FR3070553A1 - Dispositif de protection d'une ligne de transmission de courant contre une surtension transitoire ou permanente et systeme de transmission de courant comprenant un tel dispositif. - Google Patents
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Abstract
- Dispositif de protection d'une ligne de transmission de courant contre une surtension transitoire ou permanente et système de transmission de courant comprenant un tel dispositif. - Le dispositif (1) comprend une borne positive (4) et une borne négative (5), la borne négative (5) du dispositif de protection (1) étant connectée à la source d'un transistor (T1) dont le drain est connecté à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l'intermédiaire d'une résistance (R1) et dont la grille est connectée au drain du transistor (T2) et à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l'intermédiaire de la résistance (R2), à la source du transistor (T2), à la grille du transistor (T2) par l'intermédiaire de la résistance (R4). Le dispositif (1) comprend en outre une diode TVS (D1) dont la cathode est reliée à la borne positive (4) du dispositif (1) et l'anode est reliée à la borne négative (5) du dispositif (1), ainsi qu'une diode Zener (D2) dont la cathode est reliée à la grille du transistor (T1) et l'anode est reliée à la borne négative (5) du dispositif (1), ainsi qu'une diode Zener (D3) qui est montée en parallèle avec la résistance (R3), et enfin une diode D4 dont la cathode est reliée à la borne positive (4) du dispositif (1) par l'intermédiaire de la résistance (R3) et l'anode est reliée à la grille du transistor (T2).
Description
- Dispositif de protection d'une ligne de transmission de courant contre une surtension transitoire ou permanente et système de transmission de courant comprenant un tel dispositif.
- Le dispositif (1 ) comprend une borne positive (4) et une borne négative (5), la borne négative (5) du dispositif de protection (1) étant connectée à la source d'un transistor (T1 ) dont le drain est connecté à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l'intermédiaire d'une résistance (R1 ) et dont la grille est connectée au drain du transistor (T2) et à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l'intermédiaire de la résistance (R2), à la source du transistor (T2), à la grille du transistor (T2) par l'intermédiaire de la résistance (R4). Le dispositif (1) comprend en outre une diode TVS (D1) dont la cathode est reliée à la borne positive (4) du dispositif (1) et l'anode est reliée à la borne négative (5) du dispositif (1), ainsi qu'une diode Zener (D2) dont la cathode est reliée à la grille du transistor (T1 ) et l'anode est reliée à la borne négative (5) du dispositif (1), ainsi qu'une diode Zener (D3) qui est montée en parallèle avec la résistance (R3), et enfin une diode D4 dont la cathode est reliée à la borne positive (4) du dispositif (1) par l'intermédiaire de la résistance (R3) et l'anode est reliée à la grille du transistor (T2).
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine de la transmission de courant électrique. Plus particulièrement, elle concerne un dispositif de protection destiné à protéger une ligne de transmission de courant continu contre une surtension à haute ou très haute tension permanente ou transitoire.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Les lignes de transmission de courant sont utilisées pour transmettre un courant électrique produit par un générateur de courant à une charge. On entend par charge tout dispositif qui consomme de l’énergie électrique. Or, les lignes de transmission de courant peuvent être sujettes à des surtensions capables d’endommager lesdites lignes de transmission, le générateur de courant et/ou la charge.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de protection destiné à protéger une ligne de transmission de courant, sans limite de la valeur de la surtension à supporter.
À cet effet, l’invention concerne un dispositif de protection destiné à protéger une ligne de transmission de courant contre au moins une surtension transitoire ou permanente.
Selon l’invention, le dispositif de protection comprend :
- une borne positive et une borne négative,
- un premier transistor et un deuxième transistor présentant chacun une source, un drain et une grille,
- une première résistance, une deuxième résistance, une troisième résistance et une quatrième résistance,
- la borne négative du dispositif de protection étant connectée :
- à la source du premier transistor dont le drain est connecté à la borne positive du dispositif de protection par l'intermédiaire de la première résistance, et dont la grille est connectée au drain du deuxième transistor et à la borne positive du dispositif de protection par l'intermédiaire de la deuxième résistance,
- à la source du deuxième transistor,
- à la grille du deuxième transistor par l'intermédiaire de la quatrième résistance.
Ainsi, grâce à l’invention, le dispositif de protection est apte à protéger une ligne de transmission de courant sans limite de valeur de surtension à supporter grâce à la possibilité de mettre en série autant de modules de protection que nécessaire, comme précisé ci-dessous.
Selon une particularité, le dispositif de protection comprend en outre une première diode TVS présentant une cathode connectée à la borne positive du dispositif de protection et une anode connectée à la borne négative du dispositif de protection.
Selon une autre particularité, le dispositif de protection comprend en outre une première diode Zener présentant une anode connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection et une cathode connectée à la grille du premier transistor.
De plus, le dispositif de protection comprend en outre une deuxième diode Zener présentant une anode connectée à la borne négative du dispositif de protection et une cathode connectée à la grille du deuxième transistor.
Avantageusement, le dispositif de protection comprend en outre une troisième diode Zener présentant une anode connectée à la borne négative du dispositif de protection par l’intermédiaire de la quatrième résistance et une cathode connectée à la borne positive du dispositif de protection par l’intermédiaire de la troisième résistance.
Par ailleurs, le dispositif de protection comprend en outre une cinquième résistance et un condensateur montés en série, la cinquième résistance et le condensateur étant montés en parallèle avec la troisième résistance.
L’invention concerne également un système de transmission de courant entre un générateur de courant et une charge configurée pour être alimentée en courant par le générateur de courant.
Selon l’invention, le système de transmission comprend au moins une première ligne de transmission de courant incluant une zone sensible susceptible d’être exposée à une surtension, la ou les lignes de transmission comprenant un premier groupe et un deuxième groupe de dispositifs de protection montés en série, le premier groupe et le deuxième groupe étant disposés respectivement de part et d’autre de la zone sensible, le premier et le deuxième groupes comprenant au moins un dispositif de protection tel que décrit précédemment.
Ainsi, grâce aux dispositifs de protection disposés en série de part et d’autre de la zone sensible, la ou les lignes de transmission de courant, le générateur de courant continu et la charge sont protégés des surtensions qui peuvent se produire dans la zone sensible.
Selon un mode de réalisation, le générateur de courant correspond à un générateur de courant continu possédant une borne positive et une borne négative, le courant continu généré par le générateur de courant présentant un sens de circulation, la borne positive du ou des dispositifs de protection de chaque groupe étant dirigée en amont de la borne négative du ou des dispositifs de protection dans le sens de circulation du courant.
Selon une particularité, le système de transmission comprend en outre une première diode de protection et une deuxième diode de protection montées passantes dans le sens de circulation du courant généré par le générateur de courant, la première diode de protection et la deuxième diode de protection étant disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible, la première diode de protection et la deuxième diode de protection étant montées en série avec le premier groupe et le deuxième groupe disposés entre les première et deuxième diodes de protection
Avantageusement, le système de transmission comprend en outre :
- une deuxième diode TVS montée en parallèle avec le générateur de courant présentant une anode connectée à la borne négative du générateur de courant et une cathode connectée à la borne positive du générateur de courant,
- une troisième diode TVS montée en parallèle avec la charge présentant une anode connectée à une borne négative de la charge et une cathode connectée à une borne positive de la charge.
Selon un autre mode de réalisation, le générateur de courant est configuré pour générer un courant alternatif, le système comprenant en outre un troisième groupe et un quatrième groupe de dispositifs de protection montés en série, le troisième groupe et le quatrième groupe étant disposés respectivement de part et d’autre de la zone sensible, le troisième groupe et le deuxième groupe comprenant au moins un dispositif de protection tel que décrit précédemment, les bornes du ou des dispositifs de protection du premier groupe et du deuxième groupe étant montées en sens inverse des bornes du ou des dispositifs de protection du troisième groupe et du quatrième groupe, le troisième groupe étant monté en parallèle avec le premier groupe, le quatrième groupe étant monté en parallèle avec le deuxième groupe.
En outre, le système de transmission comprend en outre une première diode de protection, une deuxième diode de protection, une troisième diode de protection et une quatrième diode de protection, la première diode de protection et la deuxième diode de protection étant disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible, la première diode de protection et la deuxième diode de protection étant montées en série respectivement avec le premier groupe et le deuxième groupe disposés entre les première et deuxième diodes de protection, la troisième diode de protection et la quatrième diode de protection étant disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible, la troisième diode de protection et la quatrième diode de protection étant montées en série respectivement avec le troisième groupe et le quatrième groupe disposés entre les troisième et quatrième diodes de protection, la cathode de la première diode étant connectée à la borne positive du dispositif de protection le plus proche du générateur de courant, l’anode de la deuxième diode étant connectée à la borne négative du dispositif de protection le plus proche de la charge, l’anode de la troisième diode étant connectée à la borne négative du dispositif de protection le plus proche du générateur de courant, la cathode de la quatrième diode étant connectée à la borne positive du dispositif de protection le plus proche de la charge.
Par ailleurs, le système de transmission comprend :
- une troisième diode TVS bidirectionnelle montée en parallèle avec le générateur de courant,
- une quatrième diode TVS bidirectionnelle montée en parallèle avec la charge.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif de protection,
- la figure 2 représente un mode de réalisation du système de transmission de courant,
- la figure 3 représente une autre mode de réalisation du système de transmission de courant,
- la figure 4 représente un autre mode de réalisation du système de transmission du courant,
- la figure 5 représente l’évolution du courant traversant un dispositif de protection en fonction de la tension aux bornes du dispositif de protection.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 représente un mode de réalisation d’un dispositif de protection 1 destiné à protéger une ligne de transmission de courant 2 (dite « ligne de transmission 2 ») contre au moins une surtension 3 (figures 2 à 4).
Les figures 2 à 4 représentent des modes de réalisation d’un système de transmission de courant (dit « système de transmission ») entre un générateur de courant continu ou alternatif 6 et une charge 7 configurée pour être alimentée en courant par le générateur de courant 6. Le système de transmission comprend au moins un dispositif de protection 1. Cette protection de la ligne de transmission 2 permet de protéger également le générateur de courant 6 produisant le courant pour une charge 7.
La charge 7 peut comprendre une résistance de mesure, une servovalve, un module électronique ou tout autre module pouvant être le récepteur d’un courant.
La surtension 3 contre laquelle le dispositif de protection 1 protège la ligne de transmission 2 peut être une surtension 3 à haute tension ou très haute tension. De manière non limitative, le domaine des hautes tensions correspond à des tensions comprises entre 1500 V et 75 000 V et le domaine des très hautes tensions correspond à des tensions supérieures à 75 000 V.
La surtension 3 peut être transitoire ou permanente.
L’utilisation d’un ou de plusieurs dispositifs de protection 1 peut être nécessaire pour protéger la ligne de transmission 2 en fonction des limitations (tension maximale) des composants utilisés dans le dispositif de protection 1.
Comme représenté sur les figures 2 à 4, le système de transmission comprend au moins une ligne de transmission 2 incluant une zone sensible 8 susceptible d’être exposée à une surtension 3.
La ou les lignes de transmission 2 comprennent un groupe 9 et un groupe 10 de dispositifs de protection 1. Le groupe 9 et le groupe 10 sont disposés respectivement de part et d’autre de la zone sensible 8. Les groupes 9 et 10 comprennent au moins un dispositif de protection 1. Les dispositifs de protection 1 sont montés en série.
La figure 2 représente un premier mode de réalisation du système de transmission dans lequel le générateur de courant 6 est configuré pour générer un courant continu positif. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du système de transmission pour lequel le générateur de courant 6 est configuré pour générer un courant continu négatif. Le générateur de courant 6 possède une borne positive et une borne négative Le courant continu généré par le générateur de courant 6 présente ainsi un sens de circulation 11
Le ou les dispositifs de protection 1 de chaque groupe 9 et 10 présentent une borne positive 4 et une borne négative 5. La borne positive 4 est dirigée en amont de la borne négative 5 du ou des dispositifs de protection 1 dans le sens de circulation 11 du courant continu généré par le générateur de courant 6.
Selon le premier mode et le deuxième mode de réalisation, le système de transmission comprend en outre une diode de protection 13 et une diode de protection 14 passantes dans le sens de circulation 11 du courant continu généré par le générateur de courant 6. La diode de protection 13 et la diode de protection 14 sont disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible 8. La diode de protection 13 et la diode de protection 14 sont montées en série avec le groupe 9 et le groupe 10. Les groupes 9 et 10 sont disposés entre les diodes de protection 13 et 14.
Avantageusement, le système de transmission peut comprendre :
- une diode TVS 15 montée en parallèle avec le générateur de courant 6, la diode TVS 15 présentant une anode connectée à la borne négative du générateur de courant 6 et une cathode connectée à la borne positive du générateur de courant 6,
- une diode TVS 16 montée en parallèle avec la charge 7, la diode TVS 16 présentant une anode connectée à une borne négative de la charge 7 et une cathode connectée à une borne positive de la charge 7.
Les diodes TVS correspondent à des diodes de suppression de tensions transitoires (« transient-voltage-suppression >> en anglais), autrement appelées diodes Transil, ou diodes TransZorb.
La figure 4 représente un troisième mode de réalisation du système de transmission dans lequel le générateur de courant 6 est configuré pour générer un courant alternatif.
Selon ce mode de réalisation, le système comprend en outre un groupe 22 et un groupe 17 de dispositifs de protection 1 disposés respectivement de part et d’autre de la zone sensible 8. Le premier groupe 22 et le deuxième groupe 17 comprennent au moins un dispositif de protection 1. Les dispositifs de protection 1 des groupes 22 et 17 sont montés en série. Les bornes 4 et 5 du ou des dispositifs de protection 1 du groupe 9 et du groupe 10 sont montées en sens inverse des bornes 4 et 5 du ou des dispositifs de protection 1 du groupe 22 et du groupe 17.
Le groupe 22 est monté en parallèle avec le groupe 9. Le groupe 17 est monté en parallèle avec le groupe 10.
Selon le troisième mode de réalisation du système de transmission, le système de transmission peut comprendre en outre une diode de protection
13, une diode de protection 14, une diode de protection 18 et une diode de protection 19.
La diode de protection 13 et la diode de protection 14 sont disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible 8. La diode de protection 13 et la diode de protection 14 sont montées en série respectivement avec le groupe 9 et le groupe 10 disposés entre les diodes de protection 13 et 14.
La diode de protection 18 et la diode de protection 19 sont disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible 8. La diode de protection 18 et la diode de protection 19 sont montées en série respectivement avec le groupe 22 et le groupe 17 disposés entre les diodes de protection 18 et 19.
La cathode de la diode 13 est connectée à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 le plus proche du générateur de courant 6.
L’anode de la diode 14 est connectée à la borne négative 5 du dispositif de protection 1 le plus proche de la charge 7.
L’anode de la diode 18 est connectée à la borne négative 5 du dispositif de protection 1 le plus proche du générateur de courant 6.
La cathode de la diode 19 est connectée à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 le plus proche de la charge 7.
Ainsi, le groupe 22 et la diode de protection 18 sont montés en parallèle avec le groupe 9 et la diode de protection 13. Le groupe 17 et la diode de protection 19 sont montés en parallèle avec le groupe 10 et la diode de protection 14.
Par ailleurs, dans ce troisième mode de réalisation, le système de transmission peut comprendre en outre :
- une diode TVS 20 bidirectionnelle montée en parallèle avec le générateur de courant 6,
- une diode TVS 21 bidirectionnelle montée en parallèle avec la charge
7.
Le dispositif de protection 1, destiné à protéger une ligne de transmission de courant 2 contre une surtension 3 transitoire ou permanente, comprend :
- une borne positive 4 et une borne négative 5,
- un transistor T1 et un transistor T2 présentant chacun une source, un drain et une grille,
- une résistance R1, une résistance R2, une résistance R3 et une résistance R4.
La borne négative 5 du dispositif de protection 1 est connectée à la source du transistor T1 dont le drain est connecté à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 par l’intermédiaire de la résistance R1.
La borne négative 5 du dispositif de protection 1 est également connectée à la grille du transistor T1, au drain du transistor T2 et à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 par l’intermédiaire de la résistance R2.
De plus, la borne négative 5 du dispositif de protection 1 est connectée à la source du transistor T2.
Enfin, la borne négative 5 du dispositif de protection 1 est connectée à la grille du transistor T2 par l’intermédiaire de la résistance R4. La grille du transistor T2 est connectée à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 par l’intermédiaire de la résistance R3.
Avantageusement, le dispositif de protection 1 comprend une diode TVS D1 présentant une cathode connectée à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 et une anode connectée à la borne négative 5 du dispositif de protection 1.
La diode D1 est configurée pour protéger le transistor T1 contre la ou les surtensions 3 qui pourraient faire claquer la connexion entre le drain et la source.
Le dispositif de protection 1 peut comprendre une diode Zener D2 présentant une anode connectée à la borne négative 5 du dispositif de protection 1 et une cathode connectée à la grille du transistor T1.
La diode Zener D2 a pour rôle de protéger la grille du transistor T1.
De plus, le dispositif de protection 1 peut comprendre une diode Zener D3 présentant une anode connectée à la borne négative 5 du dispositif de protection 1 et une cathode connectée à la grille du transistor T2. Elle est choisie avec un très faible courant de fuite inverse car elle est polarisée par la résistance R2 de forte valeur.
La diode Zener D3 a pour rôle de protéger la grille du transistor T2. Elle est choisie avec un très faible courant de fuite inverse car elle est polarisée par la résistance R3 de forte valeur.
Le dispositif de protection peut comprendre en outre une diode Zener D4 présentant une anode connectée à la borne négative 5 du dispositif de protection 1 par l’intermédiaire de la résistance R4 et une cathode connectée à la borne positive 4 du dispositif de protection 1 par l’intermédiaire de la résistance R3.
Avantageusement, le système de protection 1 comprend une résistance R5 et un condensateur C montés en série. La résistance R5 et le condensateur C sont montés en parallèle avec la résistance R3.
La résistance R5 et le condensateur C a pour rôle de d’accélérer la fermeture du transistor T2 par une décharge rapide des capacités intrinsèques du transistor T2. Cela a pour conséquence d’accélérer l’ouverture du transistor T1 dans le cas de surtension 3 présentant un front raide. Le front correspond à la vitesse de montée de la tension (dV/dt). En effet comme la résistance R3 a une valeur ohmique grande afin de limiter la puissance pendant la surtension, cela fournit un courant très faible de décharge des capacités parasites du transistor T2, même s’il a été choisi avec des capacités intrinsèques les plus faibles possibles, Ceci pourrait être destructif pour le transistor T1 s’il ne s’ouvrait pas assez rapidement.
Le fonctionnement du dispositif de protection 1 dans le système de transmission est le suivant.
Le générateur de courant continu 6 augmente sa tension de sortie pour pouvoir fournir du courant jusqu’à ce que les dispositifs de protection 1 soient dans un état de conduction.
Cette conduction est assurée par le transistor T1 qui, lorsqu’il a une tension entre la grille et la source suffisante, est dans un état passant. La résistance R2 en assure la polarisation.
La plage utile de l’intensité du courant produit par le générateur de courant continu 6 présente des valeurs allant de 0 mA jusqu’à un courant maximal qui est tel que la chute de tension dans la résistance R1, et dans le transistor T1, ne permet pas au transistor T2 d’être conducteur via le pont de résistances R3, R4 et de la diode D4.
Dans le cas d’une surtension 3, ladite surtension 3 crée un courant à travers le ou les dispositifs de protection 1 et qui se reboucle sur plusieurs des diodes 13, 14, 15, 16, 20, 21 (figures 1,2, 3).
Les diodes TVS 15, 16, 20, 21 protègent des surtensions 3 et permettent une circulation du courant lié à la surtension 3. En effet, ces diodes TVS 15, 16, 20 et 21 sont dans un état passant à partir d’une certaine valeur de tension. Elles sont de faible puissance car les dispositifs de protection 1 s’ouvrent rapidement lors de l’apparition de la surtension 3. En effet, la puissance est égale à l’énergie divisée par le temps. Elles ont une tension d’écrêtage supérieure à la tension maximale qui peut être présente en fonctionnement normal.
La figure 5 illustre l’évolution du courant et de la tension aux bornes d’un dispositif de protection 1 lors d’une surtension 3. La plage de valeurs de courant entre la valeur 0 et 11 correspond à des valeurs de courant utiles du générateur de courant continu 6 et des valeurs de tensions aux bornes des dispositifs de protection 1 entre 0 et U1.
Le courant créé par la surtension augmente le courant traversant les dispositifs de protection 1 et crée une différence de potentiel dans la résistance R1 et le transistor T1 des dispositifs de protection 1. Donc, la tension aux bornes des dispositifs de protection 1 augmente.
Cette tension atteint une valeur U2 telle que le transistor T2 devient conducteur via le pont de résistances R3, R4 et la diode D4.
Cet état conducteur du transistor T2 réduit la tension entre la grille et la source du transistor T1 jusqu’à ce que le transistor T1 s’ouvre. Le dispositif de protection 1 est alors à l’état ouvert. Un très faible courant le traverse via les différentes résistances et diodes.
En aucun cas toutes les diodes D1 ne deviennent pas passantes car la somme des tensions de ces diodes D1 est définie de façon à être supérieure aux surtensions 3 maximales.
Ainsi, par exemple, si la surtension 3 maximale est de 1500 V, on peut choisir des transistors T1 qui sont des modèles de transistors ayant des tensions maximales (tension maximum avant claquage drain-source) de 500 V, des diodes D1 à des tensions de seuil de 400 V, et quatre dispositifs de protection 1 sont mis en série de chaque côté de la ligne à protéger (donc huit dispositifs de protection 1 au total).
Selon un premier exemple de réalisation, le dispositif de protection 1 et le système de transmission comprennent les éléments suivants pour un dispositif de protection 1 compatible avec une surtension 3 de 1500 V, adapté à une transmission de courant de 0 mA à 500 mA et à une chute de tension maximum de 6,1 V pour un courant de 500 mA.
Le transistor T1 correspond à un transistor à effet de champ à grille isolée à canal N ou autrement appelé transistor N-MOSFET (pour « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor >> en anglais). Ledit transistor T1 possède une tension de seuil supérieure à 1500 V. Selon une première configuration, le transistor T1 (IXTK5N250) présente un courant de fuite grillesource Igss de 200 nA maximum et une tension grille-source Vgs entre 2 V et 5 V. Selon une deuxième configuration, le transistor T1 (C2M0045170D) présente un courant de fuite grille-source Igss de 600 nA maximum et une tension grille-source Vgs entre 2 V et 4 V.
Le transistor T2 correspond à un transistor N-MOSFET à faible signal. Selon une première configuration, le transistor T2 (BS170) présente une tension grille-source Vgs comprise entre 0,8 V et 3 V et une capacité d’entrée Ciss de 60 pF. Selon une deuxième configuration, le transistor T2 (2N7000) présente une tension grille-source Vgs comprise entre 0,3 V et 4 V et une capacité d’entrée Ciss de 30 pF.
La résistance R1 correspond à une résistance bobinée présentant une valeur de 2,2 Ω pour une puissance maximale de 3 W.
Les résistances R2 et R3 correspondent à des résistances bobinées présentant une valeur de 470 kû pour une puissance maximale de 5 W.
La résistance R4 correspond à une résistance présentant une valeur de 2,2 ΜΩ pour une puissance maximale de 4 W.
La diode D1 correspond à une diode TVS à faible puissance et de tension de seuil de 1500 V.
Les diodes D2 et D3 correspondent à des diodes Zener à faible courant (GFDZ15VB) et de tension de seuil de 15 V.
La diode D4 correspond à une diode Zener à faible courant (GFDZ5V6B) et à tension de seuil de 5 V.
Les diodes D15, D16, D20 et D21 correspondent à des diodes TVS à faible puissance et de tension de seuil de 22 V.
Les diodes D13 et D14 correspondent à des diodes classiques supportant une tension inverse supérieure à 1500 V (par exemple : 1800 V).
Le condensateur C présente une capacité de 1 nF pour une tension maximum de 1800 V. La résistance R5 présente une valeur de 47 kû pour une puissance maximale de 2 W.
Selon un deuxième exemple de réalisation, le dispositif de protection 1 et le système de transmission comprennent les éléments suivants pour un dispositif de protection 1 compatible avec une surtension 3 de 1500 V, adapté à une transmission de courant de 0 mA à 500 mA et à une chute de tension maximum de 10 V sous un courant de 500 mA.
Le transistor T1 correspond à un transistor N-MOSFET. Ledit transistor T1 (IXTK5N250 2500 V) possède une tension maximale supérieure à 1600 V. Le transistor T1 présente un courant de fuite grille-source Igss de 0,5 A maximum et une tension drain-source Vds sensiblement égale à 4 V à 25°C avec une tension grille-source Vgs sensiblement égale à 4 V.
Le transistor T2 correspond à un transistor N-MOSFET à faible signal. Le transistor T2 présente une capacité d’entrée Ciss de 30 pF maximum.
La résistance R1 correspond à une résistance bobinée présentant une valeur de 2,2 Ω pour une puissance maximale de 3 W.
Les résistances R2 et R3 correspondent à des résistances bobinées présentant une valeur de 470 kû pour une puissance maximale de 3 W.
La résistance R4 présente une valeur de 2,2 mû pour une puissance maximale de 0,25 W.
La résistance R5 correspond à une résistance présentant une valeur de 47 kû pour une puissance maximale de 2 W.
La diode D1 correspond à une diode TVS à faible puissance et de tension de seuil de 1600 V. La diode D1 peut être composée, par exemple, de quatre diodes TVS (P4KE400A) en série.
Les diodes D2 et D3 correspondent à des diodes Zener à faible courant (GFDZ15VB) et de tension de seuil de 15 V.
La diode D4 correspond à une diode Zener à faible courant (GFDZ1OVB) et à tension de seuil de 10 V.
Les diodes D15 et D16 correspondent à des diodes TVS à faible puissance (SMA6J22A) et de tension de seuil de 22 V.
L’ensemble des diodes D15/D20 et l’ensemble des diodes D16/D21 correspondent à des diodes TVS bidirectionnelles (SMBG22CA) de tension de seuil de 22 V.
Les diodes D13, D14, D18 et D19 correspondent à des diodes (GP10Y) à tension maximale de 1600 V
Le condensateur C présente une capacité de 1 nF pour une tension maximum de 1800 V.
Pour tous les exemples cités ci-dessus, les transistors T1 et T2 peuvent également correspondre à des transistors bipolaires à grille isolée, autrement appelé transistors IGBT (« Insulated Gâte Bipolar Transistor >> en anglais). Les valeurs des composants sont à adapter en fonction des caractéristiques des transistors IGBT.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de protection destiné à protéger une ligne de transmission de courant (2) contre au moins une surtension (3) transitoire ou permanente, caractérisé en ce qu’il comprend :- une borne positive (4) et une borne négative (5),- un premier transistor (T1) et un deuxième transistor (T2) présentant chacun une source, un drain et une grille,- une première résistance (R1), une deuxième résistance (R2), une troisième résistance (R3) et une quatrième résistance (R4), la borne négative (5) du dispositif de protection (1) étant connectée :- à la source du premier transistor (T1) dont le drain est connecté à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l’intermédiaire de la première résistance (R1), et dont la grille est connectée au drain du deuxième transistor (T2) et à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l’intermédiaire de la deuxième résistance (R2),- à la source du deuxième transistor (T2),- à la grille du deuxième transistor (T2) par l’intermédiaire de la quatrième résistance (R4).
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une première diode TVS (D1) présentant une cathode connectée à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) et une anode connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection (1).
- 3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une première diode Zener (D2) présentant une anode connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection (1 ) et une cathode connectée à la grille du premier transistor (T 1 ).
- 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une deuxième diode Zener (D3) présentant une anode connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection (1) et une cathode connectée à la grille du deuxième transistor (T2).
- 5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une troisième diode Zener (D4) présentant une anode connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection (1) par l’intermédiaire de la quatrième résistance (R4) et une cathode connectée à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) par l’intermédiaire de la troisième résistance (R3).
- 6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une cinquième résistance (R5) et un condensateur (C) montés en série, la cinquième résistance (R5) et le condensateur (C) étant montés en parallèle avec la troisième résistance (R3).
- 7. Système de transmission de courant entre un générateur de courant (6) et une charge (7) configurée pour être alimentée en courant par le générateur de courant (6), caractérisé en ce qu’il comprend au moins une première ligne de transmission de courant (2) incluant une zone sensible (8) susceptible d’être exposée à une surtension (3), la ou les lignes de transmission (2) comprenant un premier groupe (9) et un deuxième groupe (10) de dispositifs de protection (1) montés en série, le premier groupe (9) et le deuxième groupe (10) étant disposés respectivement de part et d’autre de la zone sensible (8), le premier et le deuxième groupes (9, 10) comprenant au moins un dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
- 8.Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur de courant (6) correspond à un générateur de courant continu possédant une borne positive et une borne négative, le courant continu généré par le générateur de courant (6) présentant un sens de circulation (11), la borne positive (4) du ou des dispositifs de protection (1) de chaque groupe (9, 10) étant dirigée en amont de la borne négative (5) du ou des dispositifs de protection (1) dans le sens de circulation (11) du courant.
- 9. Système selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une première diode de protection (13) et une deuxième diode de protection (14) montées passantes dans le sens de circulation (11) du courant généré par le générateur de courant (6), la première diode de protection (13) et la deuxième diode de protection (14) étant disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible (8), la première diode de protection (13) et la deuxième diode de protection (14) étant montées en série avec le premier groupe (9) et le deuxième groupe (10) disposés entre les première et deuxième diodes de protection (13, 14).
- 10. Système selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend en outre :- une deuxième diode TVS (15) montée en parallèle avec le générateur de courant (6) présentant une anode connectée à la borne négative du générateur de courant (6) et une cathode connectée à la borne positive du générateur de courant (6),- une troisième diode TVS (16) montée en parallèle avec la charge (7) présentant une anode connectée à une borne négative de la charge (7) et une cathode connectée à une borne positive de la charge (7).
- 11. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur de courant (6) est configuré pour générer un courant alternatif, le système comprenant en outre un troisième groupe (22) et un quatrième groupe (17) de dispositifs de protection (1) montés en série, le troisième groupe (22) et le quatrième groupe (17) étant disposés respectivement de part et d’autre de la zone sensible (8), le troisième groupe (22) et le deuxième groupe (17) comprenant au moins un dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, les bornes (4, 5) du ou des dispositifs de protection (1) du premier groupe (9) et du deuxième groupe (10) étant montées en sens inverse des bornes (4, 5) du ou des dispositifs de protection (1) du troisième groupe (22) et du quatrième groupe (17), le troisième groupe (22) étant monté en parallèle avec le premier groupe (9), le quatrième groupe (17) étant monté en parallèle avec le deuxième groupe (10).
- 12. Système selon l’une quelconque des revendications 7 ou 11, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une première diode de protection (13), une deuxième diode de protection (14), une troisième diode de protection (18) et une quatrième diode de protection (19), la première diode de protection (13) et la deuxième diode de protection (14) étant disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible (8), la première diode de protection (13) et la deuxième diode de protection (14) étant montées en série respectivement avec le premier groupe (9) et le deuxième groupe (10) disposés entre les première et deuxième diodes de protection (13, 14), la troisième diode de protection (18) et la quatrième diode de protection (19) étant disposées respectivement de part et d’autre de la zone sensible (8), la troisième diode de protection (18) et la quatrième diode de protection (19) étant montées en série respectivement avec le troisième groupe (22) et le quatrième groupe (17) disposés entre les troisième et quatrième diodes de protection (18, 19), la cathode de la première diode (13) étant connectée à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) le plus proche du générateur de courant (6), l’anode de la deuxième diode (14) étant connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection (1 ) le plus proche de la charge (7), l’anode de la troisième diode (18) étant connectée à la borne négative (5) du dispositif de protection (1 ) le plus proche du générateur de courant (6), la cathode de la quatrième diode (19) étant connectée à la borne positive (4) du dispositif de protection (1) le plus proche de la charge (7).5
- 13. Système selon l’une quelconque des revendications 7,11 ou 12, caractérisé en ce qu’il comprend en outre :- une troisième diode TVS (20) bidirectionnelle montée en parallèle avec le générateur de courant (6),- une quatrième diode TVS (21) bidirectionnelle montée en parallèle 10 avec la charge (7).
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-
2017
- 2017-08-30 FR FR1758005A patent/FR3070553B1/fr active Active
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