, the power component is analogous to a switch configured in a closed state; and in its blocking switching state, the power component is analogous to a switch configured in an open state.
  • the protection device is configured to detect a period during which a variable electric current flows through said power component between its current input terminal and its current output terminal for example during the transient regime of switching between the blocking conduction mode and the passing conduction mode.
  • the protective device according to the first aspect of the invention may advantageously comprise at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
  • variable electric current is the current passing through the power component when the power component switches from its blocking state to its on state.
  • the protection device is configured to determine a potential difference across the parasitic inductors of the associated power component. .
  • the potential difference generated by the parasitic inductances being proportional to an instantaneous variation of an electric current passing through said parasitic inductances
  • this advantageous configuration makes it possible to directly detect said variation in electric current.
  • a measurement of the potential difference thus measured makes it possible to be sensitive to the time during which the variable electric current passes through the power component between its current input and current output terminals.
  • the protection device is placed in derivation of the parasitic inductances of the associated power component in order to detect the variable electric current which flows through them and - ultimately - to detect the duration during which said variable electric current flows through the component power. This measurement is used as a malfunction detector of the power component by the protection device;
  • the protection device comprises a first circuit configured to generate a detection voltage proportional to the duration during which the variable electric current passes through the power component, more particularly between its current input terminal and its current output terminal;
  • the first circuit comprises a detection resistor connected in series at a first midpoint with a detection capacity, said detection resistance and detection capacity being placed in parallel between the current input terminal and the current output terminal of the power component.
  • the detection voltage is thus generated at the first midpoint.
  • the detection resistance and the detection capacity make it possible to detect the abnormal operating states of the power component with which the protection device is associated. More particularly, the establishment of a potential difference across the parasitic inductances of the power component - induced by the variation of the electric current flowing through said power component - makes it possible to charge the detection capacity up to a value which depends on the duration of establishment of said potential difference.
  • the detection capacity is weakly charged, so that it does not have sufficient voltage across its terminals to be representative of a malfunction of the component of power, as will be described later.
  • the detection capacity is more charged, so that 'It represents at its terminals a sufficient voltage to be representative of the malfunction of said power component.
  • the voltage across the detection capacitance corresponds to the detection voltage generated by the first circuit.
  • the detection resistance and the detection capacity of the first circuit are placed in parallel with the parasitic inductors and the corresponding power component in order to measure a voltage generated by an assembly formed by the power component and its parasitic inductor (s).
  • the detection resistance and the detection capacity of the first circuit are placed in derivation of the current input and current output terminals of the corresponding power component;
  • the protection device comprises a thresholding device making it possible to determine a voltage threshold for controlling the power component, that is to say for switching the corresponding power component in order to put it safe and prevent it from being damaged.
  • the voltage threshold corresponds to a voltage value above which the voltage across the detection capacity of the first circuit and charged by the variable electric current passing through the power component and its parasitic inductances, is - ie the detection voltage as described above, is high enough to be representative of the malfunction of the power component;
  • the thresholding device comprises a first thresholding resistor connected in series at a second midpoint with a second thresholding resistor, said first and second thresholding resistor being arranged in parallel between a current input terminal and an output terminal current of the power component, the voltage at said second point making it possible to determine the voltage threshold.
  • the choice of the value of the threshold resistances makes it possible to adjust and fix the voltage threshold described above;
  • the voltage threshold is equal to the sum of the voltage at the second point and the voltage across the first diode
  • the protection device comprises a circuit for controlling the power component between the terminals of which the protection device is arranged as a bypass, said protection circuit controlling the power component as a function of the voltage detection generated by the first circuit and the voltage threshold predetermined by the thresholding device.
  • the control circuit makes it possible to switch said power component into one or other of its switching states described above, when the voltage across the detection capacity of the first circuit, c ' that is to say the detection voltage as described above, is high enough to be representative of a malfunction of said power component;
  • control circuit comprises a control switch and a voltage comparator configured to compare the detection voltage generated by the first circuit and the voltage threshold predetermined by the thresholding device, said control switch being configured to switch the component corresponding power in a blocking conduction state when said voltage comparator detects that said detection voltage is greater than said predetermined voltage threshold.
  • control switch further comprises a first transistor, the current input terminal of which is connected to the control terminal of the power component by means of a resistor, and the current output terminal of which is connected to the current output terminal of the power component, said first transistor being in a conducting state when said detection voltage is higher than said predetermined voltage threshold.
  • the first transistor is a MOSFET type transistor.
  • the first transistor is an N-doped MOSFET type transistor
  • the voltage comparator also includes:
  • a second transistor whose control terminal is connected to the second midpoint, whose current input terminal is connected to the first midpoint via a first diode and whose current output terminal is connected to the control terminal of the first transistor, and o a bias resistor connected by one of its terminals to the control terminal of the first transistor and by the other of its terminals to the current output terminal of the power component.
  • the second transistor is a bipolar transistor
  • the second transistor is a bipolar transistor of the P doped type
  • the threshold value from which the protection device according to the first aspect of the invention determines that the associated power component malfunctions also depends on the power components and / or the applications considered.
  • the dimensioning of the different electronic components forming the protection device according to the first aspect of the invention also depends on the power components and / or the applications considered.
  • the protection device according to the first aspect of the invention or according to any of its improvements generates a detection voltage proportional to this duration of abnormally long establishment of the variable electric current passing through the power component.
  • the detection voltage corresponds more particularly to the electrical charging of the detection capacity of the first circuit, and more particularly to the potential difference across the terminals of said detection capacity.
  • a switching arm of a power bridge electrically connected to a rotating electrical machine by an electrical network said switching arm of the power bridge comprising:
  • first and a second power component operating as controlled switches and arranged in series with respect to each other and between the ground terminal and the supply terminal, an intermediate point located between the first power component and the second power component being intended to be electrically connected to an electric phase of the rotary electric machine;
  • switching arm comprises at least one protection device according to any one of the preceding claims, said at least protection device being arranged in derivation of the current input and current output terminals of one of the components of power of said switching arm.
  • the switching arm according to the second aspect of the invention may advantageously comprise at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
  • the first and second power components are of the MOSFET type (English acronym for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” and which translates as a field effect transistor with a metal-oxide-semiconductor structure).
  • the first and second power components are of the IGBT type (English acronym for “Insulated Gâte Bipolar Transistor” and which translates as bipolar transistor with insulated gate.
  • the first and the second power component can be of any type other type compatible with the present invention;
  • the MOSFET forming the first and / or the second power component is of the N doped type
  • a power bridge comprising comprising at least one switching arm in accordance with the second aspect of the invention or according to any one of its improvements.
  • a rotary electrical machine comprising a rotor and a stator having several electrical phases, the rotary electrical machine being electrically connected to a power bridge according to the third aspect of the invention.
  • the rotary electrical machine can be of the synchronous or asynchronous type.
  • the rotary electrical machine is of the type of a permanent magnet machine.
  • FIGURE 1 illustrates a schematic view of an electrical network comprising a rotating electrical machine electrically connected to a power bridge according to the invention
  • FIGURE 2 illustrates a schematic view of the principle of detecting failures of a switching arm of a power bridge
  • - FIGURE 3 illustrates a block diagram of a first embodiment of a protection device associated with a power component of the first stage of a switching arm of the power bridge;
  • the characteristics, the variants and the various embodiments of the invention can be associated with one another, according to various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive of each other.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from in the prior art.
  • a rotary electrical machine 2 is electrically connected to a power bridge 1 configured to supply an on-board network B + with direct current from the rotary electrical machine 2 or to supply the rotary electrical machine 2 from of the on-board network B +.
  • the rotary electric machine is for example of the GMG type (in English “Gear Motor Generator”) developing an electric power of 15 kW. All the numerical values mentioned below relate to this example of a particular electrical machine which in no way limits the scope of the invention.
  • the on-board network B + is electrically connected to at least one battery 4.
  • the stator 21 of the rotary electric machine 2 is polyphase: the stator 21 comprises a plurality of electric windings 211 inside which electric currents circulate, each electric current flowing in one of the electric phases F1- F3.
  • the stator 21 of the rotary electrical machine 2 comprises three electrical phases F1-F3, but the invention is more generally understood for an electrical machine whose stator comprises at least one phase electric.
  • the rotary electric machine 2 is advantageously a synchronous electric machine with permanent magnets 221, as shown in FIGURE 1.
  • the rotary electrical machine 2 is preferably of the type of an alternator or a starter-alternator.
  • a rotor 22 of the rotary electrical machine 2 is advantageously mechanically coupled to a heat engine of the motor vehicle.
  • the rotor 22 advantageously comprises the permanent magnets 221 in the context of a synchronous machine.
  • the rotating electrical machine 2 is electrically interfaced by the power bridge 1 to the on-board network B +.
  • the power bridge 1 comprises at least one switching arm 10, and preferably a plurality of switching arms 10.
  • Each switching arm 10 comprises a first El and a second E2 stage, each stage comprising a switch comprising an input terminal current, a current output terminal and a switch control terminal for switching the switch from a closed state to an open state, and vice versa.
  • the power bridge 1 is controlled by a control module - not shown - which selectively or collectively configures the control terminals of the switches to place said switches in their open or closed state.
  • the control module thus makes it possible to control the power bridge.
  • the switches are preferably made by means of power components Ql, Ql 1.
  • each of the power components (Ql, Qll) comprises:
  • the first power component Ql and the second power component Ql 1 are arranged in series with respect to each other, between the ground terminal GND and the terminal d increase in the on-board network B +, each midpoint 11a-11c being located between the first power component Ql and the second power component Ql 1.
  • the first Ql and the second Qll power component of each switching arm 10 are interconnected at the middle bridge 11a-llc located between their respective current output and current input terminals.
  • a current input terminal D of the first power component Q1 is intended to be connected to the on-board network B +; and a terminal of current output of the second power component Qll is intended to be connected to the ground of the electrical network.
  • the power bridge 1 is electrically connected to each of the electrical phases F1, F2, F3 of the rotary electrical machine 2 in order to supply DC voltage to the on-board network B + and / or to charge the at least one battery 4.
  • each switching arm 10 of the power bridge 1 is electrically connected to one of the electrical phases F1, F2, F3 of the rotary electric machine 2. More particularly still, each switching arm 10 of the power bridge is connected electrically to one of the electrical phases F1, F2, F3 of the rotary electrical machine 2 at its midpoint lla-llc located between the first stage El and the second stage E2 of each switching arm 10.
  • each first power component Ql is electrically connected to a protection device 100 configured to measure a period during which a variable electric current passes through said first power component Ql between its current input terminal D and its output terminal current S, and possibly to control it as a function of said measurement carried out. More particularly, each protection device 100 is placed as a bypass of the current input terminal D and of the current output terminal S of the first corresponding power component Ql.
  • each second power component Q11 is electrically connected to a protection device 100 configured to measure a period during which a variable electric current passes through said second power component Q1 between its current input terminal D and its terminal current output S, and possibly to control it as a function of said measurement carried out.
  • the protective device (s) in accordance with the first aspect of the invention or according to any of its improvements takes control of the control module when a malfunction is detected on the at least one of said power components Ql, Ql 1.
  • each protection device 100 is configured to detect a potential difference across the parasitic inductors Ll_D, Ll_S, L2_D, L2_S visible in FIGURE 2 and located at the drain and the source within the component power Ql, Qll associated.
  • each first Ql and second Ql 1 power component are of the N-doped MOSFET type.
  • the drain, the source and the gate of the N-doped MOSFET transistors correspond respectively to the terminal. current input, output terminal current and the switch control terminal.
  • the invention is not limited to this single type of power component, and each first Q1 and second Qll power component can be of the type of any transistor.
  • FIGURE 2 illustrates a switching arm 10 of the power bridge, in which the first MOSFET Q1 of the first stage El is associated with a protection device 100 in accordance with the first aspect of the invention or according to any of its improvements, said protection device 100 being placed in bypass between the drain terminal D and the source terminal S of the MOSFET Q1.
  • the first MOSFET Q1 and the second MOSFET Q11 of each switching arm 10 are interconnected at the intermediate point lla-llc located between the source terminal S of the first MOSFET Q1 and the drain terminal D of the second MOSFET Q2.
  • the drain terminal D of the MOSFET Ql is intended to be connected to the on-board network B +; and the source terminal S of the MOSFET Q11 is intended to be connected to a ground terminal GND of the electrical network.
  • each MOSFET Q1, Q11 has a parasitic drain inductance L1_D, L2_D at the level of the drain terminal D of said corresponding MOSFET Q1, Q1 1; and each MOSFET Q1, Qll has a parasitic inductance of source L1_S, L2_S at the level of the source terminal S of said corresponding MOSFET Q1, Qll.
  • the switching arm 10 also includes parasitic inductances L3 representing the inductive effects of the electrical conductors of the power bridge 1.
  • the invention in accordance with its first aspect aims to determine a period during which a variable electric current flows between the drain terminal D and the source terminal S of the MOSFET Ql, Qll associated when the latter is in its transient tilting regime from the blocking conduction state to the passing conduction state.
  • a coupled conduction duration At cc is defined as being the maximum admissible duration of the transient tilting regime of the MOSFET Q1, Qll operating normally.
  • the coupled conduction time At cc can be defined as: Where icc is the maximum coupled conduction current flowing in the first MOSFET Ql and in the second MOSFET Ql 1, thus representing the maximum admissible current in the switching arm 10 to dissociate normal operation of said MOSFET Ql, Qll from a malfunction of said MOSFET Ql, Ql 1.
  • the invention thus aims to have each protection device 100 in bypass (ie in parallel) from the drain D and source S terminals of one of the MOSFETs Ql, Qll of the power bridge 1 in order to measure the duration during which the variable electric current flows through said MOSFET Ql, Ql 1 corresponding between said drain terminal D and said source terminal S.
  • FIGURE 3 illustrates an exemplary embodiment of a protection device 100 in accordance with the first aspect of the invention and implemented to detect the duration of establishment of such a variable electric current between the drain D and source S d terminals.
  • the characteristics described below apply mutatis mutandis to a protection device 100 associated with a MOSFET Q11 of a second stage E2 of the bridge of power 1.
  • the protection device 100 is connected in bypass, i.e. in parallel, between a drain terminal D and the source terminal S of the MOSFET Ql. In addition, the protection device 100 is also electrically connected to a gate terminal G of the MOSFET Ql
  • the protection device 100 comprises a first circuit 110 configured to generate a detection voltage proportional to the duration during which the variable electric current crosses the MOSFET Ql between its drain terminal D and its source terminal S.
  • the first circuit 110 is placed in bypass with respect to the drain D and source S terminals of the MOSFET Ql.
  • the first circuit 110 comprises a detection resistance R8 connected in series with a detection capacity Cl.
  • the detection resistance R8 and the detection capacity Cl are placed in parallel between the drain terminal D and the source terminal S of the MOSFET Ql.
  • the detection resistor R8 and the detection capacitor C1 together form a circuit which makes it possible to detect a malfunction of the MOSFET Ql. More particularly, the establishment of a potential difference across the parasitic inductances of the MOSFET Ql - induced by the variation of the electric current flowing through said MOSFET Ql when the latter is in its transient tilting regime from the blocking conduction mode to the on conduction mode - allows the detection capacity C1 to be loaded up to a value which depends on the duration during which said potential difference exists.
  • the MOSFET Ql is crossed by a variable electric current during a transition time less than or equal to 400ns, then the electric current reaches a value of about 400A and the detection capacitor C1 has at its terminals a first voltage representative of a transient normal tilting regime of the MOSFET Q1.
  • the MOSFET Ql is crossed by a variable electric current for a transition duration at least equal to about 1 ps, then the electric current exceeds the threshold of 1000 or 2000A and the detection capacity Cl is charged at a second voltage (greater than the first voltage) representative of an abnormal transient state of said MOSFET Q1.
  • the detection capacitor Cl is discharged through a first discharge diode D2 placed in derivation of the detection resistance R8 or through a second discharge diode D7 and d a discharge resistor R4 placed in series with said discharge diode D7, said series assembly of the second diode D7 and of the discharge resistor R4 being connected in parallel with the detection capacitor C1.
  • Values of the detection resistance R8 and of the detection capacity Cl are notably determined as a function of the coupled conduction time At cc as described with reference to FIGURE 2.
  • the first measurement point VCl_l - VCl_3 located between the detection resistance R8 and the detection capacity Cl is particularly interesting in the context of the invention because it corresponds to the detection voltage generated by the first circuit 110 and corresponding to the duration establishment of the variable electric current between the drain D and source S terminals of the MOSFET Ql in its transient tilting regime.
  • the detection voltage taken at the terminals of the detection capacity C1 can be used as a detection signal used for example by a supervision system of the power bridge 1 or to warn a user of a malfunction of the power bridge.
  • the protection device 100 also includes a thresholding device 120 and a control circuit 130.
  • the thresholding device 120 is configured to determine a voltage threshold from which said protection device 100 can optionally control the MOSFET Q1 to make it secure, for example.
  • the voltage threshold corresponds to the threshold value beyond which the detection voltage across the detection capacity Cl of the first circuit 110 and charged by the variable electric current passing through the MOSFET Ql and its parasitic inductances during the transient state of tipping is high enough to be representative of the MOSFET Ql malfunction.
  • the thresholding device 120 comprises a first threshold resistor R2 connected in series with a second threshold resistor R3.
  • the first and second threshold resistors R2, R3 are arranged in parallel between the drain terminal D and the source terminal S of the MOSFET Ql.
  • Values of the first and second threshold resistances R2, R3 are determined in particular as a function of the coupled conduction time At cc as described with reference to FIGURE 2.
  • the values of the first and second threshold resistors R2, R3 make it possible to fix a value of the accessible voltage threshold on a threshold terminal 121 located between the two threshold resistors R2, R3.
  • This threshold value makes it possible in particular to set the value from which the charge accumulated in the detection capacity Cl is representative of a malfunction of the MOSFET Ql during its transient switching regime. Below this threshold value, the detection voltage generated by the first circuit 110 is representative of normal operation of the MOSFET Ql during its transient tilting regime.
  • the protection device 100 can also use this detection voltage to control the MOSFET Q1 as a function of the value of said detection voltage.
  • control circuit 130 includes a control switch, here an N-doped MOSFET transistor Q3 and a voltage comparator configured to compare the voltage of detection generated by the first circuit 110 and the voltage threshold predetermined by the thresholding device 120.
  • the control circuit 130 is configured to control the MOSFET Q1 as a function of the detection voltage generated by the first circuit 110 and the voltage threshold predetermined by the thresholding device 120.
  • control circuit 130 makes it possible to switch the MOSFET Q1 into its blocking state, when the detection voltage across the detection capacitance C1 of the first circuit 110 is high enough to be representative of a malfunction. of said first MOSFET Q1, due to the presence of a variable electric current for an abnormally long period during the transient switching regime of said MOSFET Q1.
  • the voltage comparator consists of a transistor Q2.
  • the transistor Q2 of the comparator is of the type of a bipolar transistor of which an emitting terminal E is electrically connected between the detection resistance R8 and the detection capacity Cl of the first circuit 110 by the diode D4, and a base terminal B of which is electrically connected between the threshold resistors R2, R3 of the thresholding device 120.
  • the transistor Q2 of the comparator of the control circuit 130 is preferably of the type of a PNP type bipolar transistor.
  • This voltage comparator is configured to compare the detection voltage generated by the first circuit 110 and the voltage threshold predetermined by the thresholding device 120. More particularly, the thresholding device 120 imposes on the base terminal of the transistor Q2 a voltage equal to the voltage threshold while the first circuit imposes on the emitting terminal E a voltage equal, apart from the voltage drop across the diode D4, to the detection voltage generated by the first circuit 110. If the voltage detection at the terminals of the detection capacity Cl of the first circuit 110 is greater than the voltage threshold, then the transistor Q2 turns on, which means that the first control circuit 130 secures the MOSFET Ql, by reconfiguring it in its state blocking switch.
  • control circuit 130 also includes a control switch, here in the example described an N-doped MOSFET transistor Q3, in order to control the switching of the MOSFET Q1 as a function of the comparison carried out by the circuit voltage comparator. 130.
  • the transistor Q3 of the control circuit 130 is configured to lower the source gate voltage of the MOSFET Ql when the result of the comparison between the detection voltage and the threshold value is representative of a malfunction of the MOSFET Ql. in its transient changeover regime.
  • a gate terminal G of the control switch Q3 is electrically connected to a collector terminal C of the transistor Q2, the gate terminal G of the control switch Q3 being moreover connected to the source terminal S of said control switch Q3 via a polarization resistance R7.
  • the source terminal S of the control switch is electrically connected to the source terminal S of the MOSFET Q1; and a drain terminal D of the control switch Q3 is electrically connected to the gate terminal G MOSFET Ql by means of a diode Dl and a damping resistor R6 making it possible to damp electrical oscillations when the control switch Q3 is in its conducting state.
  • the diode Dl also makes it possible to avoid a feedback from the source of the MOSFET Ql on the gate of the MOSFET Ql during a switching of the MOSFET Ql.
  • the control switch Q3 of the first control circuit 130 makes it possible to interpret the result of the comparison between the detection voltage taken at the terminals of the detection capacity C1 of the first circuit 110 and the threshold value determined by the thresholding device 120. If the detection voltage across the detection capacitor C1 is greater than the threshold value, then the transistor Q2 of the first control circuit 130 is configured in its conducting state. Subsequently, the control switch Q3 is in turn configured in its conduction state passing which brings the voltage to the gate terminal G of the MOSFET Ql to the source voltage of this MOSFET Ql in order to put it in safety, by configuring in its blocking switching state.
  • the first protection device 100 comprises a resistor R5 placed in series with the gate terminal G of the MOSFET Q1.
  • a bias resistor R9 is also located between the gate terminal G and the source terminal S of the MOSFET Ql.
  • the detection capacity C1 of the first circuit 110 is discharged before the MOSFET Q1 switches from its blocking conduction state to its passing conduction state.
  • the detection capacity Cl of the first circuit 110, placed in derivation of said drain terminal D and said source terminal S is responsible for the presence of this variable electric current.
  • the duration of the abnormally long transient regime makes it possible to charge the detection capacity C1 of the first circuit to a level higher than the threshold value defined by the first thresholding device 120 and making it possible to identify the malfunction of the MOSFET Q1.
  • the detection capacity C1 makes it possible to configure the transistor Q2 of the comparator of the control circuit 130 in its conducting state.
  • the control switch Q3 of the first control circuit 130 is in turn polarized in its conducting state in order to short-circuit the gate terminal G and the source terminal S of the MOSFET Q1 in order to configure it in its blocking state and thus to dissociate the two stages El, E2 of the switching arm 10 of the power bridge 1 by opening the first stage El.
  • the period during which a variable electric current flows through a power component and beyond which there is a risk of damage to the power component depends of course on the power components and / or the applications considered. Therefore, the threshold value from which the protection device according to the first aspect of the invention determines that the associated power component malfunctions also depends on the power components and / or the applications considered.
  • the dimensioning of the various electronic components forming the protection device according to the first aspect of the invention and in particular the values of the detection resistance R8, of the detection capacity Cl of the first discharge diode D2 of the first R2 and second R3 threshold resistors as well as the diode D4 depend on the power components and / or the applications considered and / or on the electrical power of the rotary electrical machine 2 with which the power bridge 1 is associated.
  • the values cited in the description presented above are given only by way of nonlimiting examples and those skilled in the art could of course assign other values to them, collectively or selectively, in order to adapt the exemplary embodiments. described in other situations, for example to adapt the detection time from which the power component Q1, Qll is considered to no longer function normally during its transient tilting regime.
  • the invention relates in particular to a protection device 100 of a power component Ql, Ql 1 configured to detect an abnormally long establishment time of a variable electric current between the terminals of said power component Ql, Qll during its transient changeover regime.
  • the protection device 100 advantageously takes advantage of the parasitic inductances of the power component Ql, Qll in order to charge a detection capacity Cl, Cil at a level which depends on the duration during which said power component Ql, Qll is crossed by the current variable electric. This detection is then used to possibly control the power component Ql, Qll in order to put it in safety.
  • the invention also relates to a power bridge 1 comprising at least one such protection device 100 for examining the transistors which compose it, and a rotating electric machine 2 controlled by such a power bridge 1.

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Abstract

L'invention concerne notamment un dispositif de protection (100) d'un composant de puissance (Q1, Q11), le dispositif de protection (100) étant placé en dérivation entre la borne d'entrée de courant (D) et la borne de sortie de courant (S) dudit composant de puissance (Q1, Q11), caractérisé en ce que ledit dispositif de protection (100) est configuré pour détecter une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse ledit composant de puissance (Q1, Q11) entre la borne d'entrée de courant (D) et la borne de sortie de courant (S).

Description

« Dispositif de protection d’un composant de puissance pour un pont de transistors»
Domaine technique
La présente invention s’inscrit dans le domaine des ponts de puissances comprenant au moins un bras de commutation et destinés à piloter ou être alimentés par une machine électrique tournante. À cet effet, l’invention concerne un dispositif de protection d’un composant de puissance d’un pont de puissance, ainsi qu’un pont de puissance et une telle machine électrique tournante.
État de la technique antérieure
Dans un véhicule automobile, un réseau de bord sert à alimenter différents équipements électriques équipant ledit véhicule automobile. Une alimentation électrique du réseau de bord est fournie par au moins une batterie qui peut être rechargée, lorsque le véhicule automobile est en mouvement, par une machine électrique tournante qui est reliée à un moteur thermique dudit véhicule automobile. La machine électrique tournante convertit alors une énergie mécanique de rotation du moteur thermique en une énergie électrique qui est fournie au réseau et/ou à l’au moins une batterie.
Par machine électrique tournante, on entend plus généralement toute machine électrique tournante, préférentiellement dont le stator est polyphasée, utilisée pour la production d’un courant continu alimentant le réseau de bord. À titre d’exemple non limitatif, il peut s’agir en particulier d’un alternateur ou d’un altemo-démarreur. Plus particulièrement encore, le contexte de la présente invention est celui des machines électriques tournantes à aimants permanents.
Selon un premier mode de fonctionnement, la machine électrique tournante est connectée à un pont de puissance comprenant des composants de puissance afin d’alimenter le réseau de bord en courant électrique continu. Selon un deuxième mode de fonctionnement, la machine électrique tournante est alimentée électriquement par le pont de puissance fonctionnant comme un onduleur.
En cas de défaillance du pont de puissance ou de l’un de ses composants de puissance, les courants électriques circulant dans ledit pont de puissance peuvent rapidement endommager ses composants de puissance. Afin d’éviter que les composants de puissance d’un bras donné du pont de puissance ne cassent et, consécutivement, de propager sur le réseau de bord des valeurs de courant électrique incompatibles avec les équipements électriques du véhicule automobile, il est nécessaire de détecter le plus rapidement possible des défaillances du pont de puissance ou de l’un de ses composants de puissance.
La présente invention a pour objet de proposer un nouveau dispositif de protection d’un composant de puissance afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages. Exposé de l’invention
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un dispositif de protection d’un composant de puissance comportant une borne d’entrée de courant, une borne de sortie de courant et une borne de commande, le dispositif de protection étant placé en dérivation, i.e. en parallèle entre la borne d’entrée de courant et la borne de sortie de courant du composant de puissance et le dispositif de protection est configuré pour détecter une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse le composant de puissance entre la borne d’entrée de courant et la borne de sortie de courant.
Plus particulièrement, le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention est configuré pour détecter une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse ledit composant de puissance entre sa borne d’entrée de courant et sa borne de sortie de courant en particulier lorsque le composant de puissance est en train de commuter entre un état de commutation dit bloquant et un état de commutation dit passant. Dans son état de commutation passant, le composant de puissance est analogue à un interrupteur configuré dans un état fermé; et dans son état de commutation bloquant, le composant de puissance est analogue à un interrupteur configuré dans un état ouvert. Ainsi, le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention est configuré pour détecter une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse ledit composant de puissance entre sa borne d’entrée de courant et sa borne de sortie de courant par exemple lors du régime transitoire de basculement entre le mode de conduction bloquant vers le mode de conduction passant.
En effet, durant ce régime transitoire de basculement, le courant électrique traversant le composant de puissance est variable, et il varie, en première approximation, de manière linéairement croissante. Astucieusement, l’exploitation de cette variabilité du courant électrique traversant le composant de puissance permet de détecter un éventuel disfonctionnement dudit composant de puissance. Si le composant de puissance fonctionne normalement, alors ce régime transitoire de basculement ne dure que pendant une première durée de transition relativement courte comme décrite ultérieurement, et le courant électrique traversant le composant de puissance ne croit que jusqu’à une première valeur d’intensité relativement faible, comme décrit ultérieurement. En revanche, si le composant de puissance présente un dysfonctionnement, alors la durée de son régime transitoire de basculement se prolonge anormalement, et le courant électrique variable qui transite entre sa borne d’entrée de courant et sa borne de sortie de courant croît au-delà de la première valeur d’intensité précédente, jusqu’à atteindre une deuxième valeur d’intensité supérieure à la première valeur d’intensité. Cette deuxième valeur d’intensité est obtenue pour une deuxième durée de transition supérieure à la première durée de transition. Ainsi, une mesure de la durée de transition durant laquelle le courant électrique variable traverse le composant de puissance entre ses bornes d’entrée de courant et de sortie de courant lorsque ledit composant de puissance est en train de commuter depuis son état de conduction bloquant vers son état de conduction passant permet de détecter un disfonctionnement dudit composant de puissance. Cette mesure set réalisée par le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention.
Le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention peut comprendre avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- le courant électrique variable est le courant traversant le composant de puissance lorsque le composant de puissance commute de son état bloquant dans son état passant.
- le dispositif de protection est configuré pour déterminer une différence de potentiel aux bornes d’inductances parasites du composant de puissance associé. . En effet, la différence de potentiel générée par les inductances parasites étant proportionnelle à une variation instantanée d’un courant électrique traversant lesdites inductances parasites, cette configuration avantageuse permet de détecter directement ladite variation de courant électrique. Consécutivement, une mesure de la différence de potentiel ainsi mesurée permet de d’être sensible à la durée pendant laquelle le courant électrique variable traverse le composant de puissance entre ses bornes d’entrée de courant et de sortie de courant. En d’autres termes, le dispositif de protection est placé en dérivation des inductances parasites du composant de puissance associé afin de détecter le courant électrique variable qui les traverse et - in fine - de détecter la durée durant laquelle ledit courant électrique variable traverse le composant de puissance. Cette mesure est utilisée comme un détecteur de disfonctionnement du composant de puissance par le dispositif de protection ;
- le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention comprend un premier circuit configuré pour générer une tension de détection proportionnelle à la durée durant laquelle le courant électrique variable traverse le composant de puissance, plus particulièrement entre sa borne d’entrée de courant et sa borne de sortie de courant ;
- le premier circuit comprend une résistance de détection connectée en série en un premier point milieu avec une capacité de détection, lesdites résistance de détection et capacité de détection étant placées en parallèle entre la borne d’entrée de courant et la borne de sortie de courant du composant de puissance.. La tension de détection est ainsi générée au premier point milieu. La résistance de détection et la capacité de détection permettent de détecter les états de fonctionnement anormaux du composant de puissance auquel le dispositif de protection est associé. Plus particulièrement, l’établissement d’une différence de potentiel aux bornes des inductances parasites du composant de puissance - induit par la variation du courant électrique traversant ledit composant de puissance - permet de charger la capacité de détection jusqu’à une valeur qui dépend de la durée d’établissement de ladite différence de potentiel. Ainsi, si le composant de puissance est traversé par un courant électrique pendant une première durée de transition, par exemple inférieure ou égale à 400ns, alors la capacité de détection est faiblement chargée, de sorte qu’elle ne présente pas à ses bornes une tension suffisante pour être représentative d’un disfonctionnement du composant de puissance, comme il sera décrit ultérieurement. A contrario, si le composant de puissance est traversé par un courant électrique pendant une deuxième durée de transition plus longue que la première durée de transition, par exemple supérieure ou égale à 1 ps, alors la capacité de détection est davantage chargée, de sorte qu’elle représente à ses bornes une tension suffisante pour être représentative du disfonctionnement dudit composant de puissance. La tension aux bornes de la capacité de détection correspond à la tension de détection générée par le premier circuit.
- la résistance de détection et la capacité de détection du premier circuit sont placées en parallèle des inductances parasites et du composant de puissance correspondant afin de mesurer une tension générée par un ensemble formé par le composant de puissance et sa ou ses inductances parasites. En d’autres termes, la résistance de détection et la capacité de détection du premier circuit sont placées en dérivation des bornes d’entrée de courant et de sortie de courant du composant de puissance correspondant ;
- le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention comprend un dispositif de seuillage permettant de déterminer un seuil de tension pour piloter le composant de puissance c'est-à-dire pour faire commuter le composant de puissance correspondant afin de le mettre en sécurité et d’éviter qu’il ne soit endommagé. En particulier, le seuil de tension correspond à une valeur de tension au-delà de laquelle la tension aux bornes de la capacité de détection du premier circuit et chargée par le courant électrique variable traversant le composant de puissance et ses inductances parasites, c’est- à-dire la tension de détection telle que décrite précédemment, est suffisamment élevée pour être représentative du dysfonctionnent du composant de puissance ;
- le dispositif de seuillage comprend une première résistance de seuillage connectée en série en un deuxième point milieu avec une deuxième résistance de seuillage, lesdites première et deuxième résistance de seuillage étant disposées en parallèle entre une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant du composant de puissance, la tension audit deuxième point permettant de déterminer le seuil de tension. Le choix de la valeur des résistances de seuillage permet d’ajuster et de fixer le seuil de tension décrit précédemment ;
- le seuil de tension est égal à la somme de la tension au deuxième point et de la tension aux bornes de la première diode ;
- le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention comprend un circuit de contrôle du composant de puissance entre les bornes duquel le dispositif de protection est disposé en dérivation, ledit circuit de protection contrôlant le composant de puissance en fonction de la tension de détection générée par le premier circuit et du seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage. En d’autres termes, le circuit de contrôle permet de faire commuter ledit composant de puissance dans l’un ou l’autre de ses états de commutation décrits précédemment, lorsque la tension aux bornes de la capacité de détection du premier circuit, c’est-à-dire la tension de détection telle que décrite précédemment, est suffisamment élevée pour être représentative d’un dysfonctionnement dudit composant de puissance ;
- le circuit de contrôle comprend un commutateur de contrôle et un comparateur de tension configuré pour comparer la tension de détection générée par le premier circuit et le seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage, ledit commutateur de contrôle étant configuré pour faire commuter le composant de puissance correspondant dans un état de conduction bloquant lorsque ledit comparateur de tension détecte que ladite tension de détection est supérieure audit seuil de tension prédéterminé.
- le commutateur de contrôle comprend en outre un premier transistor dont la borne d’entrée de courant est connectée à la borne de commande du composant de puissance par l’intermédiaire d’une résistance et dont la borne de sortie de courant est connectée à la borne de sortie de courant du composant de puissance, ledit premier transistor étant dans un état de conduction passant lorsque ladite tension de détection est supérieure audit seuil de tension prédéterminé.
- Le premier transistor est un transistor de type MOSFET.
- Le premier transistor est un transistor de type MOSFET dopé N ;
- Le comparateur de tension comprend en outre :
o un deuxième transistor dont la borne de commande est connectée au deuxième point milieu, dont la borne d’entrée de courant est connectée au premier point milieu par l’intermédiaire d’une première diode et dont la borne de sortie de courant est reliée à la borne de commande du premier transistor, et o une résistance de polarisation reliée par une de ses bornes à la borne de commande du premier transistor et par l’autre de ses bornes à la borne de sortie de courant du composant de puissance.
- le deuxième transistor est un transistor bipolaire ;
- le deuxième transistor est un transistor bipolaire du type dopé P.
La durée pendant laquelle un courant électrique variable traverse le composant de puissance et au-delà de laquelle il existe un risque d’endommagement du composant de puissance dépendent bien entendu des composants de puissance et/ou des applications considérées. Dès lors, la valeur seuil à partir de laquelle le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention détermine que le composant de puissance associé dysfonctionne dépend aussi des composants de puissance et/ou des applications considérées. Enfin, le dimensionnement des différents composants électronique formant le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention dépend aussi des composants de puissance et/ou des applications considérées. Les valeurs données dans la description qui suit ne sont données qu’à titre d’exemples non limitatifs et l’homme du métier pourrait bien entendu leur attribuer d’autres valeurs, collectivement ou sélectivement, afin d’adapter les exemples de réalisation donnés ci-après à d’autres situations.
Ainsi, à titre d’exemple non limitatif, pour une machine électrique tournante de type GMG (en anglais Gear Motor Generator) développant une puissance électrique de 15 kW, si, durant le régime transitoire de basculement du composant de puissance depuis son état bloquant vers son état passant, le courant électrique variable traversant ledit composant de puissance entre sa borne drain et sa borne source varie entre 0 et 400 A durant une durée inférieure ou égale à 400 ns, alors ledit composant de puissance est considéré comme fonctionnant normalement. En revanche, si durant le régime transitoire de basculement du composant de puissance depuis son état bloquant vers son état passant, la durée pendant laquelle le courant électrique variable traversant le composant de puissance entre sa borne drain et sa borne source est supérieure à 800 ns, voire à 1 ps, alors ledit courant électrique variable peut atteindre une intensité de l’ordre de 1000 à 2000 A : ce type de régime transitoire de basculement correspond à un dysfonctionnement du composant de puissance. Dans ce cas, le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements génère une tension de détection proportionnelle à cette durée d’établissement anormalement longue du courant électrique variable traversant le composant de puissance. Comme décrit précédemment, selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la tension de détection correspond plus particulièrement au chargement électrique de la capacité de détection du premier circuit, et plus particulièrement à la différence de potentiel aux bornes de ladite capacité de détection.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un bras de commutation d’un pont de puissance connecté électriquement à une machine électrique tournante par un réseau électrique, ladite bras de commutation du pont de puissance comprenant :
- une borne de masse destinée à être reliée à une masse du réseau électrique ;
- une borne d’alimentation destinée à être reliée à une borne positive du réseau électrique ;
- un premier et un deuxième composants de puissance fonctionnant comme des interrupteurs commandés et disposés en série l’un par rapport à l’autre et entre la borne de masse et la borne d’alimentation, un point intermédiaire situé entre le premier composant de puissance et le deuxième composant de puissance étant destiné à être connecté électriquement à une phase électrique de la machine électrique tournante ;
dans lequel ledit bras de commutation comprend au moins un dispositif de protection selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins dispositif de protection étant disposé en dérivation des bornes d’entrée de courant et de sortie de courant d’un des composants de puissance dudit bras de commutation. Le bras de commutation conforme au deuxième aspect de l’invention peut comprendre avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- le premier et le deuxième composant de puissance sont du type MOSFET (acronyme anglais pour « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » et qui se traduit par transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur). Éventuellement, le premier et le deuxième composant de puissance sont du type IGBT (acronyme anglais pour « Insulated Gâte Bipolar Transistor » et qui se traduit par transistor bipolaire à grille isolée. Bien évidemment, le premier et le deuxième composant de puissance peuvent être de tout autre type compatible avec la présente invention ;
- le MOSFET formant le premier et/ou le deuxième composant de puissance est du type dopé N.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un pont de puissance comprenant comprenant au moins un bras de commutation conforme au deuxième aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements..
Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé une machine électrique tournante comprenant un rotor et un stator plusieurs phases électriques, la machine électrique tournante étant connectée électriquement à un pont de puissance conforme au troisième aspect de l’invention. La machine électrique tournante peut être du type synchrone ou asynchrone.
Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, la machine électrique tournante est du type d’une machine à aimants permanents.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
- la FIGURE 1 illustre une vue schématique d’un réseau électrique comprenant une machine électrique tournante connectée électriquement à un pont de puissance conforme à l’invention ;
la FIGURE 2 illustre une vue schématique du principe de détection des défaillances d’un bras de commutation d’un pont de puissance; - la FIGURE 3 illustre un schéma de principe d’un premier exemple de réalisation d’un dispositif de protection associé à un composant de puissance du premier étage d’un bras de commutation du pont de puissance ;
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Description détaillée de l’invention
En référence à la FIGURE 1 , une machine électrique tournante 2 est connectée électriquement à un pont de puissance 1 configuré pour alimenter un réseau de bord B+ en courant continu à partir de la machine électrique tournante 2 ou pour alimenter la machine électrique tournante 2 à partir du réseau de bord B+.
La machine électrique tournante est par exemple de type GMG (en anglais « Gear Motor Generator ») développant une puissance électrique de 15 kW. Toutes les valeurs numériques mentionnées ci-après se rapportent à cet exemple de machine électrique particulière qui ne limite en rien la portée de l’invention.
Le réseau de bord B+ est connecté électriquement à au moins une batterie 4.
De manière avantageuse, le stator 21 de la machine électrique tournante 2 est polyphasée : le stator 21 comprend une pluralité d’enroulements électriques 211 à l’intérieur desquels circulent des courants électriques, chaque courant électrique circulant dans l’une des phases électriques F1- F3. Dans l’exemple de réalisation illustré sur la FIGURE 1, le stator 21 de la machine électrique tournante 2 comprend trois phases électriques F1-F3, mais l’invention s’entend plus généralement pour une machine électrique dont le stator comprend au moins une phase électrique.
D’une manière générale, la machine électrique tournante 2 est avantageusement une machine électrique synchrone à aimants permanents 221, telle que représentée sur la FIGURE 1. Dans le contexte d’intégration dans un véhicule automobile, la machine électrique tournante 2 est préférentiellement du type d’un alternateur ou d’un altemo- démarreur. Un rotor 22 de la machine électrique tournante 2 est avantageusement couplé mécaniquement à un moteur thermique du véhicule automobile. Le rotor 22 comprend avantageusement les aimants permanents 221 dans le cadre d’une machine synchrone.
La machine électrique tournante 2 est interfacée électriquement par le pont de puissance 1 au réseau de bord B+.
Le pont de puissance 1 comprend au moins un bras de commutation 10, et préférentiellement une pluralité de bras de commutation 10. Chaque bras de commutation 10 comprend un premier El et un deuxième E2 étage, chaque étage comprenant un interrupteur comportant une borne d’entrée de courant, une borne de sortie de courant ainsi qu’une borne de commande de l’interrupteur permettant de faire passer l’interrupteur d’un état fermé à un état ouvert, et vice-versa.
Le pont de puissance 1 est piloté par un module de commande - non représenté - qui configure sélectivement ou collectivement les bornes de commande des interrupteurs pour placer lesdits interrupteurs dans leur état ouvert ou fermé. Le module de commande permet ainsi de piloter le pont de puissance.
Les interrupteurs sont préférentiellement réalisés au moyen de composants de puissance Ql , Ql 1.
En d’autres termes chacun des composants de puissance (Ql, Qll) comporte :
o une première borne d’entrée de courant, o une première borne de sortie de courant, et o une première borne de commande permettant de faire passer le composant de puissance d'un état passant (interrupteur fermé) à un état bloquant (interrupteur ouvert) et vice-versa,
Pour chacun des bras de commutation 10 du pont de puissance, le premier composant de puissance Ql et le deuxième composant de puissance Ql 1 sont disposés en série l’un par rapport à l’autre, entre la borne de masse GND et la borne d’abmentation du réseau de bord B+, chaque point milieu lla-llc étant situé entre le premier composant de puissance Ql et le deuxième composant de puissance Ql 1.
Le premier Ql et le deuxième Qll composant de puissance de chaque bras de commutation 10 sont reliés entre eux au niveau du pont milieu lla-llc situé entre leurs bornes de sortie de courant et d’entrée de courant respectives. Une borne d’entrée de courant D du premier composant de puissance Ql est destinée à être connectée au réseau de bord B+ ; et une borne de sortie de courant du deuxième composant de puissance Qll est destinée à être connectée à la masse du réseau électrique.
Le pont de puissance 1 est connecté électriquement à chacune des phases électriques F1, F2, F3 de la machine électrique tournante 2 afin d’alimenter en tension continue le réseau de bord B+ et/ou de charger l’au moins une batterie 4. D’une manière générale, le pont de puissance 1 est utilisé dans l’un ou l’autre des modes de fonctionnement de la machine électrique tournante 2 décrits précédemment.
Plus particulièrement, chaque bras de commutation 10 du pont de puissance 1 est connecté électriquement à l’une des phases électriques F1, F2, F3 de la machine électrique tournante 2. Plus particulièrement encore, chaque bras de commutation 10 du pont de puissance est connecté électriquement à l’une des phases électriques F1, F2, F3 de la machine électrique tournante 2 au niveau de son point milieu lla-llc situé entre le premier étage El et le deuxième étage E2 de chaque bras de commutation 10.
Par ailleurs, chaque premier composant de puissance Ql est connecté électriquement à un dispositif de protection 100 configuré pour mesurer une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse ledit premier composant de puissance Ql entre sa borne d’entrée de courant D et sa borne de sortie de courant S, et éventuellement pour le piloter en fonction de ladite mesure réalisée. Plus particulièrement, chaque dispositif de protection 100 est placé en dérivation de la borne d’entrée de courant D et de la borne de sortie de courant S du premier composant de puissance Ql correspondant.
De manière comparable, chaque deuxième composant de puissance Qll est connecté électriquement à un dispositif de protection 100 configuré pour mesurer une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse ledit deuxième composant de puissance Ql 1 entre sa borne d’entrée de courant D et sa borne de sortie de courant S, et éventuellement pour le piloter en fonction de ladite mesure réalisée.
Ainsi le(s) dispositif(s) de protection conforme(s) au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements prend(nent) la main sur le module de commande lorsqu’un dysfonctionnement est détecté sur au moins un desdits composants de puissance Ql , Ql 1.
Conformément à l’invention, chaque dispositif de protection 100 est configuré pour détecter une différence de potentiel aux bornes des inductances parasites Ll_D, Ll_S, L2_D, L2_S visibles sur la FIGURE 2 et situées au niveau du drain et de la source au sein du composant de puissance Ql , Qll associé.
Dans la suite de la description, chaque premier Ql et deuxième Ql 1 composant de puissance sont du type MOSFET dopé N. En d’autres termes, le drain, la source et la grille des transistors de type MOSFET dopé N correspondent respectivement à la borne d’entrée de courant, la borne de sortie de courant et la borne de commande des interrupteurs. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce seul type de composant de puissance, et chaque premier Ql et deuxième Qll composant de puissance peut être du type de n’importe quel transistor.
La FIGURE 2 illustre un bras de commutation 10 du pont de puissance, dans laquelle le premier MOSFET Ql du premier étage El est associé à un dispositif de protection 100 conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements, ledit dispositif de protection 100 étant placé en dérivation entre la borne drain D et la borne source S du MOSFET Ql.
Le premier MOSFET Ql et le deuxième MOSFET Qll de chaque bras de commutation 10 sont reliés entre eux au niveau du point intermédiaire lla-llc situé entre la borne source S du premier MOSFET Ql et la borne drain D du deuxièmes MOSFET Q2. La borne drain D du MOSFET Ql est destinée à être connectée au réseau de bord B+ ; et la borne source S du MOSFET Qll est destinée à être connectée à une borne de masse GND du réseau électrique.
De manière connue, chaque MOSFET Ql, Qll possède une inductance parasite de drain Ll_D, L2_D au niveau de la borne drain D dudit MOSFET correspondant Ql , Ql 1 ; et chaque MOSFET Ql, Qll possède une inductance parasite de source Ll_S, L2_S au niveau de la borne source S dudit MOSFET correspondant Ql, Qll. Par ailleurs, le bras de commutation 10 comprend aussi des inductances parasites L3 représentant les effets inductifs des conducteurs électriques du pont de puissance 1.
Pour un bras de commutation 10 du pont de puissance 1, on déduit une inductance totale Ltot équivalente :
Ltot— El + L2 + 2 X L3
Comme décrit précédemment, l’invention conforme à son premier aspect vise à déterminer une durée durant laquelle un courant électrique variable transite entre la borne drain D et la borne source S du MOSFET Ql, Qll associé lorsque ce dernier est dans son régime transitoire de basculement depuis l’état de conduction bloquant vers l’état de conduction passant. De manière théorique, on définit une durée de conduction couplée Atcc comme étant la durée maximale admissible du régime transitoire de basculement du MOSFET Ql, Qll fonctionnant normalement. La durée de conduction couplée Atcc peut être définie comme : Où icc est le courant de conduction couplée maximal circulant dans le premier MOSFET Ql et dans le deuxième MOSFET Ql 1 , représentant ainsi le courant maximal admissible dans le bras de commutation 10 pour dissocier un fonctionnement normal dudit MOSFET Ql, Qll d’un dysfonctionnement dudit MOSFET Ql , Ql 1.
Par la suite, la connaissance de la variation du courant électrique variable circulant entre les bornes drain D et source S du MOSFET Ql, Qll correspondant permet de déduire, pour une application donnée et/ou une puissance électrique donnée pour la machine électrique tournante 2, la durée de conduction couplée maximale admissible lors de la commutation dudit MOSFET Ql , Qll correspondant entre son état de conduction bloquant et son état de conduction passant. Par la suite, il est possible de déterminer les différents composants électroniques du dispositif de protection 100, et notamment la résistance de détection R8 et la capacité de détection Cl du premier circuit 110 tel qu’il sera décrit dans les paragraphes suivants.
Lorsque le MOSFET Ql , Qll est configuré dans son état de conduction passant, la différence de potentiel à ses bornes est sensiblement égale à la différence de potentiel prise aux bornes de ses
inductances parasites (L1+L3 ou L2+L3). Comme ^ , alors on en déduit qu’un observateur de tension placé entre la borne drain D et la borne source S du MOSFET Ql, Qll permet de déterminer une durée durant laquelle le courant électrique variable circule entre la borne drain D et la borne source S dudit MOSFET Ql , Ql 1 correspondant lorsque ce dernier est dans son régime transitoire de basculement depuis son mode de conduction bloquant vers son mode de conduction passant.
Selon son premier aspect, l’invention vise ainsi à disposer chaque dispositif de protection 100 en dérivation (i.e. en parallèle) des bornes drain D et source S de l’un des MOSFETs Ql, Qll du pont de puissance 1 afin de mesurer la durée durant laquelle le courant électrique variable traverse ledit MOSFET Ql , Ql 1 correspondant entre ladite borne drain D et ladite borne source S.
La FIGURE 3 illustre un exemple de réalisation d’un dispositif de protection 100 conforme au premier aspect de l’invention et mis en œuvre pour détecter la durée d’établissement d’un tel courant électrique variable entre les bornes drain D et source S d’un MOSFET Ql d’un premier étage El du pont de puissance 1. Bien entendu, les caractéristiques décrites ci- après s’appliquent mutatis mutandis à un dispositif de protection 100 associé à un MOSFET Qll d’un deuxième étage E2 du pont de puissance 1.
Le dispositif de protection 100 est connecté en dérivation, i.e. en parallèle, entre une borne drain D et la borne source S du MOSFET Ql. De plus, le dispositif de protection 100 est aussi relié électriquement à une borne grille G du MOSFET Ql
Le dispositif de protection 100 comprend un premier circuit 110 configuré pour générer une tension de détection proportionnelle à la durée durant laquelle le courant électrique variable traverse le MOSFET Ql entre sa borne drain D et sa borne source S. Le premier circuit 110 est placé en dérivation par rapport aux bornes drain D et source S du MOSFET Ql .
Le premier circuit 110 comprend une résistance de détection R8 montée en série avec une capacité de détection Cl. La résistance de détection R8 et la capacité de détection Cl sont placées en parallèle entre la borne drain D et la borne source S du MOSFET Ql . La résistance de détection R8 et la capacité de détection Cl forment ensembles un circuit qui permet de détecter un dysfonctionnement du MOSFET Ql. Plus particulièrement, l’établissement d’une différence de potentiel aux bornes des inductances parasites du MOSFET Ql - induit par la variation du courant électrique traversant ledit MOSFET Ql lorsque celui-ci est dans son régime transitoire de basculement depuis le mode de conduction bloquant vers le mode de conduction passant - permet de charger la capacité de détection Cl jusqu’à une valeur qui dépend de la durée pendant laquelle ladite différence de potentiel existe. Ainsi, dans le mode de réalisation de l’invention illustré sur la FIGURE 3, si le MOSFET Ql est traversé par un courant électrique variable pendant une durée de transition inférieure ou égale à 400ns, alors le courant électrique atteint une valeur d’environ 400A et la capacité de détection Cl présente à ses bornes une première tension représentative d’un régime transitoire de basculement normal du MOSFET Ql. A contrario, si le MOSFET Ql est traversé par un courant électrique variable pendant une durée de transition au moins égale à environ 1 ps, alors le courant électrique dépasse le seuil de 1000 ou 2000A et la capacité de détection Cl est chargée à une deuxième tension (supérieure à la première tension) représentative d’un régime transitoire anormal dudit MOSFET Ql .
Comme décrit précédemment, durant son régime transitoire de basculement, un courant électrique variable traverse le MOSFET Ql entre sa borne drain D et sa borne source S et la tension que ce courant génère aux bornes des inductances parasites du MOSFET Ql est utilisée pour charger la capacité de détection Cl du premier circuit 110.
En dehors des régimes transitoires de commutation du MOSFET Ql, la capacité de détection Cl est déchargée au travers d’une première diode de décharge D2 placée en dérivation de la résistance de détection R8 ou au travers d’une deuxième diode de décharge D7 et d’une résistance de décharge R4 placée en série de ladite diode de décharge D7, ledit ensemble en série de la deuxième diode D7 et de la résistance de décharge R4 étant connectée en parallèle de la capacité de détection Cl.
Des valeurs de la résistance de détection R8 et de la capacité de détection Cl sont notamment déterminées en fonction de la durée de conduction couplée Atcctelle que décrite en référence à la FIGURE 2.
Le premier point de mesure VCl_l - VCl_3 situé entre la résistance de détection R8 et la capacité de détection Cl est particulièrement intéressant dans le contexte de l’invention car il correspond à la tension de détection générée par le premier circuit 110 et correspondant à la durée d’établissement du courant électrique variable entre les bornes drain D et source S du MOSFET Ql dans son régime transitoire de basculement.
La tension de détection prise aux bornes de la capacité de détection Cl peut être utilisée comme un signal de détection utilisé par exemple par un système de supervision du pont de puissance 1 ou pour avertir un utilisateur d’un disfonctionnement du pont de puissance.
Dans l’exemple illustré dans la FIGURE 3, le dispositif de protection 100 comprend aussi un dispositif de seuillage 120 et un circuit de contrôle 130.
Le dispositif de seuillage 120 est configuré pour déterminer un seuil de tension à partir duquel ledit dispositif de protection 100 peut éventuellement piloter le MOSFET Ql pour le mettre en sécurité par exemple. Le seuil de tension correspond à la valeur seuil au-delà de laquelle la tension de détection aux bornes de la capacité de détection Cl du premier circuit 110 et chargée par le courant électrique variable traversant le MOSFET Ql et ses inductances parasites durant le régime transitoire de basculement est suffisamment élevée pour être représentative du dysfonctionnement du MOSFET Ql .
Le dispositif de seuillage 120 comprend une première résistance de seuillage R2 montée en série avec une deuxième résistance de seuillage R3. Les première et deuxième résistances de seuillage R2, R3 sont disposées en parallèle entre la borne drain D et la borne source S du MOSFET Ql.
Des valeurs des première et deuxième résistances de seuillage R2, R3 sont déterminées notamment en fonction de la durée de conduction couplée Atcc telle que décrite en référence à la FIGURE 2.
Les valeurs des première et deuxième résistances de seuillage R2, R3 permettent de fixer une valeur du seuil de tension accessible sur une borne de seuillage 121 située entre les deux résistances de seuillage R2, R3.
Cette valeur de seuil permet notamment de fixer la valeur à partir de laquelle la charge accumulée dans la capacité de détection Cl est représentative d’un dysfonctionnement du MOSFET Ql durant son régime transitoire de basculement. En deçà de cette valeur seuil, la tension de détection générée par le premier circuit 110 est représentative d’un fonctionnement normal du MOSFET Ql durant son régime transitoire de basculement.
De manière avantageuse, et tel que décrit dans la figure 3, le dispositif de protection 100 peut aussi exploiter cette tension de détection pour piloter le MOSFET Ql en fonction de la valeur de ladite tension de détection.
A cet effet, le circuit de contrôle 130 comprend un commutateur de contrôle, ici un transistor MOSFET dopé N Q3 et un comparateur de tension configuré pour comparer la tension de détection générée par le premier circuit 110 et le seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage 120.
Le circuit de contrôle 130 est configuré pour contrôler le MOSFET Ql en fonction de la tension de détection générée par le premier circuit 110 et du seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage 120.
En d’autres termes, le circuit de contrôle 130 permet de faire commuter le MOSFET Ql dans son état bloquant, lorsque la tension de détection aux bornes de la capacité de détection Cl du premier circuit 110 est suffisamment élevée pour être représentative d’un dysfonctionnement dudit premier MOSFET Ql , du fait de la présence d’un courant électrique variable pendant une durée anormalement longue durant le régime transitoire de basculement dudit MOSFET Ql .
Le comparateur de tension est constitué d’un transistor Q2.
Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 3, le transistor Q2 du comparateur est du type d’un transistor bipolaire dont une borne émettrice E est connectée électriquement entre la résistance de détection R8 et la capacité de détection Cl du premier circuit 110 par l’intermédiaire de la diode D4, et dont une borne de base B est connectée électriquement entre les résistances de seuillage R2, R3 du dispositif de seuillage 120.
Le transistor Q2 du comparateur du circuit de contrôle 130 est préférentiellement du type d’un transistor bipolaire de type PNP.
Ce comparateur de tension est configuré pour comparer la tension de détection générée par le premier circuit 110 et le seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage 120. Plus particulièrement, le dispositif de seuillage 120 impose au niveau de la borne de base du transistor Q2 une tension égale au seuil de tension tandis que le premier circuit impose sur la borne émettrice E une tension égale, à la chute de tension aux bornes de la diode D4 près, à la tension de détection générée par le premier circuit 110. Si la tension de détection aux bornes de la capacité de détection Cl du premier circuit 110 est supérieure au seuil de tension, alors le transistor Q2 devient passant ce qui fait que le premier circuit de contrôle 130 met en sécurité le MOSFET Ql, en le reconfigurant dans son état de commutation bloquant.
Pour ce faire, le circuit de contrôle 130 comprend aussi un commutateur de contrôle, ici dans l’exemple décrit un transistor MOSFET dopé N Q3, afin de commander la commutation du MOSFET Ql en fonction de la comparaison réalisée par le comparateur de tension du circuit de contrôle 130. Plus particulièrement, le transistor Q3 du circuit de contrôle 130 est configuré pour abaisser la tension grille source du MOSFET Ql lorsque le résultat de la comparaison entre la tension de détection et la valeur seuil est représentative d’un dysfonctionnement du MOSFET Ql dans son régime transitoire de basculement. Ainsi, une borne grille G du commutateur de contrôle Q3 est connectée électriquement à une borne collectrice C du transistor Q2, la borne grille G du commutateur de contrôle Q3 étant par ailleurs reliée à la borne source S dudit commutateur de contrôle Q3 par l’intermédiaire d’une résistance de polarisation R7. La borne source S du commutateur de contrôle est connectée électriquement à la borne source S du MOSFET Ql ; et une borne drain D du commutateur de contrôle Q3 est connectée électriquement à la borne grille G MOSFET Ql par l’intermédiaire d’une diode Dl et d’une résistance d’amortissement R6 permettant d’amortir des oscillations électriques lorsque le commutateur de contrôle Q3 est dans son état de conduction passant. La diode Dl permet par ailleurs d’éviter une contre réaction de la source du MOSFET Ql sur la grille du MOSFET Ql lors d’une commutation du MOSFET Ql .
Le commutateur de contrôle Q3 du premier circuit de contrôle 130 permet d’interpréter le résultat de la comparaison entre la tension de détection prise aux bornes de la capacité de détection Cl du premier circuit 110 et la valeur seuil déterminée par le dispositif de seuillage 120. Si la tension de détection aux bornes de la capacité de détection Cl est supérieure à la valeur seuil, alors le transistor Q2 du premier circuit de contrôle 130 est configuré dans son état de conduction passant. Consécutivement, le commutateur de contrôle Q3 est à son tour configuré dans son état de conduction passant ce qui ramène la tension à la borne grille G du MOSFET Ql à la tension de la source de ce MOSFET Ql afin de le mettre en sécurité, en le configurant dans son état de commutation bloquant.
Le premier dispositif de protection 100 comprend une résistance R5 placée en série avec la borne grille G du MOSFET Ql.
Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 3, une résistance de polarisation R9 est par ailleurs située entre la borne grille G et la borne source S du MOSFET Ql .
Dans un mode de fonctionnement normal du MOSFET Ql, la capacité de détection Cl du premier circuit 110 est déchargée avant que le MOSFET Ql bascule de son état de conduction bloquant vers son état de conduction passant. Dans le cas d’un basculement défaillant du MOSFET Ql depuis son état de conduction bloquant vers son état de conduction passant, au cours duquel le courant électrique variable apparaissant entre sa borne drain D et sa borne source S croit durant une durée anormalement longue, alors la capacité de détection Cl du premier circuit 110, placé en dérivation de ladite borne drain D et de ladite borne source S se charge du fait de la présence de ce courant électrique variable. La durée du régime transitoire anormalement longue permet de charger la capacité de détection Cl du premier circuit jusqu’à un niveau supérieur à la valeur seuil définie par le premier dispositif de seuillage 120 et permettant d’identifier le dysfonctionnement du MOSFET Ql. Dans ce cas, la capacité de détection Cl permet de configurer le transistor Q2 du comparateur du circuit de contrôle 130 dans son état de conduction passant. Consécutivement, le commutateur de contrôle Q3 du premier circuit de contrôle 130 est à son tour polarisé dans son état de conduction passant afin de court-circuiter la borne grille G et la borne source S du MOSFET Ql afin de le configurer dans son état bloquant et de dissocier ainsi les deux étages El, E2 du bras de commutation 10 du pont de puissance 1 en ouvrant le premier étage El.
De façon générale, la durée pendant laquelle un courant électrique variable traverse un composant de puissance et au-delà de laquelle il existe un risque d’endommagement du composant de puissance dépendent bien entendu des composants de puissance et/ou des applications considérées. Dès lors, la valeur seuil à partir de laquelle le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention détermine que le composant de puissance associé dysfonctionne dépend aussi des composants de puissance et/ou des applications considérées. Consécutivement, le dimensionnement des différents composants électronique formant le dispositif de protection conforme au premier aspect de l’invention, et tout particulièrement les valeurs de la résistance de détection R8, de la capacité de détection Cl de la première diode de décharge D2 des premières R2 et deuxièmes R3 résistances de seuillage ainsi que de la diode D4 dépendent des composants de puissance et/ou des applications considérées et/ou de la puissance électrique de la machine électrique tournante 2 à laquelle le pont de puissance 1 est associé. Les valeurs citées dans la description présentée ci-dessus ne sont données qu’à titre d’exemples non limitatifs et l’homme du métier pourrait bien entendu leur attribuer d’autres valeurs, collectivement ou sélectivement, afin d’adapter les exemples de réalisation décrits à d’autres situations, par exemple pour adapter la durée de détection à partir de laquelle le composant de puissance Ql, Qll est considéré comme ne fonctionnant plus normalement durant son régime transitoire de basculement.
En synthèse, l’invention concerne notamment un dispositif de protection 100 d’un composant de puissance Ql , Ql 1 configuré pour détecter une durée d’établissement anormalement longue d’un courant électrique variable entre les bornes dudit composant de puissance Ql, Qll durant son régime transitoire de basculement. Le dispositif de protection 100 tire avantageusement partie des inductances parasites du composant de puissance Ql, Qll afin de charger une capacité de détection Cl, Cil à un niveau qui dépend de la durée durant laquelle ledit composant de puissance Ql, Qll est traversé par le courant électrique variable. Cette détection est ensuite utilisée pour éventuellement piloter le composant de puissance Ql, Qll afin de le mettre en sécurité. L’invention concerne aussi un pont de puissance 1 comprenant au moins un tel dispositif de protection 100 pour scruter les transistors qui le composent, et une machine électrique tournante 2 pilotée par un tel pont de puissance 1.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
1. Dispositif de protection (100) d’un composant de puissance (Ql) comportant une borne d’entrée de courant (D), une borne de sortie de courant (S) et une borne de commande (G), ledit dispositif de protection (100) étant placé en dérivation entre la borne d’entrée de courant (D) et la borne de sortie de courant (S) dudit composant de puissance (Ql), caractérisé en ce que ledit dispositif de protection (100) est configuré pour détecter une durée durant laquelle un courant électrique variable traverse ledit composant de puissance (Ql) entre la borne d’entrée de courant (D) et la borne de sortie de courant (S).
2. Dispositif de protection (100) selon la revendication précédente dans laquelle le courant électrique variable est le courant traversant le composant de puissance lorsque le composant de puissance commute de son état bloquant dans son état passant.
3. Dispositif de protection (100) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de protection (100) est configuré pour déterminer une différence de potentiel aux bornes d’inductances parasites du composant de puissance (Ql) associé.
4. Dispositif de protection (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de protection (100) comprend un premier circuit (110) configuré pour générer une tension de détection proportionnelle à la durée durant laquelle le courant électrique variable traverse le composant de puissance (Ql).
5. Dispositif de protection (100) selon la revendication précédente, dans lequel le premier circuit (110) comprend une résistance de détection (R8) connectée en série en un premier point milieu avec une capacité de détection (Cl), lesdites résistance de détection (R8) et capacité de détection (Cl) étant placées en parallèle entre la borne d’entré de courant (D) et la borne de sortie de courant (S) du composant de puissance (Ql).
6. Dispositif de protection (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de protection (100) comprend un dispositif de seuillage (120) permettant de déterminer un seuil de tension pour piloter le composant de puissance (Ql).
7. Dispositif de protection (100) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de seuillage (120) comprend une première résistance de seuillage (R2) connectée en série en un deuxième point milieu avec une deuxième résistance de seuillage (R3), lesdites première (R2) et deuxième (R3) résistance de seuillage étant disposées en parallèle entre une borne d’entrée de courant (D) et une borne de sortie de courant (S) du composant de puissance (Ql), la tension audit deuxième point permettant de déterminer le seuil de tension.
8. Dispositif de protection (100) selon la revendication 7 prise en combinaison avec la revendication 4, dans lequel le dispositif de protection (100) comprend un circuit de contrôle (130) du composant de puissance (Ql) entre les bornes duquel le dispositif de protection (100) est disposé en dérivation, ledit circuit de protection (130) contrôlant le composant de puissance (Ql) en fonction de la tension de détection générée par le premier circuit (110) et du seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage (120).
9. Dispositif de protection (100) selon la revendication précédente dans lequel le circuit de contrôle (130) comprend un commutateur de contrôle (Q3) et un comparateur de tension configuré pour comparer la tension de détection générée par le premier circuit (110) et le seuil de tension prédéterminé par le dispositif de seuillage (120), ledit commutateur de contrôle (Q3) étant configuré pour faire commuter le composant de puissance (Ql) correspondant dans un état de conduction bloquant lorsque ledit comparateur de tension détecte que ladite tension de détection est supérieure audit seuil de tension prédéterminé.
10. Dispositif de protection selon la revendication précédente dans lequel ledit commutateur de contrôle comprend en outre un premier transistor (Q3) dont la borne d’entrée de courant est connectée à la borne de commande du composant de puissance (Ql) par l’intermédiaire d’une résistance (R6) et dont la borne de sortie de courant est connectée à la borne de sortie de courant du composant de puissance (Ql), ledit premier transistor étant dans un état de conduction passant lorsque ladite tension de détection est supérieure audit seuil de tension prédéterminé.
11. Dispositif de protection selon la revendication précédente dans lequel ledit comparateur de tension comprend en outre :
- un deuxième transistor (Q2) dont la borne de commande est connectée au deuxième point milieu, dont la borne d’entrée de courant est connectée au premier point milieu par l’intermédiaire d’une première diode (D4) et dont la borne de sortie de courant est reliée à la borne de commande du premier transistor, et
- une résistance de polarisation (R7) reliée par une de ses bornes à la borne de commande du premier transistor et par l’autre de ses bornes à borne de sortie de courant (S) du composant de puissance (Ql).
12. Bras de commutation (10) d’un pont de puissance (1) connecté électriquement à une machine électrique tournante (2) par un réseau électrique, ladite bras de commutation (10) du pont de puissance (1) comprenant : - une borne de masse destinée à être reliée à une masse (GND) du réseau électrique ;
- une borne d’alimentation destinée à être reliée à une borne positive du réseau électrique (B+) ;
- un premier (Ql) et un deuxième (Qll) composants de puissance fonctionnant comme des interrupteurs commandés et disposés en série l’un par rapport à l’autre et entre la borne de masse et la borne d’alimentation, un point intermédiaire (11 a- 11c) situé entre le premier composant de puissance (Ql) et le deuxième composant de puissance (Qll) étant destiné à être connecté électriquement à une phase électrique (F1-F3) de la machine électrique tournante (2) ;
dans lequel ledit bras de commutation (10) comprend au moins un dispositif de protection
(100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit au moins dispositif de protection (100) étant disposé en dérivation des bornes d’entrée de courant (D) et de sortie de courant (S) d’un des composants de puissance (Ql, Qll) dudit bras de commutation.
13. Pont de puissance (1) comprenant au moins un bras de commutation selon la revendication précédente
14. Machine électrique tournante (2) comprenant un rotor (22) et un stator (21) à plusieurs phases électriques (F1-F3), ladite machine électrique tournante (2) étant connectée électriquement à un pont de puissance (1) selon la revendication précédente.
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