EP3987660A1 - Dispositif de sécurité pour interrupteur électronique et système électrique comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de sécurité pour interrupteur électronique et système électrique comportant un tel dispositif

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EP3987660A1
EP3987660A1 EP20733483.0A EP20733483A EP3987660A1 EP 3987660 A1 EP3987660 A1 EP 3987660A1 EP 20733483 A EP20733483 A EP 20733483A EP 3987660 A1 EP3987660 A1 EP 3987660A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
output terminal
terminal
input terminal
current
Prior art date
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Pending
Application number
EP20733483.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas ALLALI
Emmanuel Talon
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Publication of EP3987660A1 publication Critical patent/EP3987660A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H03K17/6874—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor in a symmetrical configuration
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08142—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in field-effect transistor switches
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    • H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0054—Gating switches, e.g. pass gates

Definitions

  • Safety device for electronic switch and electrical system comprising such a device
  • the present invention relates generally to a safety device for an electrical system in a motor vehicle.
  • the invention relates to an electrical system comprising a safety device intended to control a switch device allowing the dissipation of a discharge current generated by a parasitic inductance during the disconnection of electrical equipment from the device. electrical network of the motor vehicle.
  • the safety device also makes it possible to filter electrical disturbances superimposed on the vehicle's electrical network so as to prevent any untimely triggering of the switch device.
  • Electric or hybrid vehicles are equipped with an electrical power supply network supplying all the electrical equipment such as an alternator-starter or direct voltage converter, a switch device connected between the power source and electrical equipment so as to disconnect them from the electrical network.
  • the connections between the various electrical equipment require long cable lengths, thus generating parasitic inductances and also overvoltages.
  • a known problem is that of the dissipation of an electric current contained in the parasitic inductance during the disconnection of electrical equipment from the electrical network of the motor vehicle.
  • Such an electrical system SE1 comprises a safety device 40 comprising:
  • a main output terminal B intended to be connected to a first electrical device Ep1 and to a second electrical device Ep2, c. a switch device 100 comprising an input terminal E, an output terminal S and a control terminal G, the input terminal of the switch device 100 being connected to the main input terminal A, the terminal output of the switch device 100 being connected to the main output terminal B, said switch device 100 comprising at least a first switch Q1 and a second switch Q2, the control terminal G of said switch device 100 being connected to a control device 30 so as to open or close the first switch Q1 or the second switch Q2 d. a TVS protection device connected between the current output terminal S and the electrical ground;
  • the safety device comprises a component for suppressing transient voltage (from the English "transient-voltage-suppressor" or TVS, such as a diode arranged to pass in reverse mode (avalanche mode) allows the excess current to be injected to the electrical ground so as to cut off the switch voltage.
  • TVS components have the particularity of presenting an avalanche voltage beyond which the TVS component absorbs the excess current and suppresses the overvoltage.
  • the TVS component being placed between the electrical equipment and the battery, the TVS components must be dimensioned for an avalanche voltage greater than the battery voltage, which can reach several hundred volts.
  • a voltage of the order of a hundred volts can irreversibly damage electrical equipment.
  • the TVS component requires a connection to the electrical ground, which brings an additional mechanical constraint during implementation in a motor vehicle.
  • the aim of the invention is to alleviate at least in part the aforementioned problems.
  • a safety device comprising:
  • a main output terminal intended to be connected to a first electrical equipment item and to a second electrical equipment item
  • a switch device comprising an input terminal, an output terminal and a control terminal, the input terminal of the switch device being connected to the main input terminal, the output terminal of the control device switch being connected to the main output terminal, said switch device comprising at least a first switch, the control terminal of said switch device being intended to be connected to a control device so as to open or close the switch. minus a first switch, and d. a protection device connected between the main input terminal A and the main output terminal B,
  • said safety device being characterized in that said protection device is controlled in the on state so as to create a current path crossed by a discharge current in parallel with the switch device when the control device controls said device. switch in the open state and when the parasitic inductance between the first and the second electrical equipment is crossed by the discharge current.
  • the protection device is remarkable in that it is connected in parallel with the switch device, between the battery and the electrical equipment, requiring no connection to the electrical ground.
  • the protection device is also remarkable in that it comprises at least one transient voltage suppression diode, the avalanche voltage of which is lower than the battery voltage. The dissipation of the discharge current of the parasitic inductance is achieved by the protection device when the switch control device is inactive, while avoiding the re-conduction of the switch device.
  • the protection device connected in parallel with the switch device dissipates the discharge current when it is controlled to the on state, making it possible to protect electrical equipment against overvoltages.
  • the transient suppressor diode is no longer connected to electrical ground, and it is no longer necessary to use a transient suppressor diode whose avalanche voltage is greater than the battery voltage.
  • the parasitic inductance is created by the electrical connection between the first electrical equipment and the second electrical equipment.
  • the protection device is intended to be controlled in the state through said control device.
  • the protection device is intended to be controlled in the on state by the control device when the control device controls the switch device in the open state so that a discharge current generated by said inductor passes through the current path.
  • the protection device is intended to be controlled in the open state by the control device so as to open the current path when the value of the discharge current becomes less than one. threshold, for example positive, or when the discharge current is canceled.
  • the control device is intended to be connected to the control terminal of the switch device via a first resistor.
  • the safety device comprises the first resistance.
  • the first switch comprises: a. a current input terminal connected to the input terminal of the
  • the switch device comprises:
  • a first switch comprises: i. a current input terminal connected to the input terminal of the switch device
  • the protection device comprises:
  • a third switch comprising a current input terminal, a current output terminal and a control terminal, said current input terminal being connected to the main input terminal;
  • a first transient voltage suppression diode including
  • the anode is connected to the main output terminal and the cathode is connected to the output terminal of the third switch.
  • the switch device further comprises a second switch, the output terminal of said first switch being connected to the output terminal of the switch device through said second switch.
  • the second switch comprises:
  • control terminal of the switch device is intended to be connected to a control device so as to open or close at least a first switch and the second switch.
  • the protection device further comprises a second transient voltage suppression diode, the cathode of the first transient voltage suppression diode is connected to the cathode of said second suppression diode of transient voltages and the anode of the second transient suppressing diode is connected to the current output terminal of the third switch.
  • the switch device comprises a first switch and a second switch
  • said first switch comprising:
  • a control terminal is connected to the control terminal of the switch device.
  • said second switch comprising:
  • the protection device comprises:
  • a third switch comprising a current input terminal, a current output terminal and a control terminal, said current input terminal being connected to the main input terminal;
  • a first transient voltage suppression diode including
  • the anode is connected to the main output terminal and the cathode is connected to the cathode of a second transient voltage suppression diode
  • a second transient voltage suppression diode including
  • the anode is connected to the current output terminal of the third switch.
  • the protection device comprises:
  • a third switch comprising a current input terminal, a current output terminal and a control terminal, said current input terminal being connected to the main input terminal, b. a first transient voltage suppression diode, the anode of which is connected to the main output terminal, and
  • a second transient suppression diode the anode of which is connected to the current output terminal of the third switch and the cathode of which is connected to the cathode of the first transient suppression diode.
  • control terminal of the third switch is intended to be connected to the control device so as to open or close said third switch.
  • the third transistor is intended to be controlled in the closed state by the control device so as to create said current path.
  • the third transistor is intended to be controlled in the open state by said control device so as to open said current path.
  • the third transistor is intended to be controlled in the open state by the control device so as to eliminate said current path when the discharge current vanishes or becomes less than first threshold.
  • the third transistor is intended to be controlled to the open state by the control device when the discharge current vanishes or falls below the first threshold.
  • control device is intended to be connected to the control terminal of the third switch via a second resistor.
  • the switch (s) of the switch device are MOSFET transistors, or IGBT transistors, or even bipolar transistors.
  • control terminal of the switch device is intended to be connected to a control device so as to open or close the first switch and the second switch.
  • the switches are transistors using silicon (Si) technology, or gallium nitride (GaN) technology, or even silicon carbide (SiC) technology.
  • the invention also relates, according to a second aspect, to a voltage converter comprising a safety device according to the first aspect of the invention
  • the voltage converter is a DC-DC voltage converter or an AC-DC voltage converter
  • the protection device and the voltage converter according to the invention have in combination all or part of the aforementioned characteristics.
  • FIG. 1 shows an electrical system comprising a safety device according to the prior art.
  • FIG. 2 shows an electrical system comprising a safety device implementing the invention according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows an electrical system comprising a safety device implementing the invention according to a second embodiment of the invention.
  • the electrical system SE2 is for example integrated into an electrical network of a motor vehicle.
  • the SE2 electrical system comprising:
  • a safety device 2 comprising:
  • a main input terminal A connected to a first DC voltage source BAT, for example a battery supplying a voltage of 48V.
  • a main output terminal B connected to the first electrical equipment Ep1 and second electrical equipment Ep2.
  • a switch device 10 comprising:
  • a control terminal G connected to a control device 30 via a resistor R iv. a protection device 20 connected between the main input terminal A and the main output terminal B
  • the first and second electrical equipment Ep1 and Ep2 are, for example, alternator-starter or voltage converter such as an inverter.
  • the first electrical equipment Ep1 is connected to the electrical ground and has a voltage Vep1 between its terminals
  • the second electrical equipment Ep2 is connected to the electrical ground and has a voltage Vep2 between its terminals.
  • the switch device 10 comprises a first switch Q1, the drain current input terminal of the first switch Q1 is connected to the input terminal E, the current output terminal s1 of the first switch Q1 is connected to output terminal S and control terminal g1 is connected to control terminal G.
  • control device 30 controls the opening or closing of the first switch Q1.
  • a current I being able to flow in the direction of the input terminal E towards the output terminal S when the control device 30 controls the first switch Q1 on closing, no current passing through the input terminal E towards the terminal of output S when the control device 30 controls the first switch Q1 on opening.
  • the value of the first resistor R1 connected between the control circuit 30 and the control terminal G is chosen so as to protect the control circuit 30.
  • the first and second electrical equipment Ep1 and Ep2 are supplied with electrical energy when the first switch Q1 is commanded to close by the control device 30.
  • the state of the first switch Q1 being in a saturated state when 'it is commanded to close, and in the blocked state when the switch Q1 is commanded to open.
  • the protection device 20 comprises in the example considered:
  • a third switch Q3 comprising a current input terminal d3 being connected to the main input terminal A, an output terminal in current s3 and a control terminal g3 being connected to the control circuit 30 through a second resistor R2; b.
  • a first transient voltage suppression diode Tvs1, the anode of which is connected to the main output terminal B and the cathode is connected to the output terminal s3 of the third switch Q3
  • the parasitic inductance L when the control device 30 controls the first switch Q1 on closing, the parasitic inductance L is crossed by the current I.
  • the parasitic inductance L When the control device 30 controls the first switch Q1 on opening, the parasitic inductance L generates a discharge current Id resulting from the current I and a voltage at its terminals, which has the effect of creating an overvoltage between the output terminal S and the input terminal E of the switch system 10.
  • the discharge current Id flowing from the main input terminal A to the main output terminal B.
  • the protection device 20 is connected in parallel with the switch device 10 between the first DC voltage source BAT and the first and second electrical equipment Ep1 and Ep2 so as to avoid a connection to the electrical ground.
  • the protection device 20 then makes it possible to avoid an overvoltage when opening the first switch Q1 and therefore to prevent the voltage between the output S and input E terminals from exceeding a predetermined threshold.
  • the voltage between the output terminal S and the input terminal E is the switch voltage Vds of the first switch Q1.
  • the switch controller 30 controls the first switch Q1 on opening, the switch controller 30 controls the third switch Q3 on closing. The third switch Q3 for switching to the on state the protection device 20.
  • the overvoltage caused by the opening of the first switch Q1 is limited by the protection device 20, the first transient voltage suppression diode Tvs1 allowing the clipping of the overvoltage and the dissipation of the discharge current Id.
  • the voltage Vb being the voltage at the terminals of the electrical equipment is equal to the avalanche voltage of the component Tvs1 plus the battery voltage Vbat.
  • the first transient voltage suppression diode Tvs1 being chosen so that its avalanche voltage is of the order of several tens of volts, the voltage Vb at the terminals of the electrical equipment is thereby reduced compared to the electrical system SE1 by the prior art which uses a transient voltage suppression diode Tvs of several hundred volts.
  • the overvoltage at the terminals of the electrical equipment of the SE2 system is reduced by 50% compared to the safety device 40 of the SE1 electrical system of the prior art.
  • the switch control circuit 30 makes it possible to switch the third switch Q3 to the on state and therefore to activate the protection device 20 when the first switch Q1 is opened.
  • the selective activation of the protection device 20 by the third switch Q3 makes it possible to choose a first transient voltage suppression diode Tvs1 having a lower avalanche voltage than those used in the electrical system SE1 of the prior art, and thus reduce the overvoltage at the terminals of electrical equipment Ep1 and Ep2.
  • the selective activation of the protection device 20 by the third switch Q3 also makes it possible to prevent the re-conduction of the first transient voltage suppression diode Tvs1, the battery voltage being greater than the avalanche voltage of the first transient voltage suppression diode Tvs1.
  • the switch control circuit 30 controls the third switch Q3 of the protection device 20 on opening so as to make inactive the protective device 20.
  • the electrical system SE3 comprises:
  • Safety device 3 comprising:
  • the switch device 100 includes a first switch Q1 and a second switch Q2 connected "head-to-tail", in other words the first switch Q1 and the second switch Q2 are connected so-called "common source”.
  • the first switch Q1 and the second switch Q2 are N doped MOSFETs.
  • the current input terminal d1 of the first switch Q1 is connected to the input terminal E
  • the current output terminal s1 of the first switch Q1 is connected to the current output terminal s2 of the second switch Q2 and the control terminal g1 is connected to the control terminal G
  • the current input terminal d2 of the second switch Q2 is connected to the output terminal S
  • the control terminal g2 is connected to the control terminal G.
  • the control device 30 makes it possible to control the opening of the first switch Q1 and of the second switch Q2 and therefore to interrupt any flow of current in both directions between the input terminal E and the output terminal S.
  • the protection device 200 further comprises in the example considered:
  • a third switch Q3 comprising a current input terminal d3 being connected to the main input terminal A, an output terminal in current s3 and a control terminal g3 being connected to the control circuit 30 through a second resistor R2; b.
  • a first transient voltage suppression diode Tvs1, the anode of which is connected to the main output terminal B and the cathode is connected to the cathode of a second transient voltage suppression diode Tvs2;
  • the control device 30 is able to control the opening or closing of the first switch Q1 and the second switch Q2.
  • the current I is said to be positive when the DC voltage source BAT supplies the current I, the current I flowing through the switch device 100 in the direction of the input terminal E towards the output terminal S so as to supply the first Ep1 or the second Ep2 electrical equipment.
  • the current I is said to be negative when the first Ep1 or the second Ep2 electrical equipment supply the current I, the current I flowing through the switch device 100 in the direction of the output terminal S towards the input terminal E so as to supply the DC voltage source BAT.
  • the parasitic inductance L When opening the first switch Q1 or the second switch Q2, the parasitic inductance L generates a discharge current Id and a voltage at its terminals, which has the effect of creating an overvoltage between the output terminal S and the input terminal E of the switch system 100. Indeed, the voltage Vbat - Vb is directly applied to the voltage between the input terminal E and the output terminal S.
  • the protection device 200 therefore makes it possible to limit an overvoltage during the opening of the first switch Q1 or of the second switch Q2, therefore to control the overvoltage and ensure that the voltage between the output S and input terminals E does not exceed a predetermined threshold.
  • the protection device 200 also makes it possible to dissipate the discharge current Id, whether in the positive or negative direction.
  • the first and second transient voltage suppression diodes Tvs1 and Tvs2 can be replaced by a single so-called "bidirectional" transient voltage suppression diode, in other words, the bidirectional transient voltage suppression diode makes it possible to d 'clipping a surge and dissipating the discharge current Id, whether the discharge current Id is positive or negative.
  • the selective activation of the protection device 200 by the third switch Q3 also making it possible to prevent the re-conduction of the first and second transient voltage suppression diodes Tvs1 and Tvs2, the battery voltage being greater than the voltage d avalanche of the first transient voltage suppression diode Tvs1 or of the second transient voltage suppression diode Tvs2.
  • the switch control circuit 30 When the magnetic energy contained in the inductor L is dissipated, the discharge current Id is canceled in the first suppression diode. transient voltages Tvs1 or in the second transient voltage suppression diode Tvs2, the switch control circuit 30 then controls the third switch Q3 of the protection device 200 on opening so as to make the protection device 200 inactive.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
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  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Dispositif de sécurité autonome et système électrique comprenant un tel dispositif Dispositif de sécurité comprenant : a. une borne principale d'entrée (A) destinée à être connectée à une première source de tension continue (BAT) b. une borne principale de sortie (B) destinée à être connectée à un premier équipement électrique (Ep1) et à un deuxième équipement (Ep2) électrique, c. un dispositif d'interrupteur (10) comprenant une borne d'entrée (E), une borne de sortie (S) et une borne de commande (G), la borne d'entrée du dispositif d'interrupteur (10) étant connectée à la borne principale d'entrée (A), la borne de sortie du dispositif d'interrupteur (10) étant connectée à la borne principale de sortie (B), ledit dispositif d'interrupteur (10) comprenant au moins un premier interrupteur (Q1), la borne de commande (G) dudit dispositif d'interrupteur (10) étant connectée à un dispositif de commande (30) de façon à ouvrir ou fermer l'au moins un premier interrupteur (Q1) d. un dispositif de protection (20) connecté entre la borne principale d'entrée (A) et la borne principale de sortie (B); e. caractérisé en ce que : ledit dispositif de protection (20,200) est commandé à l'état passant de façon à créer un chemin de courant traversé par le courant de décharge (Id) en parallèle du dispositif d'interrupteur (10,100) lorsque le dispositif de commande d'interrupteur (30) commande ledit dispositif d'interrupteur (10,100) à l'état ouvert et lorsque l'inductance (L) parasite entre le premier (Ep1) et le deuxième (Ep2) équipement électrique est traversée par un courant de décharge (Id).

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de sécurité pour interrupteur électronique et système électrique comportant un tel dispositif
[1 ] La présente invention concerne de manière générale un dispositif de sécurité d’un système électrique dans un véhicule automobile.
[2] Plus particulièrement, l’invention concerne un système électrique comprenant un dispositif de sécurité destiné à commander un dispositif d’interrupteur permettant la dissipation d’un courant de décharge généré par une inductance parasite lors de la déconnexion d’un équipement électrique du réseau électrique du véhicule automobile. Le dispositif de sécurité permet également de filtrer les perturbations électriques se superposant au réseau électrique du véhicule de façon à éviter tout déclenchement intempestif du dispositif d’interrupteur.
[3] Les véhicules électriques ou hybrides sont équipés d’un réseau d’alimentation électrique alimentant l’ensemble des équipements électriques tels qu’un alterno- démarreur ou convertisseur de tension continue, un dispositif d’interrupteurs connecté entre la source d’alimentation continue et les équipements électriques de façon à les déconnecter du réseau électrique. Dans ce type de réseau électrique les connexions entre les différents équipements électriques nécessitent des longueurs de câble importantes générant ainsi des inductances parasites et également des surtensions.
[4] Un problème connu est celui de la dissipation d’un courant électrique contenu dans l’inductance parasite lors de la déconnexion d’un équipement électrique au réseau électrique du véhicule automobile.
[5] Ce problème est particulièrement difficile à résoudre quand il s’agit de dissiper un courant de décharge de l’ordre de 500A ou plus lors de la déconnexion d’un équipement électrique alimenté par exemple par une tension continue d’au moins 48V, le réseau électrique comprenant des dispositifs d’interrupteurs sensible également aux surtensions provoquées par les inductances parasites. [6] Il convient donc, lors de la déconnexion d’un équipement électrique du réseau électrique du véhicule automobile de dissiper le courant de décharge afin de ne pas dégrader les composants de ce réseau électrique.
[7] Pour ce faire, il est connu de l’état de la technique un système électrique comprenant un dispositif de sécurité tel que celui représenté en [Fig.1 ]. Un tel système électrique SE1 comporte un dispositif de sécurité 40 comprenant :
a. une borne principale d’entrée A destinée à être connectée à une première source de tension continue BAT
b. une borne principale de sortie B destinée à être connectée à un premier équipement électrique Ep1 et à un deuxième équipement Ep2 électrique, c. un dispositif d’interrupteur 100 comprenant une borne d’entrée E, une borne de sortie S et une borne de commande G, la borne d’entrée du dispositif d’interrupteur 100 étant connectée à la borne principale d’entrée A, la borne de sortie du dispositif d’interrupteur 100 étant connectée à la borne principale de sortie B, ledit dispositif d’interrupteur 100 comprenant au moins un premier interrupteur Q1 et un deuxième interrupteur Q2, la borne de commande G dudit dispositif d’interrupteur 100 étant connectée à un dispositif de commande 30 de façon à ouvrir ou fermer le premier interrupteur Q1 ou le deuxième interrupteur Q2 d. un dispositif de protection TVS connecté entre la borne de sortie de courant S et la masse électrique;
[8] Ainsi, dans un système électrique de l’art antérieur, le dispositif de sécurité comporte un composant de suppression de tension transitoire (de l’anglais « transient-voltage-suppressor » ou TVS, tel qu’une diode agencée pour passe en mode inverse (mode avalanche) permet d’injecter le courant excédentaire vers la masse électrique de façon à écrêter la tension d’interrupteur. Les composants TVS ont la particularité de présenter une tension d’avalanche au-delà de laquelle le composant TVS absorbe le courant excédentaire et écrête la surtension. Le composant TVS étant placé entre les équipements électriques et la batterie, les composants TVS doivent être dimensionnés pour une tension d’avalanche supérieure à la tension batterie, pouvant atteindre plusieurs centaines de volts. La tension vue au niveau des équipements électriques lors d’une surtension est donc la tension d’avalanche du composant TVS à laquelle s’ajoute la tension batterie, la tension vue par les équipements électriques pouvant atteindre une centaine de volts. Une tension de l’ordre d’une centaine de volts peut endommager de façon irréversible les équipements électriques. Un composant TVS dont la tension d’avalanche est élevée, de l’ordre de plusieurs dizaines de volts est un composant onéreux tout en ayant un encombrement important. De plus, le composants TVS nécessite une connexion à la masse électrique ce qui apporte une contrainte mécanique supplémentaire lors d’une implémentation dans un véhicule automobile.
[9] L’invention a pour but de pallier au moins en partie les problèmes précités.
[10] A cet effet, il est proposé, selon un premier aspect, un dispositif de sécurité comprenant :
a. une borne principale d’entrée destinée à être connectée à une première source de tension continue,
b. une borne principale de sortie destinée à être connectée à un premier équipement électrique et à un deuxième équipement électrique, c. un dispositif d’interrupteur comprenant une borne d’entrée, une borne de sortie et une borne de commande, la borne d’entrée du dispositif d’interrupteur étant connectée à la borne principale d’entrée, la borne de sortie du dispositif d’interrupteur étant connectée à la borne principale de sortie, ledit dispositif d’interrupteur comprenant au moins un premier interrupteur, la borne de commande dudit dispositif d’interrupteur étant destiné à être connectée à un dispositif de commande de façon à ouvrir ou fermer l’au moins un premier interrupteur, et d. un dispositif de protection connecté entre la borne principale d’entrée A et la borne principale de sortie B,
ledit dispositif de sécurité étant caractérisé en ce que ledit dispositif de protection est commandé à l’état passant de façon à créer un chemin de courant traversé par un courant de décharge en parallèle du dispositif d’interrupteur lorsque le dispositif de commande commande ledit dispositif d’interrupteur à l’état ouvert et lorsque l’inductance parasite entre le premier et le deuxième équipement électrique est traversée par le courant de décharge. [1 1] Le dispositif de protection est remarquable en ce qu’il est connecté en parallèle du dispositif d’interrupteur, entre la batterie et les équipements électriques, ne requérant aucune connexion à la masse électrique. Le dispositif de protection est également remarquable en ce qu’il comporte au moins une diode de suppression de tensions transitoires dont la tension d’avalanche est inférieure à la tension batterie. La dissipation du courant de décharge de l’inductance parasite est réalisée par le dispositif de protection lorsque le dispositif de commande d’interrupteur est inactif, tout en évitant la remise en conduction du dispositif d’interrupteur.
[12] Ainsi, le dispositif de protection connecté en parallèle du dispositif d’interrupteur permet de dissiper le courant de décharge lorsqu’il est commandé à l’état passant, permettant de protéger les équipements électriques contre les surtensions. La diode de suppression de tensions transitoires n’est plus connectée à la masse électrique, et il n’est plus nécessaire d’utiliser une diode de suppression de tensions transitoires dont la tension d’avalanche est supérieure à la tension batterie.
[13] Dans un mode particulier de l’invention, l’inductance parasite est créée par la connexion électrique entre le premier équipement électrique et le deuxième équipement électrique.
[14] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection est destiné à être commandé à l’état passant par ledit dispositif de commande.
[15] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection est destiné à être commandé à l’état passant par le dispositif de commande lorsque le dispositif de commande commande le dispositif d’interrupteur à l’état ouvert de façon qu’un courant de décharge généré par ladite inductance traverse le chemin de courant.
[16] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection est destiné à être commandé à l’état ouvert par le dispositif de commande de façon à ouvrir le chemin de courant lorsque la valeur du courant de décharge devient inférieure à un seuil, par exemple positif, ou lorsque le courant de décharge s’annule. [17] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de commande est destiné à être connecté à la borne de commande du dispositif d’interrupteur par l’intermédiaire d’une première résistance.
[18] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de sécurité comprend la première résistance.
[19] Dans un mode particulier de l’invention, le premier interrupteur comprend: a. une borne d’entrée en courant connectée à la borne d’entrée du
dispositif d’interrupteur,
b. une borne de sortie en courant connectée à la borne de sortie du
dispositif d’interrupteur, et c. une borne de commande connectée à la borne de commande du
dispositif d’interrupteur.
[20] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif d’interrupteur comprend :
a. Un premier interrupteur comporte: i. une borne d’entrée en courant connectée à la borne d’entrée du dispositif d’interrupteur
ii. une borne de sortie en courant connectée à la borne de sortie du dispositif d’interrupteur
iii. une borne de commande connectée à la borne de commande du dispositif d’interrupteur
[21] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection comprend :
a. Un troisième interrupteur comportant une borne d’entrée en courant, une borne de sortie en courant et une borne de commande, ladite borne d’entrée en courant étant connectée à la borne principale d’entrée;
b. Une première diode de suppression de tensions transitoires, dont
l’anode est connectée à la borne principale de sortie et la cathode est connectée à la borne de sortie du troisième interrupteur.
[22] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif d’interrupteur comprend en outre un deuxième interrupteur, la borne de sortie dudit premier interrupteur étant connecté à la borne de sortie du dispositif d’interrupteur par l’intermédiaire dudit deuxième interrupteur.
[23] Dans un mode particulier de l’invention, le deuxième interrupteur comprend :
a. une borne d’entrée connectée à la borne de sortie,
b. une borne de sortie connectée à la borne de sortie du premier
interrupteur, et c. une borne de commande connectée à la borne de commande du
dispositif d’interrupteur.
[24] Dans un mode particulier de l’invention, la borne de commande du dispositif d’interrupteur est destinée à être connectée à un dispositif de commande de façon à ouvrir ou fermer l’au moins un premier interrupteur et le deuxième interrupteur.
[25] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection comprend en outre une deuxième diode de suppression de tensions transitoires, la cathode de la première diode de suppression de tensions transitoires est connectée à la cathode de ladite deuxième diode de suppression de tensions transitoires et l’anode de la deuxième diode de suppression de tensions transitoires est connectée à la borne de sortie en courant du troisième interrupteur.
[26] Dans un mode particulier de l’invention le dispositif d’interrupteur comprend un premier interrupteur et un deuxième interrupteur,
a. ledit premier interrupteur comportant :
i. une borne d’entrée connectée à la borne d’entrée, ii. la borne de sortie est connectée à la borne de sortie du deuxième interrupteur, et
iii. une borne de commande est connectée à la borne de commande du dispositif d’interrupteur.
b. ledit deuxième interrupteur comportant :
i. une borne d’entrée connectée à la borne de sortie, ii. la borne de sortie est connectée à la borne de sortie en courant du premier interrupteur, et iii. une borne de commande est connectée à la borne de commande du dispositif d’interrupteur.
[27] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection comprend :
a. Un troisième interrupteur comportant une borne d’entrée en courant, une borne de sortie en courant et une borne de commande, ladite borne d’entrée en courant étant connectée à la borne principale d’entrée;
b. Une première diode de suppression de tensions transitoires, dont
l’anode est connectée à la borne principale de sortie et la cathode est connectée à la cathode d’une deuxième diode de suppression de tensions transitoires,
c. Une deuxième diode de suppression de tensions transitoires, dont
l’anode est connectée à la borne de sortie en courant du troisième interrupteur.
[28] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de protection comprend :
a. un troisième interrupteur comportant une borne d’entrée en courant, une borne de sortie en courant et une borne de commande, ladite borne d’entrée en courant étant connectée à la borne principale d’entrée, b. une première diode de suppression de tensions transitoires dont l’anode est connectée à la borne principale de sortie, et
une deuxième diode de suppression de tensions transitoires, dont l’anode est connectée à la borne de sortie en courant du troisième interrupteur et dont la cathode est connectée à la cathode de la première diode de suppression de tensions transitoires.
[29] Dans un mode particulier de l’invention, la borne de commande du troisième interrupteur est destinée à être connectée au dispositif de commande de façon à ouvrir ou fermer ledit troisième interrupteur.
[30] Dans un mode particulier de l’invention, le troisième transistor est destiné à être commandé à l’état fermé par le dispositif de commande de façon à créer ledit chemin de courant. [31] Dans un mode particulier de l’invention, le troisième transistor est destiné à être commandé à l’état ouvert par ledit dispositif de commande de façon à ouvrir ledit chemin de courant.
[32] Dans un mode particulier de l’invention, le troisième transistor est destiné à être commandé à l’état ouvert par le dispositif de commande de façon à supprimer ledit chemin de courant lorsque le courant de décharge s’annule ou devient inférieur au premier seuil.
[33] Dans un mode particulier de l’invention, le troisième transistor est destiné à être commandé à l’état ouvert par le dispositif de commande lorsque le courant de décharge s’annule ou devient inférieur au premier seuil.
[34] Dans un mode particulier de l’invention, le dispositif de commande est destiné à être connecté à la borne de commande du troisième interrupteur par l’intermédiaire d’une deuxième résistance.
[35] Dans un mode particulier de l’invention, le ou les interrupteurs du dispositif d’interrupteur sont des transistors MOSFET, ou des transistors IGBT, ou encore des transistors bipolaire.
[36] Dans un mode particulier de l’invention, la borne de commande du dispositif d’interrupteur est destinée à être connectée à un dispositif de commande de façon à ouvrir ou fermer le premier interrupteur et le deuxième interrupteur.
[37] De façon optionnelle, les interrupteurs sont des transistors utilisant la technologie silicium (Si), ou la technologie nitrure de gallium (GaN), ou encore la technologie carbure de silicium (SiC).
[38] L’invention vise également, selon un deuxième aspect, un convertisseur de tension comprenant un dispositif de sécurité selon le premier aspect de l’invention
[39] En particulier le convertisseur de tension est un convertisseur de tension continu-continu ou un convertisseur de tension alternative-continu
[40] On peut également envisager, dans d'autres modes de réalisation, que le dispositif de protection et le convertisseur de tension selon l’invention présentent en combinaison tout ou partie des caractéristiques précitées.
[41] La [Fig. 1 ] représente un système électrique comportant un dispositif de sécurité selon l’art antérieur. [42] La [Fig. 2] représente un système électrique comportant un dispositif de sécurité mettant en oeuvre l’invention selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[43] La [Fig. 3] représente un système électrique comportant un dispositif de sécurité mettant en oeuvre l’invention selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[44] En référence à la [Fig. 2] un système électrique SE2 mettant en oeuvre l’invention va maintenant être décrit. Le système électrique SE2 est par exemple intégré dans un réseau électrique d’un véhicule automobile.
[45] Le système électrique SE2 comprenant :
a. Un premier équipement électrique Ep1 et un deuxième équipement électrique Ep2.
b. Un dispositif de sécurité 2 comprenant :
i. une borne principale d’entrée A connectée à une première source de tension continue BAT, par exemple une batterie fournissant une tension de 48V.
ii. Une borne principale de sortie B connectée aux premier équipement électrique Ep1 et deuxième équipement Ep2 électrique.
iii. un dispositif d’interrupteur 10 comprenant :
1. une borne d’entrée E, connectée à la borne principale d’entrée A
2. une borne de sortie S, connectée à la borne principale de sortie B
3. une borne de commande G, connectée à un dispositif de commande 30 par l’intermédiaire d’une résistance R iv. un dispositif de protection 20 connecté entre la borne principale d’entrée A et la borne principale de sortie B
v. un dispositif de commande d’interrupteur 30 connecté à la borne de commande G du dispositif d’interrupteur 10 par l’intermédiaire d’une première résistance R1. [46] Les premiers et deuxièmes équipements électriques Ep1 et Ep2 sont par exemple des alterno-démarreur ou convertisseur de tension tel qu’un onduleur. Le premier équipement électrique Ep1 est connecté à la masse électrique et présente une tension Vep1 entre ses bornes, et le deuxième équipement électrique Ep2 est connecté à la masse électrique et présente une tension Vep2 entre ses bornes.
[47] La connexion électrique entre le premier équipement électrique Ep1 et le deuxième équipement électrique Ep2 créée une inductance de câblage ou encore appelée inductance parasite L. Ainsi, lorsque les premier Ep1 et deuxième Ep2 équipements électriques sont alimentés en énergie électrique, cette inductance parasite est traversée par le courant I.
[48] Le dispositif d’interrupteur 10 comporte un premier interrupteur Q1 , la borne d’entrée en courant drain du premier interrupteur Q1 est connectée à la borne d’entrée E, la borne de sortie en courant s1 du premier interrupteur Q1 est connectée à la borne de sortie S et la borne de commande g1 est connectée à la borne de commande G.
[49] De cette façon, le dispositif de commande 30 permet de commander l’ouverture ou la fermeture du premier interrupteur Q1. Un courant I pouvant circuler dans le sens de la borne d’entrée E vers la borne de sortie S lorsque le dispositif de commande 30 commande le premier interrupteur Q1 à la fermeture, aucun courant ne traversant la borne d’entrée E vers la borne de sortie S lorsque le dispositif de commande 30 commande le premier interrupteur Q1 à l’ouverture.
[50] La valeur de la première résistance R1 connectée entre le circuit de commande 30 et la borne de commande G est choisie de façon à protéger le circuit de commande 30.
[51] Autrement dit, les premiers et deuxièmes équipements électriques Ep1 et Ep2 sont alimentés en énergie électrique lorsque le premier interrupteur Q1 est commandé à la fermeture par le dispositif de commande 30. L’état du premier interrupteur Q1 étant dans un état saturé lorsqu’il est commandé à la fermeture, et à l’état bloqué lorsque l’interrupteur Q1 est commandé à l’ouverture.
[52] Le dispositif de protection 20 comprend dans l’exemple considéré:
a. Un troisième interrupteur Q3 comportant une borne d’entrée en courant d3 étant connectée à la borne principale d’entrée A, une borne de sortie en courant s3 et une borne de commande g3 étant connectée au circuit de commande 30 au travers d’une deuxième résistance R2; b. Une première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 , dont l’anode est connectée à la borne principale de sortie B et la cathode est connectée à la borne de sortie s3 du troisième interrupteur Q3
[53] Ainsi, lorsque le dispositif de commande 30 commande à la fermeture le premier interrupteur Q1 , l’inductance parasite L est traversé par le courant I. Lorsque le dispositif de commande 30 commande à l’ouverture le premier interrupteur Q1 , l’inductance parasite L génère un courant de décharge Id résultant du courant I et une tension à ses bornes, ce qui a pour conséquence de créer une surtension entre la borne de sortie S et la borne d’entrée E du système d’interrupteur 10. Le courant de décharge Id se dirigeant de la borne principale d’entrée A vers la borne principale de sortie B.
[54] En effet, la tension Vbat - Vb est directement appliquée à la tension d’interrupteur Vds du premier interrupteur Q1 tel que définie dans [Math.1 ]
[55] [Math.1 ] Vds = Vbat - VB
[56] Le dispositif de protection 20 est connecté en parallèle du dispositif d’interrupteur 10 entre la première source de tension continue BAT et les premier et deuxième équipements électriques Ep1 et Ep2 de façon à éviter une connexion à la masse électrique. Le dispositif de protection 20 permet alors d’éviter une surtension lors de l’ouverture du premier interrupteur Q1 et donc d’éviter que la tension entre les bornes de sortie S et d’entrée E, ne dépasse un seuil prédéterminé. Dans l’exemple décrit la tension entre la borne de sortie S et la borne d’entrée E est la tension d’interrupteur Vds du premier interrupteur Q1.
[57] Lorsque le dispositif de commande d’interrupteur 30 commande à l’ouverture le premier interrupteur Q1 , le dispositif de commande d’interrupteur 30 commande à la fermeture le troisième interrupteur Q3. Le troisième interrupteur Q3 permettant de commuter à l’état passant le dispositif de protection 20.
[58] Ainsi, la surtension provoquée par l’ouverture du premier interrupteur Q1 est limitée par le dispositif de protection 20, la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 permettant l’écrêtage de la surtension et la dissipation du courant de décharge Id. [59] En d’autres termes, lorsque le troisième interrupteur Q3 est commandé à l’état fermé, la tension Vb étant la tension aux bornes des équipements électriques est égale à la tension d’avalanche du composant Tvs1 plus la tension batterie Vbat. La première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 étant choisie de façon à ce que sa tension avalanche soit de l’ordre de plusieurs dizaines de volts, la tension Vb aux bornes des équipements électriques s’en trouve réduite par rapport au système électrique SE1 de l’art antérieur qui utilise une diode de suppression de tension transitoire Tvs de plusieurs centaines de volts.
[60] Préférentiellement la surtension aux bornes des équipements électriques du système SE2 est réduite de 50% par rapport au dispositif de sécurité 40 du système électrique SE1 de l’art antérieur.
[61] Encore dans d’autres termes, le circuit de commande d’interrupteur 30 permet de commuter à l’état passant le troisième interrupteur Q3 et donc d’activer le dispositif de protection 20 lors de l’ouverture du premier interrupteur Q1. L’activation sélective du dispositif de protection 20 par le troisième interrupteur Q3 permet de choisir une première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 ayant une tension d’avalanche plus réduite que celles utilisées dans le système électrique SE1 de l’art antérieur, et ainsi réduire la surtension aux bornes de équipements électrique Ep1 et Ep2.
[62] L’activation sélective du dispositif de protection 20 par le troisième interrupteur Q3 permet en outre d’éviter la remise en conduction de la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 , la tension batterie étant supérieure à la tension d’avalanche de la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1.
[63] Lorsque le courant de décharge Id est dissipé dans la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 , le circuit de commande d’interrupteur 30 commande alors à l’ouverture le troisième interrupteur Q3 du dispositif de protection 20 de façon à rendre inactif le dispositif de protection 20.
[64] Nous allons décrire un second mode de réalisation de l’invention. La [Fig. 3] illustre ce second mode de réalisation. Par souci de simplification, des références identiques sont données sur cette figure aux éléments communs avec le premier mode de réalisation et illustrés à la [Fig. 2] [65] Dans l’exemple décrit, le système électrique SE3 comprend :
a. Un premier équipement électrique Ep1 et un deuxième équipement électrique Ep2.
b. Le dispositif de sécurité 3 comprenant :
i. une borne principale d’entrée A.
ii. une borne principale de sortie B.
iii. un dispositif d’interrupteur 100
iv. un dispositif de protection 200
v. un dispositif de commande d’interrupteur 30
[66] Le dispositif d’interrupteur 100 comprend un premier interrupteur Q1 et un deuxième interrupteur Q2 connectés « tête-bêche », autrement dit le premier interrupteur Q1 et le deuxième interrupteur Q2 sont connectés de façon dite « source commune ». Dans l’exemple décrit ici, le premier interrupteur Q1 et le deuxième interrupteur Q2 sont des MOSFET dopé N. La borne d’entrée en courant d1 du premier interrupteur Q1 est connectée à la borne d’entrée E, la borne de sortie en courant s1 du premier interrupteur Q1 est connectée à la borne de sortie en courant s2 du deuxième interrupteur Q2 et la borne de commande g1 est connectée à la borne de commande G, la borne d’entrée en courant d2 du deuxième interrupteur Q2 est connectée à la borne de sortie S, la borne de commande g2 est connectée à la borne de commande G. De cette façon, lorsque l’un parmi le premier interrupteur Q1 et le deuxième interrupteur Q2 est ouvert, aucun courant ne peut s’écouler entre les bornes d’entrée E et sortie S. Les bornes de commande du premier interrupteur Q1 et du deuxième interrupteur Q2 sont en outre reliées entre elles. Ainsi, le dispositif de commande 30 permet de commander à l’ouverture du premier interrupteur Q1 et du deuxième interrupteur Q2 et donc d’interrompre toute circulation de courant dans les deux sens entre la borne d’entrée E et la borne de sortie S.
[67] Le dispositif de protection 200 comporte en outre dans l’exemple considéré :
a. Un troisième interrupteur Q3 comportant une borne d’entrée en courant d3 étant connectée à la borne principale d’entrée A, une borne de sortie en courant s3 et une borne de commande g3 étant connectée au circuit de commande 30 au travers d’une deuxième résistance R2; b. Une première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 , dont l’anode est connectée à la borne principale de sortie B et la cathode est connectée à la cathode d’une deuxième diode de suppression de tensions transitoires Tvs2 ;
c. Une deuxième diode de suppression de tensions transitoires Tvs2 dont l’anode est connectée à la borne de sortie en courant s3 du troisième interrupteur Q3.
[68] Ainsi, le dispositif de commande 30 est apte à commander à l’ouverture ou à la fermeture le premier interrupteur Q1 et le deuxième interrupteur Q2. Le courant I est dit positif lorsque la source de tension continue BAT fourni le courant I, le courant I traversant le dispositif d’interrupteur 100 dans le sens de la borne d’entrée E vers la borne de sortie S de façon à alimenter le premier Ep1 ou le deuxième Ep2 équipement électrique. Le courant I est dit négatif lorsque le premier Ep1 ou le deuxième Ep2 équipement électrique fournissent le courant I, le courant I traversant le dispositif d’interrupteur 100 dans le sens de la borne de sortie S vers la borne d’entrée E de façon à alimenter la source de tension continue BAT.
[69] Lors de l’ouverture du premier interrupteur Q1 ou du deuxième interrupteur Q2, l’inductance parasite L génère un courant de décharge Id et une tension à ses bornes, ce qui a pour conséquence de créer une surtension entre la borne de sortie S et la borne d’entrée E du système d’interrupteur 100. En effet, La tension Vbat - Vb est directement appliqué à la tension entre la borne d’entrée E et la borne de sortie S.
[70] Autrement dit, lorsque le sens du courant I est dit positif, lors de l’ouverture du premier transistor Q1 , la surtension Vbat-Vb est directement appliquée à la tension d’interrupteur Vds1 du premier interrupteur Q1 , le courant I pouvant circuler dans la diode intrinsèque du deuxième interrupteur Q2. Lorsque le courant I est dit négatif, lors de l’ouverture du deuxième interrupteur Q2, la surtension Vbat-Vb est directement appliquée à la tension d’interrupteur Vds2 du deuxième interrupteur Q2. [71] Le dispositif de protection 200 permet donc de limiter une surtension lors de l’ouverture du premier interrupteur Q1 ou du deuxième interrupteur Q2 donc de maîtriser la surtension et faire en sorte que la tension entre les bornes de sortie S et d’entrée E ne dépasse un seuil prédéterminé. Le dispositif de protection 200 permet également de dissiper le courant de décharge Id que ce soit dans le sens positif ou négatif.
[72] En effet, lors de l’ouverture du premier interrupteur Q1 et de la fermeture du troisième interrupteur Q3 par le circuit de commande d’interrupteur 30, le courant de décharge Id étant dit positif, traverse le dispositif de protection 200 dans le sens de la borne principale d’entrée A vers la borne principale de sortie B, la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 permettant d’écrêter la surtension ainsi que de dissiper le courant de décharge Id.
[73] Lors de l’ouverture du premier interrupteur Q2 et de la fermeture du troisième interrupteur Q3 par le circuit de commande d’interrupteur 30, le courant de décharge Id étant dit négatif, traverse le dispositif de protection 200 dans le sens de la borne principale de sortie B vers la borne principale d’entrée A, la deuxième diode de suppression de tensions transitoires Tvs2 permettant d’écrêter la surtension ainsi que de dissiper le courant de décharge Id.
[74] En variante, les premières et deuxième diodes de suppression de tensions transitoires Tvs1 et Tvs2 peuvent être remplacées par une seule diode de suppression de tensions transitoires dite « bidirectionnelle », autrement dit, la diode de suppression de tensions transitoires bidirectionnelle permet de d’écrêter une surtension et de dissiper le courant de décharge Id, que le courant de décharge Id soit positif ou négatif.
[75] L’activation sélective du dispositif de protection 200 par le troisième interrupteur Q3 permettant en outre d’éviter la remise en conduction des première et deuxième diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 et Tvs2, la tension batterie étant supérieure à la tension d’avalanche de la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 ou de la deuxième diode de suppression de tensions transitoires Tvs2.
Lorsque l’énergie magnétique contenue dans l’inductance L est dissipée, le courant de décharge Id est annulé dans la première diode de suppression de tensions transitoires Tvs1 ou dans la deuxième diode de suppression de tensions transitoires Tvs2, le circuit de commande d’interrupteur 30 commande alors à l’ouverture le troisième interrupteur Q3 du dispositif de protection 200 de façon à rendre inactif le dispositif de protection 200.j

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Dispositif de sécurité (2,3) comprenant :
a. une borne principale d’entrée (A) destinée à être connectée à une première source de tension continue (BAT),
b. une borne principale de sortie (B) destinée à être connectée à un premier équipement électrique (Ep1 ) et à un deuxième équipement (Ep2) électrique, c. un dispositif d’interrupteur (10,100) comprenant une borne d’entrée (E), une borne de sortie (S) et une borne de commande (G), la borne d’entrée du dispositif d’interrupteur (10,100) étant connectée à la borne principale d’entrée (A), la borne de sortie du dispositif d’interrupteur (10,100) étant connectée à la borne principale de sortie (B), ledit dispositif d’interrupteur (10,100) comprenant au moins un premier interrupteur (Q1 ), la borne de commande (G) dudit dispositif d’interrupteur (10,100) étant destinée à être connectée à un dispositif de commande (30) de façon à ouvrir ou fermer l’au moins un premier interrupteur (Q1 ), et
d. un dispositif de protection (20,200) connecté entre la borne principale d’entrée (A) et la borne principale de sortie (B),
ledit dispositif de sécurité (2,3) étant caractérisé en ce que ledit dispositif de protection (20,200) est commandé à l’état passant de façon à créer un chemin de courant traversé par un courant de décharge (Id) en parallèle du dispositif d’interrupteur (10,100) lorsque le dispositif de commande (30) commande ledit dispositif d’interrupteur (10,100) à l’état ouvert et lorsque l’inductance (L) parasite entre le premier (Ep1 ) et le deuxième (Ep2) équipement électrique est traversée par le courant de décharge (Id).
[Revendication 2] Dispositif de sécurité (2,3) selon la revendication 1 dans lequel le premier interrupteur (Q1 ) comprend:
a. une borne d’entrée en courant (d1 ) connectée à la borne d’entrée (E) du dispositif d’interrupteur (10,100),
b. une borne de sortie en courant (s1 ) connectée à la borne de sortie (S) du dispositif d’interrupteur (10,100), et c. une borne de commande (g1 ) connectée à la borne de commande (G) du dispositif d’interrupteur (10,100).
[Revendication 3] Dispositif de sécurité (2,3) selon les revendications 1 à 2 dans lequel le dispositif de protection (20,200) comprend :
a. un troisième interrupteur (Q3) comportant une borne d’entrée en courant (d3), une borne de sortie en courant (s3) et une borne de commande (g3), ladite borne d’entrée en courant (d3) étant connectée à la borne principale d’entrée (A); et
b. une première diode de suppression de tensions transitoires (Tvs1 ), dont l’anode est connectée à la borne principale de sortie (B) et la cathode est connectée à la borne de sortie (s3) du troisième interrupteur (Q3).
[Revendication 4] Dispositif de sécurité (3) selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel le dispositif d’interrupteur (100) comprend en outre un deuxième interrupteur (Q2), la borne de sortie (s1 ) dudit premier interrupteur étant connecté à la borne de sortie (S) du dispositif d’interrupteur (100) par l’intermédiaire dudit deuxième interrupteur (Q2).
[Revendication 5] Dispositif de sécurité (3) selon la revendication précédente dans lequel ledit deuxième interrupteur (Q2) comporte :
a. une borne d’entrée (d2) connectée à la borne de sortie (S),
b. une borne de sortie (s2) connectée à la borne de sortie (s1 ) du premier interrupteur (Q1 ), et
c. une borne de commande (g2) connectée à la borne de commande (G) du dispositif d’interrupteur (100).
[Revendication 6] Dispositif de sécurité (3) selon la revendication 5 prise ensemble avec la revendication 3 dans lequel le dispositif de protection (200) comprend en outre une deuxième diode de suppression de tensions transitoires (Tvs2) et dans lequel la cathode de la première diode de suppression de tensions transitoires (Tvs1 ) est connectée à la cathode de ladite deuxième diode de suppression de tensions transitoires (Tvs2) et dans lequel l’anode de la deuxième diode de suppression de tensions transitoires (Tvs2) est connectée à la borne de sortie en courant (s3) du troisième interrupteur (Q3).
[Revendication 7] Dispositif de sécurité (3) selon la revendication 1 dans lequel le dispositif d’interrupteur (100) comprend un premier interrupteur (Q1 ) et un deuxième interrupteur (Q2),
a. ledit premier interrupteur (Q1 ) comprenant :
i. une borne d’entrée (d1 ) connectée à la borne d’entrée (E), ii. la borne de sortie (s1 ) est connectée à la borne de sortie (s2) du deuxième interrupteur (Q2), et
iii. une borne de commande (g1 ) est connectée à la borne de commande (G) du dispositif d’interrupteur (100),
b. ledit deuxième interrupteur (Q2) comprenant :
i. une borne d’entrée (d2) connectée à la borne de sortie (S), ii. la borne de sortie (s2) est connectée à la borne de sortie en courant (S) du premier interrupteur (Q1 ), et
iii. une borne de commande (g2) est connectée à la borne de commande (G) du dispositif d’interrupteur (100).
[Revendication 8] Dispositif de sécurité (3) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de protection (200) comprend :
a. un troisième interrupteur (Q3) comportant une borne d’entrée en courant (d3), une borne de sortie en courant (s3) et une borne de commande (g3), ladite borne d’entrée en courant (d3) étant connectée à la borne principale d’entrée (A);
b. une première diode de suppression de tensions transitoires (Tvs1 ) dont l’anode est connectée à la borne principale de sortie (B),
c. une deuxième diode de suppression de tensions transitoires (Tvs2), dont l’anode est connectée à la borne de sortie en courant (s3) du troisième interrupteur (Q3) et dont la cathode est connectée à la cathode de la première diode de suppression de tensions transitoires (Tvs1 ).
[Revendication 9] Dispositif de sécurité (2,3) selon l’une des revendications 1 à 8 dans lequel le ou les interrupteurs du dispositif d’interrupteur (10,100) sont des transistors MOSFET, ou des transistors IGBT, ou des transistors bipolaires.
[Revendication 10] Convertisseur de tension comprenant un dispositif de sécurité (2, 3) selon l’une des revendications 1 à 9.
[Revendication 1 1] Convertisseur de tension selon la revendication 10 dans lequel ledit convertisseur de tension est un convertisseur de tension continu-continu ou un convertisseur de tension alternative-continu.
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