FR2741757A1 - Circuits de pilotage de dispositifs a semi-conducteur de puissance a grille mos - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le pilotage de dispositifs à semi-conducteur de puissance à grille MOS. Elle se rapporte à un circuit qui comprend un circuit de minuterie, un circuit à bascule (104) qui règle la fréquence de commutation de dispositifs à semi-conducteur, des circuits à retard (107, 108) couplés chacun au circuit à bascule (104), des circuits de pilotage (116, 110) transmettent des signaux qui provoquent la mise aux états conducteur et non conducteur des dispositifs à semi-conducteur en fonction des signaux transmis à une entrée, et un circuit de réglage de temps des circuits à retard (107, 108) en fonction d'un signal de rétroaction dérivé du signal de sortie transmis à un circuit de charge. Application à la commande de ballasts et d'alimentations.
Description
La présente invention concerne un circuit intégré de pilotage de grilles
destiné à piloter des dispositifs MOS à grille et, plus précisément, un circuit intégré de pilotage de grilles qui peut être utilisé dans des alimentations résonantes ou des ballasts électroniques. Les ballasts électroniques destinés au pilotage des lampes fluorescentes ou d'autres dispositifs d'éclairage à décharge dans un gaz sont très utilisés à cause de la disponibilité de dispositifs de commutation à transistors à effet de champ MOSFET de puissance destinés à remplacer les
dispositifs antérieurement utilisés à transistors bipo-
laires. Par exemple, le ballast électronique utilise deux commutateurs à transistors MOSFET avec une disposition en
totem (demi-pont), comprenant un ou plusieurs circuits réso-
nants LC en série, et la lampe ou les lampes sont connectées aux bornes de l'une des réactances du circuit LC. Les commutateurs à transistors MOSFET de puissance sont pilotés afin qu'ils conduisent en alternance par des signaux d'entrée des secondaires d'un transformateur de courant dont le primaire conduit le courant des circuits des lampes. Le courant du primaire alterne à la fréquence de résonance du
circuit résonant.
Récemment, on a introduit des dispositifs à circuit de pilotage de grilles de type MOS sous forme de circuits
intégrés (MGD) à la place des transformateurs de courant.
Ces circuits intégrés pilotent des transistors MOSFET de puissance et des transistors à grille isolée IGBT d'un circuit inverseur incorporé au ballast à partir de signaux d'entrée référencés par rapport à la masse de niveau logique, et ils donnent une fonction d'auto-oscillation qui convient particulièrement bien aux ballasts électroniques des lampes. Les circuits intégrés réduisent notablement le coût, le poids et l'espace nécessaire par rapport aux
circuits de pilotage ayant des transformateurs de courant.
Un exemple de dispositif MGD est le dispositif IR 2155 disponible auprès de International Rectifier Corporation. Ce dispositif a une fonction d'auto-oscillation qui convient particulièrement bien dans les circuits inverseurs, par
exemple utilisés dans les ballasts électroniques des lampes.
Les dispositifs MGD ont habituellement des sorties du
côté haut et du côté bas pour le pilotage des deux commu-
tateurs à transistors MOSFET de puissance en demi-pont. Un circuit interne est incorporé en général afin qu'il donne un temps prédéfini fixe d'inactivité entre des signaux de sortie du côté haut et du côté bas qui alternent. Le dispositif MGD IR 2155 donne par exemple un temps nominal d'inactivité de 1,2 gs entre les signaux de sortie. La valeur du temps prédéfini d'inactivité peut cependant être fixée d'après l'application particulière du dispositif MGD afin que 1) des courants transversaux de conduction ne puissent pas circuler dans les commutateurs en demi-pont, et 2) qu'un circuit externe "antiparasites" permette le réglage
de la vitesse de variation de la tension de sortie du demi-
pont et réduise ainsi le bruit électromagnétique émis.
Il est cependant souhaitable de pouvoir faire varier
le temps d'inactivité du dispositif MGD. Grâce à la varia-
tion de ce temps d'inactivité, la largeur des impulsions de sortie transmises aux commutateurs en demi-pont peut varier
si bien que le temps de conduction des commutateurs respec-
tifs peut être changé. En conséquence, l'énergie transmise
change aussi.
En outre, la fréquence de résonance de la charge du circuit d'alimentation, telle que les lampes d'un circuit de charge, peut aussi changer au cours du temps. Il est donc souhaitable de pouvoir changer le temps d'inactivité du circuit pour décaler le temps de conduction des commutateurs afin qu'il soit synchronisé sur ce changement de temps
d'inactivité. Il est donc souhaitable que le temps d'inacti-
vité puisse être réglé par un ensemble à rétroaction à
partir de la charge.
Il est en outre souhaitable que le circuit de réglage du temps d'inactivité soit incorporé au même circuit intégré
monolithique que le dispositif MGD.
Dans un aspect, la présente invention concerne un circuit intégré formé dans un substrat de silicium et qui
pilote une paire de dispositifs à semi-conducteur de puis-
sance à grille MOS. Ces dispositifs à grille MOS sont connectés sous forme d'un demi-pont ayant une paire de bornes en courant continu. Une borne commune est placée à un noeud entre les dispositifs à grille MOS et transmet un signal de sortie à un circuit de charge. Une minuterie comprend une commande d'entrée qui peut être connectée à un signal de faible niveau logique. Un circuit à bascule est couplé au circuit de minuterie et règle la fréquence à laquelle les dispositifs à grille MOS sont commutés et transmet un signal de sortie qui est commuté en fonction du signal appliqué à la borne de commande d'entrée. Des circuits à retard de temps d'inactivité des côtés haut et bas sont couplés chacun au circuit à bascule et retardent la transmission du signal de sortie de bascule pendant un intervalle de temps qui suit la commutation du signal de sortie du circuit à bascule. Le retard empêche la conduction simultanée des dispositifs à grille MOS. Les circuits de pilotage des côtés haut et bas sont couplés respectivement aux circuits à retard de temps d'inactivité haut et bas et ont des bornes de sortie des côtés haut et bas qui transmettent les signaux de sortie destinés à la commande dans un sens ou dans l'autre des dispositifs à grille MOS en fonction des signaux de la bande de commande d'entrée. Un circuit de réglage de la bande d'inactivité transmet un signal de commande de temps d'inactivité aux circuits à retard de temps d'inactivité en fonction d'un signal de rétroaction dérivé de la sortie transmise au circuit de
charge et règle la durée de l'intervalle de retard.
Dans cet aspect de la présente invention, le signal de rétroaction peut être une fraction d'une tension détectée à partir de l'alimentation du circuit de charge. Le signal de rétroaction peut être transmis par un circuit externe de détection d'une tension de la sortie du circuit de charge et
qui peut comprendre au moins un diviseur de tension.
Le circuit de réglage de bande d'inactivité peut comprendre un amplificateur à conductance de transfert qui compare le signal de rétroaction à une tension de référence et qui crée en fonction le signal de réglage du temps d'inactivité. L'amplificateur à conductance de transfert peut subir une compensation de la fréquence en fonction du gain par un condensateur externe qui est couplé entre une sortie de l'amplificateur et la borne de masse. Le signal de réglage du temps d'inactivité peut être proportionnel à l'intervalle d'inactivité, et la valeur de l'intervalle de retard peut être comprise entre environ 500 ns et 1/2f, f
étant la fréquence de commutation.
Le circuit de minuterie peut avoir une seconde borne de réglage d'entrée qui règle la fréquence à laquelle les dispositifs à grille MOS sont commandés à l'état conducteur et à l'état non conducteur, et la première et la seconde borne de commande peuvent être connectées à un condensateur externe de minutage ayant une résistance externe de minutage pour le réglage de la fréquence d'oscillation du circuit de
minutage.
Dans un autre aspect, l'invention concerne un circuit qui pilote un circuit de charge à partir d'une alimentation en courant continu. Deux dispositifs à semi-conducteur de puissance à grille MOS sont connectés avec une configuration de demi-pont et ont une première et une seconde borne en courant continu couplées aux bornes de l'alimentation en
courant continu, et une borne commune au noeud des dispo-
sitifs à grille MOS pour la transmission d'un signal de sortie au circuit de charge. Un circuit de détection est couplé électriquement au circuit de charge et il crée une tension de rétroaction qui est dérivée du signal de sortie transmis au circuit de charge. Un circuit auto-oscillant de pilotage a deux sorties qui pilotent respectivement les deux dispositifs à grille MOS. Un circuit à retard de temps d'inactivité empêche le pilotage simultané des dispositifs à grille MOS en retardant la mise à l'état conducteur de l'un des dispositifs pendant un intervalle de retard après l'arrêt de la conduction de l'autre dispositif. Un circuit de réglage de bande d'inactivité transmet un signal de réglage de temps d'inactivité au circuit à retard de temps d'inactivité en fonction de la tension de rétroaction et règle ainsi la durée de l'intervalle de retard. Dans cet aspect de l'invention, le circuit de réglage de la bande d'inactivité module le signal de sortie transmis au circuit de charge par création d'un signal de réglage de temps d'inactivité afin que la durée de l'intervalle de retard change en fonction de la dimension du circuit de charge. Un circuit LC en série peut être couplé entre la borne commune et une borne de masse, et la fréquence d'oscillation du circuit de charge est réglée par la fréquence de résonance du circuit LC en série. Le circuit LC en série peut comprendre un condensateur et le primaire d'un transformateur, le circuit de charge étant couplé aux bornes du secondaire. Le circuit de détection détecte la tension aux bornes du primaire du transformateur. Un détecteur de passage à zéro peut être couplé au circuit LC en série, à la borne de masse et à une borne de commande d'entrée du circuit de pilotage afin que la fréquence d'oscillation du circuit de charge soit maintenue à la fréquence de résonance
du circuit LC.
Dans un autre aspect de l'invention, un circuit pilote un appareil d'éclairage par décharge dans un gaz et comprend un premier et un second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS, un circuit de détection et un
circuit auto-oscillant de pilotage.
Dans cet aspect de l'invention, le circuit de détection peut comprendre une résistance variable qui règle la valeur de la tension de rétroaction et comprend ainsi un dispositif de réglage d'atténuation. Le circuit de détection peut
détecter la tension aux bornes de l'appareil d'éclairage.
Dans une variante, le circuit de détection détecte le
courant dans l'appareil d'éclairage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en
référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un circuit d'alimentation en mode résonant qui comprend un circuit intégré MGD dans un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est un diagramme synoptique d'un circuit intégré MGD connu; la figure 3 est un schéma représentant un organe de réglage de bande d'inactivité selon l'invention; les figures 4A à 4H représentent des formes d'onde observées dans le circuit MGD de la figure 1; la figure 5 représente un ballast électronique dans un autre mode de réalisation de la présente invention; et la figure 6 représente un ballast électronique dans un autre mode de réalisation de l'invention, comprenant un
réglage d'atténuation.
La présente invention concerne un circuit intégré de pilotage de grilles MOS ayant une entrée de rétroaction qui reçoit une fraction de la tension qui doit être régulée et qui compare la tension de rétroaction à une tension de référence. La tension d'erreur ainsi produite est utilisée
pour le réglage du temps d'inactivité du circuit.
Cette caractéristique peut être incorporée à un circuit intégré qui présente une auto-oscillation et qui a des caractéristiques analogues à celles de la pastille de circuit de pilotage IR 2155 vendue par International Rectifier Corporation, El Segundo, Californie. A certains égards, la pastille IR 2155 peut être considérée comme analogue à un dispositif qui comporte un circuit frontal de type 555, des sorties alternatives aux côtés bas et haut, un temps minimal d'inactivité incorporé de 500 ns, une diode interne de Zener pour l'alimentation en tension VCC en cas d'arrêt d'alimentation, un fonctionnement bouclé et un dispositif de verrouillage en cas de tension insuffisante, avec un phénomène d'hystérésis tel que 8 V < VCC < 14 V,
lorsque VCC désigne la tension de fonctionnement.
La figure 1 est un diagramme synoptique partiel d'un circuit résonant d'alimentation qui comprend un circuit intégré MGD dans un mode de réalisation de la présente invention. Plus précisément, le circuit de la figure 1 comporte une pastille 30 formant de circuit de pilotage de grilles MOS analogue au circuit de pilotage IR 2155 mais qui est modifié selon l'invention, avec le circuit associé de commande du fonctionnement d'un transistor MOSFET 10 du c8té haut et d'un transistor MOSFET 11 du côté bas. La pastille 30 de circuit de pilotage de grilles MOS transmet les signaux de pilotage aux transistors MOSFET 10 et 11 qui sont
connectés à des bornes d'alimentation en courant continu V+.
Bien qu'on ait représenté des transistors MOSFET, un dispositif de puissance quelconque ayant une grille MOS, par exemple un thyristor à gâchette MOS ou un transistor à grille isolée IGBT, peut remplacer les transistors MOSFET de
puissance 10 et 11.
Le signal de sortie de la prise centrale des tran-
sistors MOSFET 10 et 11 connectés en demi-pont pilote un circuit qui comprend un circuit LC en série comportant une inductance 50, qui représente le primaire du transformateur
51, et un condensateur 52. Le secondaire 53 du transfor-
mateur 51 transmet une tension V0 à un circuit de charge (non représenté). Deux diodes 12 et 13 montées dos à dos en série avec l'inductance 50 et le condensateur 52 sont aussi incorporées. Les diodes 12 et 13 montées dos à dos forment
un détecteur de passage à zéro du courant alternatif.
La tension transmise à la borne V+ peut être comprise entre 225 V et 450 V environ en courant continu, suivant la tension d'entrée alternative transmise ou la tension de sortie transmise PFC. Dans une variante, la borne V+ peut
recevoir une tension alternative redressée.
La fréquence d'oscillation du circuit de sortie est réglée par la fréquence de résonance de l'inductance 50 et du condensateur 52, ainsi que par le détecteur de passage à zéro formé par les diodes 12 et 13 qui sont montées dos à dos. Les diodes 12 et 13 sont nécessaires pour l'entretien de la fréquence d'auto-oscillation du circuit de sortie à la véritable fréquence de résonance du circuit LC 50, 52, indépendamment des petites variations d'inductance qui peuvent être introduites par le circuit de charge, afin que la tension sinusoïdale de sortie V0 soit entretenue. La valeur de l'inductance 50 dépend de la valeur de la tension V+ et elle est choisie afin que la fréquence d'oscillation
du circuit se trouve dans la plage voulue.
La pastille 30 peut être logée dans un boîtier à montage en surface ou un boîtier à deux lignes de connexion ayant dix broches, et il a le brochage suivant: Vcc: une broche qui reçoit la tension de fonctionnement de la pastille à partir de l'alimentation en courant continu V+, CT: une broche unique de commande d'entrée connectée au noeud du condensateur 38 et de la résistance 36 de minutage. L'autre côté du condensateur 38 est connecté aux diodes 12 et 13 qui sont montées dos à dos. Le signal de la broche CT règle à la fois les signaux de sortie H0 et L0, RT: une broche est connectée à l'autre bande de la résistance de minutage 36, VB: une broche qui est connectée au noeud de la diode 32 et du condensateur 34 et qui forme un circuit de
bouclage" destiné à transmettre l'énergie de fonc-
tionnement du commutateur du côté haut, H0: une broche de sortie vers la grille du transistor MOSFET 10 du côté haut,
Vs: une broche reliée à la prise centrale des transis-
tors MOSFET 10 et 11 connectés en totem ou en demi-
pont, Lo: une broche de sortie vers la grille du transistor MOSFET 11 du côté bas, et COM: une broche connectée à la borne négative ou de
masse RET de l'alimentation en courant continu.
En outre et selon l'invention, la pastille 30 a aussi le brochage suivant: INV: une broche qui reçoit une tension de rétroaction VFB transmise à un organe interne de réglage de bande d'inactivité, et COMP: une broche destinée à transmettre un signal de sortie de tension d'erreur VCOMP créée par l'organe de
réglage de bande d'inactivité.
Toujours selon l'invention, un circuit de détection est incorporé et il comporte un diviseur de tension formé de résistances 40 et 41, d'une diode 48 et d'un autre diviseur de tension formé d'une résistance 42 et d'une résistance de rétroaction 44. Le circuit de détection transmet la tension VFB qui est une fraction de la tension détectée qui doit être régulée, à la broche INV de la pastille 30. Dans ce mode de réalisation, la tension est détectée aux bornes de l'inductance 50 et des diodes 12 et 13 qui sont montées dos
à dos.
La tension VFB est transmise à un organe interne de réglage de bande d'inactivité incorporé à la pastille 30 et qui compare la tension VFB à une tension incorporée de référence puis qui crée une tension d'erreur VCO qui est utilisée par la pastille 30 pour le réglage du temps
d'inactivité en fonction de la tension d'erreur.
La figure 2 est un diagramme synoptique du circuit d'une pastille connue MGD, telle que décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 5 545 955 et 5 550 436 et qui peut être modifiée selon l'invention et incorporée au circuit de la figure 1. Tous les rectangles des circuits représentés sur la figure 2 sont incorporés à une pastille
commune de circuit intégré.
Le premier bloc de circuit est un circuit écrêteur 100 qui comprend plusieurs diodes de Zener. Elles sont connectées entre la broche Vcc et la broche Vss qui est
connectée à la masse de la pastille. Une ligne d'alimen-
tation numérique et une ligne d'alimentation analogique partent toutes deux de la broche Vcc. Une ligne de masse analogique et une ligne de masse numérique sont aussi
connectées à la broche Vss.
Le groupe suivant de blocs de circuit forme un circuit de minuterie. Ils comprennent un circuit diviseur 101 connecté à la ligne d'alimentation analogique et à la masse analogique, un comparateur N 102, un comparateur P 103 et une bascule RS 104. Deux prises du diviseur 101 sont connectées aux entrées positives des comparateurs 102 et 103. La broche d'entrée CT est connectée à l'entrée négative du comparateur 103. La sortie des comparateurs 102 et 103
est connectée à la bascule RS 104 comme représenté.
La bascule RS 104 est aussi connectée à un circuit 105 de blocage en cas de tension insuffisante qui est intégré au circuit à pastille. Ainsi, lorsque la tension Vcc est trop
faible, la bascule RS 104 est bloquée.
Un circuit 106 de pilotage transmet les signaux de sortie de pilotage à la bascule RS 104, au circuit de blocage 105 et aux circuits 107 et 108 à retard de temps d'inactivité des lignes de circuits du côté haut et du côté bas. Les circuits à retard 107 et 108 donnent un temps d'inactivité ou retard d'environ 1 Ns entre la mise à l'état conducteur du commutateur du côté haut ou du côté bas après l'arrêt de la conduction de l'autre commutateur. Ce temps d'inactivité empêche la formation d'un circuit "ouvert" dans lequel les deux transistors MOSFET de puissance 10 et 11
sont simultanément à l'état conducteur.
Le signal de sortie du circuit 108 de temps d'inac-
tivité est appliqué au circuit à retard 109 du côté bas et au circuit de pilotage 110 du côté bas qui est connecté à la
broche L0.
Le signal de sortie du circuit 107 de temps d'inac-
tivité est appliqué au générateur 111 d'impulsions de
décalage de niveau par la ligne de sortie du côté haut.
Cette ligne du côté haut comprend aussi un circuit 112 d'alimentation de polarisation du côté haut qui pilote un
circuit 113 de filtre dv/dt qui filtre le bruit de l'impul-
sion transmise par le circuit 113, et un circuit 114 de blocage analogique en cas de tension insuffisante. L'entrée
du circuit 112 est connectée à la broche VB.
Le signal de sortie du circuit 114 de blocage et du filtre dv/dt 113 est appliqué à un circuit à bascule 115 dont la sortie est connectée à un circuit tampon 116 qui contient des étages de gain et qui pilote la broche H0. Il faut noter que la broche Vss est connectée aux circuits 113,
114, 115 et 116.
La figure 3 représente l'organe de réglage de bande d'inactivité utilisé dans le circuit de la figure 1 et qui
est incorporé à la pastille MGD de la figure 2, de préfé-
rence sur le même substrat de dispositif. L'organe de réglage de bande d'inactivité régule la proportionnalité de la bande d'inactivité à l'aide d'un signal d'erreur analogique créé à l'intérieur. Une entrée INV reçoit la tension VFB qui est une fraction de la tension à réguler, et transmet la tension à un comparateur ou amplificateur à conductance de transfert 21. Le comparateur 21 crée une tension d'erreur VCOM^ par comparaison de la tension VFB à une tension incorporée de référence, par exemple de +2,5 V. La tension d'erreur VCOMP est transmise pour le réglage du temps d'inactivité suivant la relation: VCO^^^ = K.(temps d'inactivité) K étant une constante prédéfinie de proportionnalité. Le temps d'inactivité a une valeur minimale de 500 ns et une valeur maximale égale à 1/2f, f étant la fréquence de commutation. La plage correspondante de Vc0mp pour cette plage de fréquences est comprise entre +1 V et +5 V. Le
signal de sortie analogique VCOMP transmis par l'amplifi-
cateur 21 est utilisé pour le changement de la bande d'inac-
tivité entre les sorties Lo et Ho, parvenant aux transistors
MOSFET 10 et 11 (ou à d'autres dispositifs à grille MOS).
La compensation de fréquence en fonction du gain est aussi obtenue à l'aide du condensateur extérieur 20 qui est
couplé entre la sortie de l'amplificateur 21 et la masse.
L'organe de réglage de la bande d'inactivité est couplé électroniquement au circuit interne représenté sur la figure 2 afin qu'un signal relatif au signal de sortie analogique
VcOMP soit transmis pour le réglage du temps d'inactivité.
Par exemple, un signal qui dépend de la tension Vcmp est transmis aux circuits à retard 107 et 110 de bande d'inactivité des côtés haut et bas qui peuvent être modifiés afin qu'ils comprennent une entrée qui reçoit le signal, pour le réglage du temps d'inactivité. Dans une variante, un signal dépendant de la tension VCOMP est transmis au générateur d'impulsions 111i à décalage de niveau du côté haut. Pendant le fonctionnement, la pastille 30 représentée sur la figure 1 module les signaux de pilotage de sortie transmis aux transistors MOSFET 10 et 11 en fonction de la
valeur de la charge aux bornes du secondaire 53 du transfor-
mateur 51 par variation du temps d'inactivité des signaux de pilotage de sortie proportionnellement à l'amplitude du signal d'erreur de sortie. Par exemple, un petit temps d'inactivité, qui équivaut à une impulsion large de sortie, est nécessaire pour la compensation d'une charge de sortie élevée alors qu'un grand temps d'inactivité, équivalant à une impulsion étroite de sortie, est nécessaire pour la
compensation d'une faible charge de sortie.
Les figures 4A à 4H représentent la relation entre les signaux de commande d'entrée des broches CT et RT et la tension d'erreur VcoMP d'une part, et les signaux de pilotage de sortie Ho et Lo d'autre part, représentés sur la même échelle des temps. La figure 4A représente la variation dans le temps du potentiel à la broche CT qui oscille entre 2/3 Vcc et 1/3 Vcc, et la figure 4B représente la variation à la broche RT. Lorsque la tension à la broche CT augmente à 2/3 Vcc, la broche RT passe de la valeur élevée à une faible valeur, et le signal de sortie de la broche Lo est piloté à un faible niveau auquel le transistor MOSFET de puissance du côté bas 11 est mis à l'état non conducteur. La tension à la broche CT commence aussi à diminuer. Après une période de minutage égale au temps d'inactivité, le signal de sortie de la broche Ho est piloté à un niveau élevé et provoque la mise à l'état conducteur du transistor MOSFET de puissance 10 du côté haut. Lorsque la tension de la broche CT atteint 1/3 Vcc, la broche RT passe aussi à un niveau élevé, et le signal de sortie de la broche Ho est piloté à un faible niveau et provoque l'arrêt de la conduction du transistor 10. Après la période de minutage, le signal de sortie de la broche Lo est piloté à nouveau à un niveau élevé de manière
que le transistor 11 soit mis à l'état conducteur.
Les figures 4C et 4D représentent les signaux de pilotage de sortie des broches Lo et Ho respectivement lorsque le temps d'inactivité est égal au temps minimal de 500 ns, en présence d'une valeur de seuil de +1 V pour VcMP comme représenté sur la figure 4E. Au contraire, les figures 4F et 4G représentent les signaux de pilotage de sortie des broches Lo et Ho respectivement lorsque le temps d'inactivité est grand du fait d'une valeur plus élevée de la tension VCOMP comme indiqué sur la figure 4H. Il faut noter que la valeur maximale +5 V de la tension VcOmp donne un signal de
largeur nulle aux broches Lo et Ho.
Ainsi, l'amplitude du signal de sortie VO représenté sur la figure 1 est régulée par réglage du temps de la bande d'inactivité représentée sur les figures 4E et 4H. En outre,
lorsque la tension Vo est chargée, le circuit de synchro-
nisation des diodes 12 et 13 représentées sur la figure 1 cherche toujours la résonance et maintient une tension
sinusoïdale VO du transformateur.
La figure 5 représente le nouveau circuit monolithique de pilotage de grilles MOS selon l'invention incorporé au ballast d'une lampe à décharge dans un gaz. Le dispositif MGD 30 est alimenté par l'alimentation alternative redressée 39 d'entrée. Plus précisément, le circuit de la figure 5 comporte une lampe 60 à décharge dans un gaz, formant un circuit de charge associé au circuit LC en série 50, 52 et 54. Deux diodes 12 et 13 montées dos à dos sont en série avec le circuit de la lampe et forment un détecteur de
passage à zéro pour la lampe 60.
Pendant le fonctionnement et avant que la lampe 60 ne soit amorcée, le circuit résonant comprend l'inductance 50 et les deux condensateurs 52 et 54. La capacité du condensateur 54 est inférieure à celle du condensateur 52 si
bien que le fonctionnement s'effectue à une tension alter-
native plus élevée que celle du condensateur 22. Cette tension du condensateur 54 provoque l'amorçage de la lampe 60. Lorsque la lampe 60 est amorcée, le condensateur 54 est en fait mis en court-circuit par la chute de tension de la lampe, et la fréquence du circuit résonant de la lampe
dépend alors de l'inductance 50 et du condensateur 52.
Dans ce mode de réalisation, le circuit de détection détecte la tension aux bornes de la lampe 60 et transmet une fraction de cette tension sous forme de la tension VFB à la broche INV de la pastille 30 de pilotage. La pastille 30 règle la bande d'inactivité des signaux de pilotage transmis aux broches Ho et Lo en fonction de la tension d'erreur Vo>o qui estdérivée de la tension VFB de la manière décrite précédemment en référence à la figure 3. En conséquence, la tension aux bornes de la lampe 60 est régulée en fonction du
changement de la charge.
Une variation du circuit de la figure 5 est représentée sur la figure 6 sur laquelle l'atténuation est réglée par une résistance variable 70 qui est placée en série avec la lampe 60. Dans ce cas, le courant dans la lampe est détecté, à la place de la tension aux bornes de la lampe, et une fraction de la tension aux bornes de la résistance 70 est
transmise à la broche INV pour le réglage du temps d'inac-
tivité des signaux de pilotage Ho et Lo. Comme la connexion de la résistance 70 à la résistance 42 est décalée comme représenté sur la figure 6, la tension transmise à la broche INV change. Le temps d'inactivité du circuit de pilotage 30 augmente ainsi, et les temps de conduction des commutateurs et 11 diminuent. En conséquence, la lampe présente une atténuation. Dans une variante, un réglage d'atténuation peut être
incorporé au circuit représenté sur la figure 5 par utilisa-
tion d'une résistance variable à la place du diviseur de
tension 40 et 41.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux circuits qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (32)
1. Circuit intégré formé dans un substrat de silicium, destiné au pilotage d'un premier et d'un second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) qui sont connectés sous forme d'un circuit en demi-pont qui possède une première et une seconde borne en courant continu et qui a une borne commune placée à un noeud entre le
premier et le second dispositif à semi-conducteur de puis-
sance à grille MOS (10, 11), la borne commune étant destinée à transmettre un signal de sortie à un circuit de charge (60), le circuit intégré étant caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de minuterie ayant une borne de commande d'entrée qui peut être connectée à un signal de niveau logique bas,
un circuit à bascule (104) couplé au circuit de minu-
terie et destiné à régler la fréquence à laquelle le premier et le second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) sont commutés aux états conducteur et non conducteur et destiné à transmettre le signal de sortie qui est commuté en fonction d'un signal appliqué à la borne de commande d'entrée, un circuit à retard (107) de temps d'inactivité de côté haut et un circuit à retard (108) de temps d'inactivité de côté bas, couplés chacun au circuit à bascule (104) afin qu'il retarde la transmission du signal de sortie de la bascule (104) pendant un intervalle de retard suivant la commutation du signal de sortie du circuit à bascule (104)
afin que le premier et le second dispositif à semi-conduc-
teur de puissance à grille MOS (10, 11) ne puissent pas conduire simultanément, un circuit de pilotage (116) de côté haut et un circuit de pilotage (110) de côté bas couplés au circuit de temps
d'inactivité du côté haut et au circuit de temps d'inac-
tivité du côté bas respectivement, et ayant respectivement des bornes de sortie du côté haut et du côté bas qui transmettent des signaux de sortie destinés à provoquer la mise à l'état conducteur et à l'état non conducteur du
premier et du second dispositif à semi-conducteur de puis-
sance à grille MOS (10, 11) en fonction des signaux transmis à la borne de commande d'entrée, et un circuit de réglage de bande d'inactivité destiné à transmettre un signal de réglage de temps d'inactivité aux circuits à retard (107) de temps d'inactivité du côté haut et du côté bas en fonction d'un signal de rétroaction dérivé du signal de sortie transmis au circuit de charge (60), le signal de réglage de temps d'inactivité réglant la durée de
l'intervalle de retard.
2. Circuit intégré selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que le signal de rétroaction est une fraction d'une tension détectée à partir du signal de sortie transmis
au circuit de charge (60).
3. Circuit intégré selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que le signal de rétroaction est transmis par un circuit extérieur de détection d'une tension à partir du
signal de sortie transmis au circuit de charge (60).
4. Circuit intégré selon la revendication 3, caracté-
risé en ce que le circuit extérieur de détection comprend au
moins un diviseur de tension.
5. Circuit intégré selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que le circuit de réglage de la bande d'inacti-
vité comprend un amplificateur (21) à conductance de trans-
fert qui compare le signal de rétroaction à une tension de
référence et qui crée le signal de réglage de temps d'inac-
tivité d'après cette comparaison.
6. Circuit intégré selon la revendication 5, caracté-
risé en ce que l'amplificateur (21) à conductance de trans-
fert subit une compensation de fréquence en fonction du gain par un condensateur extérieur (20) couplé entre une sortie de l'amplificateur (21) à conductance de transfert et une
borne de masse.
7. Circuit intégré selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que le signal de réglage de temps d'inactivité
est proportionnel à l'intervalle de temps d'inactivité.
8. Circuit intégré selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que la valeur de l'intervalle de retard est comprise entre environ 500 ns et 1/2f, f étant égal à la
fréquence de commutation.
9. Circuit intégré selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le circuit de minuterie a une seconde borne de commande d'entrée destinée à régler la fréquence à laquelle les dispositifs à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) sont mis à l'état conducteur et à l'état non conducteur, la première et la seconde borne de commande d'entrée étant connectées à un condensateur extérieur de minutage et à une résistance extérieure de minutage destinés
à régler la fréquence d'oscillation du circuit de minuterie.
10. Circuit de pilotage d'un circuit de charge (60) à partir d'une alimentation en courant continu, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier et un second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11), connectés avec une configuration de demi-pont qui comprend une première et une seconde borne en courant continu couplées aux bornes de l'alimentation en courant continu et ayant une borne commune au noeud formé entre le premier et le second dispositif à semi- conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) pour la transmission d'un signal de sortie au circuit de charge
(60),
un circuit de détection couplé électriquement au circuit de charge (60) et destiné à créer une tension de rétroaction dérivée du signal de sortie transmis au circuit de charge (60), et un circuit de pilotage oscillant automatiquement, ayant une première et une seconde sortie pour le pilotage du
premier et du second dispositif à semi-conducteur de puis-
sance à grille MOS (10, 11) respectivement, un circuit à retard de temps d'inactivité destiné à empêcher le pilotage
simultané du premier et du second dispositif à semi-
conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) par retard de la mise à l'état conducteur de l'un des premier et second dispositifs à semiconducteur de puissance à grille MOS (10, 11) pendant un intervalle de retard après la mise à l'état non conducteur de l'autre des premier et second dispositifs à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11), et un circuit de réglage de bande d'inactivité destiné à trans- mettre un signal de réglage de temps d'inactivité au circuit à retard de temps d'inactivité en fonction de la tension de rétroaction, le signal de réglage de temps d'inactivité
réglant la durée de l'intervalle de retard.
11. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit de réglage de bande d'inactivité module le signal de sortie transmis au circuit de charge (60) par création du signal de réglage de temps d'inactivité afin que la durée de l'intervalle de retard change en fonction de la
dimension du circuit de charge (60).
12. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit LC en série couplé
entre la borne commune et une borne de masse, et la fré-
quence d'oscillation du circuit de charge (60) est réglée
par la fréquence de résonance du circuit LC en série.
13. Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit LC en série comprend un condensateur et un primaire de transformateur, et le circuit de charge (60) est
couplé aux bornes du secondaire du transformateur.
14. Circuit selon la revendication 13, caractérisé en ce que le circuit de détection détecte la tension aux bornes
du primaire du transformateur du circuit LC en série.
15. Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de passage à zéro couplé au circuit LC en série, à la borne de masse et à la borne de
commande d'entrée du circuit de pilotage oscillant automa-
tiquement, le détecteur de passage à zéro maintenant la fréquence d'oscillation du circuit de charge (60) à la
fréquence de résonance du circuit LC.
16. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le signal de rétroaction est une fraction d'une tension détectée à partir du signal de sortie transmis au
circuit de charge (60).
17. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit de détection comprend au moins un diviseur de tension.
18. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit de réglage de bande d'inactivité comprend un amplificateur (21) à conductance de transfert qui compare le signal de rétroaction à une tension de référence et qui crée le signal de réglage de temps d'inactivité en fonction
de cette comparaison.
19. Circuit selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'amplificateur (21) à conductance de transfert subit une compensation de fréquence en fonction du gain à l'aide d'un condensateur extérieur couplé entre une sortie de l'amplificateur (21) à conductance de transfert et une borne
de masse.
20. Circuit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le circuit de réglage du temps d'inactivité est
proportionnel à l'intervalle de temps d'inactivité.
21. Circuit de pilotage d'un dispositif d'éclairage par décharge dans un gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier et un second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) connectés avec une configuration de demi-pont qui possède une première et une seconde borne en courant continu couplées aux bornes d'une alimentation en courant continu et ayant une borne commune au noeud formé entre le premier et le second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) pour la transmission d'un signal de sortie à l'appareil d'éclairage,
un circuit de détection couplé électriquement à l'appa-
reil d'éclairage et destiné à créer une tension de rétroaction dérivée du signal de sortie transmis à l'appareil d'éclairage, et un circuit de pilotage à oscillation automatique ayant une première et une seconde sortie pour le pilotage du premier et du second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) respectivement, un circuit à retard de temps d'inactivité destiné à empêcher le pilotage simultané du premier et du second dispositif à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) par retard de la mise à l'état conducteur de l'un des premier et second dispositifs à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11) pendant un intervalle de retard après l'arrêt
de la conduction d'un autre des premier et second dispo-
sitifs à semi-conducteur de puissance à grille MOS (10, 11), et un circuit de réglage de bande d'inactivité destiné à transmettre un signal de réglage de temps d'inactivité au circuit à retard de temps d'inactivité en fonction de la tension de rétroaction, le signal de réglage de temps
d'inactivité réglant la durée de l'intervalle de retard.
22. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit de réglage de bande d'inactivité module le signal de sortie destiné au circuit de charge (60) par création du signal de réglage de temps d'inactivité afin qu'il change la durée de l'intervalle de retard en fonction
du courant dans l'appareil d'éclairage.
23. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit LC en série couplé entre la borne commune et l'appareil d'éclairage, et la fréquence d'oscillation de l'appareil d'éclairage est réglée
par la fréquence de résonance du circuit LC en série.
24. Circuit selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur de passage à zéro couplé à l'appareil d'éclairage, à la borne de masse et à une borne de commande d'entrée du circuit de pilotage à oscillation automatique, le détecteur de passage à zéro
maintenant la fréquence d'oscillation de l'appareil d'éclai-
rage à la fréquence de résonance du circuit LC.
25. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit de détection détecte la tension aux bornes
de l'appareil d'éclairage.
26. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit de détection comporte une résistance variable qui règle la valeur de la tension de rétroaction,
et qui permet ainsi un réglage par atténuation.
27. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le signal de rétroaction est une fraction d'une tension détectée à partir du signal de sortie transmis à
l'appareil d'éclairage.
28. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit de détection comporte au moins un diviseur
de tension.
29. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit de réglage de bande d'inactivité comporte un amplificateur (21) à conductance de transfert qui compare le signal de rétroaction à une tension de référence et qui crée un signal de réglage de temps d'inactivité en fonction
de cette comparaison.
30. Circuit selon la revendication 29, caractérisé en ce que l'amplificateur (21) à conductance de transfert subit une compensation de fréquence en fonction du gain par un
condensateur extérieur couplé entre une sortie de l'amplifi-
cateur (21) à conductance de transfert et une borne de masse.
31. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le signal de réglage de temps d'inactivité est
proportionnel à l'intervalle de temps d'inactivité.
32. Circuit selon la revendication 21, caractérisé en ce que le circuit de détection détecte le courant dans
l'appareil d'éclairage.
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