FR3123452A1

FR3123452A1 - Circuit de mesure de tension flottante isolée

Info

Publication number: FR3123452A1
Application number: FR2105515A
Authority: FR
Inventors: Vratislav Michal
Original assignee: STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Current assignee: STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-12-02
Anticipated expiration: 2041-05-27
Also published as: FR3123452B1; US20220390490A1

Abstract

Circuit de mesure de tension flottante isolée La présente description concerne un circuit de mesure d’une première tension (VIN) comprenant : une première branche (40) reliée entre un premier nœud (48) et un deuxième nœud (30b), la première branche comprenant un premier condensateur en céramique (44), la première tension étant appliquée aux bornes du premier condensateur en céramique ; et une deuxième branche (42) reliée entre le premier nœud (48) et un troisième nœud (30a), la seconde branche comprenant un deuxième condensateur en céramique (46), identique au premier condensateur en céramique, une deuxième tension (VSNS) étant appliquée aux bornes du deuxième condensateur en céramique, le circuit étant configuré pour modifier la valeur de la deuxième tension jusqu’à ce qu’un premier courant traversant le deuxième nœud soit sensiblement égal à un deuxième courant traversant le troisième nœud. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Circuit de mesure de tension flottante isolée

La présente description concerne d’une façon générale les circuits de mesure et, en particulier, un circuit de mesure d’une source de haute tension flottante.

Les sources de tension flottante peuvent être utilisées pour fournir une tension sensiblement précise dans un circuit électronique. Ces sources de tension flottante ajoutent ou soustraient une tension prédéterminée à un niveau de tension d’un capteur fonctionnant sur un niveau de tension différent de celui d’un circuit de traitement (lecture) du signal. La mesure d’une tension flottante est complexe, car le dispositif de mesure peut modifier la valeur de la tension flottante et une tension finalement continue (DC) peut nuire à la fonctionnalité du système.

Il existe un besoin d’un circuit de mesure d’une tension flottante dont la valeur ne soit pas affectée par le circuit de mesure.

Un mode de réalisation vise à surmonter tout ou partie des inconvénients des dispositifs de détection d’une source de haute tension flottante connus.

Un mode de réalisation prévoit un circuit de mesure d’une première tension comprenant : une première branche reliée entre un premier nœud et un deuxième nœud, la première branche comprenant un premier condensateur en céramique, la première tension étant appliquée aux bornes du premier condensateur en céramique ; et une deuxième branche reliée entre le premier nœud et un troisième nœud, la deuxième branche comprenant un deuxième condensateur en céramique, identique au premier condensateur en céramique, la deuxième tension étant appliquée aux bornes du deuxième condensateur en céramique, le circuit étant configuré pour modifier la valeur de la deuxième tension jusqu’à ce qu’un premier courant traversant le second nœud soit sensiblement égal à un second courant traversant le troisième nœud.

Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de mesure, par un circuit, d’une première tension, appliquée aux bornes d’un premier condensateur en céramique, ce procédé comprenant : l'application d’une deuxième tension aux bornes d’un deuxième condensateur en céramique, identique au premier condensateur en céramique, le premier condensateur faisant partie d’une première branche reliée entre un premier nœud et un deuxième nœud et le deuxième condensateur en céramique faisant partie d’une deuxième branche reliée entre le premier nœud et un troisième nœud; la modification de la deuxième tension jusqu'à ce qu’un premier courant traversant le deuxième nœud soit sensiblement égal à un deuxième courant traversant le troisième nœud.

Selon un mode de réalisation, les première et deuxième branches sont identiques l’une à l’autre.

Selon un mode de réalisation, la première branche comprend un troisième condensateur relié en série avec le premier condensateur en céramique entre les premier et deuxième nœuds et la deuxième branche comprend un quatrième condensateur relié en série avec le deuxième condensateur en céramique entre les premier et troisième nœuds.

Selon un mode de réalisation, les troisième et quatrième condensateurs sont identiques l’un à l’autre.

Selon un mode de réalisation, le premier nœud est relié à une source de tension alternative.

Selon un mode de réalisation, le circuit comprend un circuit de comparaison relié aux deuxième et troisième nœuds, configuré pour produire une troisième tension représentative de la différence entre les premier et deuxième courants.

Selon un mode de réalisation, le circuit de comparaison comprend un circuit supplémentaire produisant un troisième courant sensiblement égal à la différence entre les premier et deuxième courants et un circuit intégrateur recevant le troisième courant en entrée.

Selon un mode de réalisation, le circuit supplémentaire comprend : une première résistance et un premier condensateur reliés en parallèle entre le deuxième nœud et un quatrième nœud ; une deuxième résistance et un deuxième condensateur reliés en parallèle entre le troisième nœud et le quatrième nœud ; et un amplificateur opérationnel comprenant une entrée inverseuse reliée au deuxième nœud, une entrée non-inverseuse reliée à un nœud de référence et une sortie reliée au quatrième nœud, les première et deuxième résistances présentant la même valeur de résistance l’une que l’autre et les premier et deuxième condensateurs présentant la même capacité l’un que l’autre.

Selon un mode de réalisation, le circuit comprend un circuit de commande configuré pour produire la deuxième tension et pour modifier la valeur de la deuxième tension en fonction de la différence entre les valeurs des premier et deuxième courants.

Selon un mode de réalisation, le circuit de commande comprend un discriminateur de phase et un amplificateur d’erreur.

Selon un mode de réalisation, le discriminateur de phase comprend une résistance reliée entre un cinquième nœud d’application de la troisième tension et un transistor relié entre le cinquième nœud et un nœud de référence, le signal de commande du transistor étant un signal périodique binaire présentant la fréquence et la phase de la source de tension alternative.

Selon un mode de réalisation, la première tension est une tension flottante.

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la illustre schématiquement un mode de réalisation d’un circuit de détection d’une source de haute tension flottante ;

la est un graphe illustrant le comportement de déclassement de capacité d’un condensateur en céramique en fonction de la tension continue aux bornes du condensateur;

la illustre schématiquement un circuit du mode de réalisation de la plus en détail ;

la illustre schématiquement un autre circuit du mode de réalisation de la plus en détail ; et

la illustre schématiquement encore un autre circuit du mode de réalisation de la plus en détail.

Description de modes de réalisation

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.

Pour des raisons de clarté, seuls les opérations et les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ici ont été illustrés et décrits en détail.

Sauf indication contraire, on utilise le terme "connecté" pour désigner une connexion électrique directe entre éléments de circuit, tandis que l’on utilise le terme "relié" ou "couplé" pour désigner une connexion électrique entre éléments de circuit qui peut être directe ou s’effectuer par l’intermédiaire d’un ou plusieurs éléments.

Dans la description qui suit, sauf indication contraire, lorsque l’on se réfère à des qualificatifs de position absolue tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc. ou à des qualificatifs de position relative tels que les termes "au-dessus", "au-dessous", "supérieur", "inférieur", etc. ou à des qualificatifs d’orientation tels qu’"horizontal", "vertical", etc., on se réfère à l’orientation représentée dans les figures.

Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement" et "de l’ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

La illustre schématiquement un mode de réalisation d’un circuit 10 de détection d’une source de tension flottante, par exemple, élevée.

La représente deux sources de tension 12 et 14 pour illustrer une source de tension flottante, par exemple élevée. Les deux sources de tension sont reliées, de préférence connectées, en série. La source de tension 14 peut alternativement être absente quand la tension VIN mesurée est entièrement flottante, en d’autres termes galvaniquement isolée.

La source 12 est reliée entre un nœud 16 et un nœud 18. En d’autres termes, une borne de la source 12 est reliée, de préférence connectée, au nœud 16 et une autre borne de la source 12 est reliée, de préférence connectée, au nœud 18. La source 12 délivre à ses bornes une tension flottante VIN. La valeur de la tension VIN est la valeur qui doit être déterminée par le circuit 10. La valeur de la tension VIN est par exemple une valeur élevée, par exemple, supérieure à 5 V, de préférence supérieure à 10 V.

La source 14 est reliée entre le nœud 18 et un nœud 20. En d’autres termes, une borne de la source 14 est reliée, de préférence connectée, au nœud 18 et une autre borne de la source 14 est reliée, de préférence connectée, au nœud 20. Une tension de référence est appliquée au nœud 20, par exemple, la masse. La source 14 délivre à ses bornes une tension VF. La valeur de la tension VF peut par exemple être inconnue.

Le circuit de détection 10 comprend un circuit 22 configuré pour recevoir, entre deux nœuds d’entrée 24a et 24b, la tension VIN. En d’autres termes, le nœud d’entrée 24a est relié, de préférence connecté, au nœud 16 et le nœud d’entrée 24b est relié, de préférence connecté, au nœud 18. Le circuit 22 comprend deux nœuds de sortie 30a et 30b. Le circuit 22 est par ailleurs configuré pour recevoir, sur un nœud d’entrée 26, une tension VSNS, produite par un circuit 28. La tension VSNS est par exemple référencée par rapport aux nœuds 30a et 30b, qui constituent une masse virtuelle. En d’autres termes, un nœud de sortie du circuit 28, sur lequel est produite la tension VSNS, est relié, de préférence connecté, au nœud d’entrée 26 du circuit 22. Le circuit 22 délivre, par le nœud de sortie 30a, un courant alternatif (AC) ISNS et, par le nœud de sortie 30b, un courant alternatif IREF.

La tension VSNS est variable. Quand la tension VSNS est sensiblement égale à la tension VIN, le circuit 22 est configuré pour délivrer les courants alternatifs ISNS et IREF présentant des valeurs sensiblement égales. Quand la tension VSNS est différente de la tension VIN, le circuit 22 est configuré pour délivrer le courant ISNS et IREF présentant des valeurs différentes. En conséquence, en comparant les courants IREF et ISNS et en connaissant la valeur de la tension VSNS quand les courants IREF et ISNS sont égaux, il est possible de déterminer la valeur de la tension VIN, qui est égale à la tension VSNS.

Le circuit 22 est à base de condensateurs en céramique. Plus précisément, le circuit 22 comprend deux branches identiques en parallèle, comprenant chacune un condensateur en céramique, par exemple un condensateur de détection en céramique, les condensateurs en céramique étant identiques dans les deux branches. On appelle deux branches identiques deux branches comprenant les mêmes composants électroniques identiques. On appelle deux condensateurs en céramique identiques deux condensateurs présentant sensiblement les mêmes dimensions et présentant, à l’issue de la fabrication, sensiblement la même capacité et le même déclassement de capacité. La tension VIN est appliquée aux bornes d’un premier des condensateurs en céramique, situé dans une première branche, et la tension VSNS est appliquée aux bornes d'un deuxième des condensateurs en céramique, situé dans la deuxième branche. Le premier des condensateurs en céramique est relié entre un nœud du circuit 22 et la sortie 30a et le deuxième condensateur en céramique est relié entre le même nœud et la sortie 30b. Le courant ISNS correspond au courant traversant la deuxième branche et le courant IREF est le courant traversant la première branche.

La est une illustration graphique du comportement de la capacité C ou plus précisément du déclassement de condensateur C/C0[%], d’un condensateur en céramique en fonction de la tension continue (DC), en volts (V(DC)) aux bornes du condensateur.

La valeur de la capacité d’un condensateur en céramique est variable et dépendante de la tension continue à ses bornes. Dans l’exemple de ce condensateur en céramique, la valeur de la capacité du condensateur en céramique est décroissante quand la valeur de la tension continue aux bornes du condensateur en céramique augmente.

Ce phénomène est particulièrement vrai pour des valeurs élevées de la tension continue. En effet, la pente de décroissance de la capacité est supérieure pour des valeurs plus élevées de la tension continue, par exemple pour des valeurs de la tension continue supérieures à 5 V.

Ce phénomène n’est pas sensiblement présent pour une tension alternative (AC) appliquée aux bornes du condensateur, si la tension alternative est relativement faible.

Comme le représente encore la , quand la valeur de la tension VSNS de la aux bornes du deuxième condensateur en céramique est sensiblement égale à la valeur de la tension VIN aux bornes du premier condensateur en céramique, les deux condensateurs en céramique présentent la même capacité. En conséquence, les courants ISNS et IREF présentent sensiblement la même valeur. Quand la valeur de la tension VSNS de la aux bornes du deuxième condensateur en céramique est différente de la valeur de la tension VIN aux bornes du premier condensateur en céramique, les deux condensateurs en céramique présentent des capacités différentes. En conséquence, les courants ISNS et IREF présentent des valeurs différentes.

Le circuit 10 comprend un circuit 32 configuré pour comparer les courants ISNS et IREF et pour délivrer une valeur de sortie VOUT, par exemple, une tension, proportionnelle à la différence entre les courants ISNS et IREF. Par exemple, la tension VOUT est à une première valeur si les courants ISNS et IREF sont sensiblement égaux et est à une deuxième valeur, ou à l’une de plusieurs deuxièmes valeurs, si les courants ISNS et IREF présentent des valeurs différentes.

Le circuit 32 comprend une entrée reliée, de préférence connectée, à la sortie 30a et une autre entrée reliée, de préférence connectée, à la sortie 30b. Le circuit 32 comprend en outre une sortie sur laquelle est produite la tension VOUT.

Le circuit 10 comprend le circuit de régulation par rétroaction 28, produisant la tension VSNS. Le circuit 28 produit par exemple la valeur de la tension VSNS en fonction de la valeur de la tension VOUT. En conséquence, le circuit 28 comprend par exemple une entrée reliée, de préférence connectée, à la sortie du circuit 32.

La illustre schématiquement un exemple de mise en œuvre du circuit 22 de la . La illustre également la tension flottante, représentée par les sources 12 et 14.

Comme on l’a décrit en relation avec la , le circuit 22 comprend deux branches 40 et 42, comprenant chacune un condensateur en céramique. La branche 40 comprend un condensateur en céramique 44. La branche 42 comprend un condensateur en céramique 46.

Les condensateurs en céramique 44 et 46 sont sensiblement identiques l'un à l’autre. En d’autres termes, les condensateurs en céramique 44 et 46 présentent sensiblement les mêmes dimensions et présentent, à l’issue de la fabrication, sensiblement la même capacité. De manière plus générale, les condensateurs en céramique 44 et 46 se comportent de manière identique à l’application d’une tension continue à leurs bornes. En d’autres termes, les variations de capacité des condensateurs en céramique 44 et 46 en fonction de la tension continue à leurs bornes sont sensiblement identiques.

La tension flottante VIN est appliquée aux bornes du condensateur en céramique 44. En conséquence, le condensateur 44 est relié entre le nœud 16 et le nœud 18. En d’autres termes, une borne du condensateur 44 est reliée au nœud 16 et une autre borne du condensateur 44 est reliée au nœud 18. Par exemple, chacune des bornes du condensateur 44 est reliée au nœud 16 ou 18 par une résistance. En d’autres termes, une borne du condensateur 44 est reliée, de préférence connectée, à un nœud 48, et une autre borne du condensateur 44 est reliée, de préférence connectée, à un nœud 50. Le nœud 48 est relié au nœud 16 par une résistance 52. Le nœud 50 est relié au nœud 18 par une résistance 54. Une borne de la résistance 52 est reliée, de préférence connectée, au nœud 48 et une autre borne de la résistance 52 est reliée, de préférence connectée, au nœud 16. Une borne de la résistance 54 est reliée, de préférence connectée, au nœud 50 et une autre borne de la résistance 54 est reliée, de préférence connectée, au nœud 18. Les résistances sont utilisées pour fournir une isolation alternative à haute impédance de la tension VIN et la tension de rétroaction VSNS. En conséquence, les valeurs de l’impédance des résistances sont par exemple supérieures, par exemple au moins dix fois supérieures, à l’impédance des condensateurs à la fréquence de la tension alternative VAC.

De préférence, les résistances 52 et 54 sont sensiblement identiques l'une à l’autre. En d’autres termes, les valeurs des résistances 52 et 54 sont sensiblement égales.

La tension VSNS est appliquée aux bornes du condensateur en céramique 46. En conséquence, le condensateur 46 est relié entre le nœud 26 et le nœud 30a. Le nœud 30a est relié, de préférence connecté, au nœud de référence 20. En d’autres termes, une borne 56 du condensateur 46 est reliée au nœud 26 et une autre borne 58 du condensateur 46 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30a. La borne 56 est reliée, de préférence connectée, à un nœud 60. Le nœud 60 est relié au nœud 26 par une résistance 62. Une borne de la résistance 62 est reliée, de préférence connectée, au nœud 60 et une autre borne de la résistance 62 est reliée, de préférence connectée, au nœud 26.

La branche 40 comprend en outre relier un condensateur 64. Les condensateurs 44 et 64 de la branche 40 sont reliés en série entre le nœud 48 et le nœud 30b. En d’autres termes, le condensateur 64 est relié entre le nœud 48 et le nœud 50 et le condensateur 64 est reliée entre le nœud 50 et le nœud 30b. Une borne du condensateur 64 est reliée, de préférence connectée, au nœud 50 et une autre borne du condensateur 64 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30b.

La branche 42 comprend en outre un condensateur de couplage 66. Les condensateurs 46 et 66 de la branche 42 sont reliés en série entre le nœud 48 et le nœud 30a. En d’autres termes, le condensateur 66 est relié entre le nœud 48 et le nœud 60 et le condensateur 46 est relié entre le nœud 60 et le nœud 30a. Une borne du condensateur 66 est reliée, de préférence connectée, au nœud 60 et une autre borne du condensateur 66 est reliée, de préférence connectée, au nœud 48.

En d’autres termes, chaque branche 40, 42 comprend deux condensateurs en série, les condensateurs 44 et 64 pour la branche 40 et le condensateur 46 et 66 pour la branche 42. L’ensemble des condensateurs 44 et 64 est relié entre les nœuds 48 et 20 en parallèle avec l’ensemble des condensateurs 46 et 66.

Les condensateurs 64 et 66 sont sensiblement identiques l'un à l’autre. En d’autres termes, les condensateurs 64 et 66 présentent sensiblement les mêmes dimensions et présentent, à l’issue de la fabrication, sensiblement la même capacité.

Les condensateurs 64 et 66 peuvent être des condensateurs en céramique, auquel cas les condensateurs 64 et 66 se comportent de manière identique pour l’application d’une tension continue à leurs bornes. En d’autres termes, les variations de capacité des condensateurs en céramique 64 et 66 en fonction de la tension continue à leurs bornes sont sensiblement identiques. Alternativement, les condensateurs 64 et 66 peuvent être un autre type de condensateur.

En fonctionnement normal, les tensions aux bornes du condensateur 64 et aux bornes du condensateur 66 sont chacune sensiblement égale à la tension flottante VF.

Le nœud 48 est également relié au nœud 72 par un condensateur 68 et une source de tension alternative 70, présentant une phase PH, permettant la production d’un courant sensiblement égal dans les deux branches si les impédances des deux branches sont sensiblement égales. Le condensateur 68 est relié entre le nœud 48 et un nœud 72. La source 70 est reliée entre le nœud 72 et le nœud 20. En d’autres termes, une borne du condensateur 68 est reliée, de préférence connectée, au nœud 48 et une autre borne du condensateur 68 est reliée, de préférence connecté, au nœud 72. Une borne de la source 70 est reliée, de préférence connectée, au nœud 20 et une autre borne de la source 70 est reliée, de préférence connectée, au nœud 72.

La illustre schématiquement un exemple de mise en œuvre du circuit 32 de la .

Le circuit 32 comprend un circuit 72 configuré pour produire un courant IDIFF représentatif de la différence entre le courant alternatif IREF et le courant alternatif ISNS, par exemple, sensiblement égal à la soustraction du courant ISNS au courant IREF. Le circuit 32 comprend en outre un circuit amplificateur de courant alternatif 74 configuré pour délivrer la tension VOUT proportionnelle à la différence entre les courants IREF et ISNS. La valeur élevée de la résistance 98 maintient la tension moyenne (continue) VOUT à la valeur de référence GND.

Le circuit 72 comprend une résistance 76 et un condensateur 78 reliés en parallèle entre le nœud 30b et un nœud 80. En d’autres termes, une borne de la résistance 76 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30b et l’autre borne de la résistance 76 est reliée, de préférence connectée, au nœud 80. Une borne du condensateur 78 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30b et une autre borne du condensateur 78 est reliée, de préférence connectée, au nœud 80. En d’autres termes, la résistance 76 et le condensateur 78 sont tous deux reliés en série aux condensateurs 44 et 64 de la branche 40 ( ).

De même, le circuit 72 comprend une résistance 82 et un condensateur 84 reliés en parallèle entre le nœud 30a et un nœud 80. En d’autres termes, une borne de la résistance 82 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30a et l’autre borne de la résistance 82 est reliée, de préférence connectée, au nœud 80. Une borne du condensateur 84 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30a et une autre borne du condensateur 84 est reliée, de préférence connectée, au nœud 80. En d’autres termes, la résistance 82 et le condensateur 84 sont tous deux reliés en série aux condensateurs 46 et 66 de la branche 42 ( ).

La résistance 76 et la résistance 82 sont sensiblement identiques l'une à l’autre. En d’autres termes, les valeurs des résistances 76 et 82 sont sensiblement égales. De même, les condensateurs 78 et 84 sont sensiblement identiques l'un à l’autre. En d’autres termes, les valeurs de capacité des condensateurs 78 et 84 sont sensiblement égales.

Le circuit 72 comprend en outre un amplificateur opérationnel 86. L’amplificateur opérationnel 86 comprend une entrée inverseuse (-) reliée, de préférence connectée, au nœud 30b. L’amplificateur opérationnel 86 comprend une entrée non-inverseuse (+) reliée au nœud de référence 20. L’amplificateur opérationnel comprend une sortie reliée, de préférence connectée, au nœud 80.

Le circuit amplificateur alternatif 74 comprend un condensateur 88. Le condensateur 88 est relié entre le nœud 30a et un nœud de masse virtuel 90. En d’autres termes, une borne du condensateur 88 est reliée, de préférence connectée, au nœud 30a et une autre borne du condensateur 88 est reliée, de préférence connectée, au nœud 90. Le courant IDIFF, représentatif de la différence entre les courants IREF et ISNS, traverse le condensateur 88.

Le circuit 74 comprend un amplificateur opérationnel 92. L’amplificateur opérationnel 92 comprend une entrée inverseuse (-) reliée, de préférence connectée, au nœud 30a. L’amplificateur opérationnel 92 comprend une entrée non-inverseuse (+) reliée au nœud de référence 20. L’amplificateur opérationnel 92 comprend une sortie reliée, de préférence connectée, au nœud de sortie 94 du circuit 32 sur lequel est appliquée la tension de sortie VOUT.

Le circuit 74 comprend un condensateur 96 et une résistance 98 reliés en parallèle entre le nœud 90 et le nœud 94. En d’autres termes, une borne de la résistance 98 est reliée, de préférence connectée, au nœud 90 et une autre borne de la résistance 98 est reliée, de préférence connectée, au nœud 94. Une borne du condensateur 96 est reliée, de préférence connectée, au nœud 90 et une autre borne du condensateur 96 est reliée, de préférence connectée, au nœud 94.

Quand la tension VSNS est sensiblement égale à la tension VIN, les courants ISNS et IREF sont égaux et le courant IDIFF est égal à zéro. La tension VOUT, à la sortie de l’amplificateur opérationnel 92, est ainsi égale à zéro.

En d’autres termes, la tension VOUT est sensiblement égale à , où correspond à la différence de valeur de capacité entre les capacités des branches 40 et 42, VAC est la tension alternative produite par la source 70 et CS est la valeur constante de la capacité du condensateur de rétroaction de l’amplificateur 74. Quand la tension VSNS est sensiblement égale à la tension VIN, les valeurs de capacité des condensateurs 44 et 46 sont égales et la tension VOUT est égale à zéro.

La illustre schématiquement un example de mise en œuvre du circuit 28 de la .

Le circuit 28 comprend un discriminateur de phase 100 et un amplificateur d’erreur 102.

Le discriminateur de phase 100 comprend une résistance 104 et un transistor 106.

La résistance 104 est reliée entre un nœud d’entrée 108, sur lequel est appliquée la tension VOUT, et un nœud 110. En d’autres termes, une borne de la résistance 104 est reliée, de préférence connectée, au nœud 108 et une autre borne de la résistance 104 est reliée, de préférence connecté, au nœud 110.

Le transistor 106 est relié entre le nœud 110 et le nœud de référence 20. En d’autres termes, une borne du transistor 106 est reliée, de préférence connectée, au nœud 110 et une autre borne du transistor 106 est reliée, de préférence connectée, au nœud 20. La borne de commande du transistor 106 est reliée, de préférence connectée, à un circuit, non représenté à la , produisant un signal de commande T du transistor 106. Le signal de commande T est un signal périodique en créneau présentant la même fréquence et la même phase PH que celui de la source 70 ( ).

Le transistor 106 permet de ne laisser passer qu’une demi-période de la tension VOUT pour produire un signal rectifié VX sur le nœud 110. En d’autres termes, le transistor permet de détecter la phase de la tension alternative VOUT. Ceci est utile pour déterminer le signe de la différence entre les courants ISNS et IREF.

L’amplificateur d’erreur 102 comprend une résistance 108 reliée entre le nœud 110 et un nœud 114. En d’autres termes, une borne de la résistance 112 est reliée, de préférence connectée, au nœud 110 et une autre borne de la résistance 112 est reliée, de préférence connectée, au nœud 114. L’amplificateur d’erreur 102 comprend un amplificateur opérationnel 116. L’amplificateur opérationnel 116 comprend une entrée inverseuse (-) reliée, de préférence connectée, au nœud 114 et une entrée non-inverseuse (+) reliée, de préférence connectée, au nœud de référence 20. L’amplificateur opérationnel 116 comprend en outre une sortie reliée, de préférence connectée, à un nœud 118 sur lequel est appliquée la tension de sortie VSNS. L’amplificateur d’erreur 116 comprend en outre un composant 120, par exemple une résistance ou un condensateur, relié entre le nœud 114 et le nœud 118. En d’autres termes, une borne de la résistance 120 est reliée, de préférence connectée, au nœud 114 et une autre borne de la résistance 120 est reliée, de préférence connectée, au nœud 118. Si le composant 120 est une résistance, comme à la , l’amplificateur d’erreur 102 est proportionnel et si le composant 120 est un condensateur, l’amplificateur d’erreur 102 est un intégrateur.

Un avantage des modes de réalisation décrits est qu’il est possible de mesurer correctement et avec précision une tension flottante de valeur élevée ou négative avec une isolation galvanique (continue) de la source de tension mesurée VIN.

Un autre avantage des modes de réalisation décrits est que le fait de mesurer la tension flottante n’impacte pas la valeur de la tension flottante car sa charge continue est égale à zéro.

Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra qu’il est possible de combiner certaines caractéristiques de ces modes de réalisation et d’autres variantes apparaîtront à l’homme de l’art.

Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits ici est à a portée de l’homme de l’art à partir de la description fonctionnelle fournie ci-dessus.

Claims

Circuit de mesure d’une première tension (VIN) comprenant :
une première branche (40) reliée entre un premier nœud (48) et un deuxième nœud (30b), la première branche comprenant un premier condensateur en céramique (44), la première tension étant appliquée aux bornes du premier condensateur en céramique ; et
une deuxième branche (42) reliée entre le premier nœud (48) et un troisième nœud (30a), la deuxième branche comprenant un deuxième condensateur en céramique (46), identique au premier condensateur en céramique, une deuxième tension (VSNS) étant appliquée aux bornes du deuxième condensateur en céramique,
le circuit étant configuré pour modifier la valeur de la deuxième tension jusqu’à ce qu’un premier courant (IREF) traversant le deuxième nœud soit sensiblement égal à un deuxième courant (ISNS) traversant le troisième nœud.
Circuit selon la revendication 1, dans lequel les première (40) et deuxième (42) branches sont identiques l’une à l’autre.
Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la première branche (40) comprend un troisième condensateur (64) relié en série avec le premier condensateur en céramique (44) entre les premier (48) et deuxième (30b) nœuds et la deuxième branche (42) comprend un quatrième condensateur (66) relié en série avec le deuxième condensateur en céramique (46) entre les premier (48) et troisième (30a) nœuds.
Circuit selon la revendication 3, dans lequel les troisième (64) et quatrième (66) condensateurs sont identiques l’un à l’autre.
Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier nœud (48) est relié à une source (70) de tension alternative (VAC).
Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le circuit (10) comprenant un circuit de comparaison (32) relié aux deuxième (30b) et troisième (30a) nœuds, configuré pour produire une troisième tension (VOUT) représentative de la différence entre les premier (IREF) et deuxième (ISNS) courants.
Circuit selon la revendication 6, dans lequel le circuit de comparaison (32) comprend un circuit supplémentaire (72) produisant un troisième courant (IDIFF) sensiblement égal à la différence entre les premier et deuxième courants et un circuit intégrateur (74) recevant le troisième courant en entrée.
Circuit selon la revendication 7, dans lequel le circuit supplémentaire (72) comprend :
une première résistance (76) et un premier condensateur (78) reliés en parallèle entre le deuxième nœud (30b) et un quatrième nœud (80) ;
une deuxième résistance (82) et un deuxième condensateur (84) reliés en parallèle entre le troisième nœud (30a) et le quatrième nœud (80) ; et
un amplificateur opérationnel (86) comprenant une entrée inverseuse reliée au deuxième nœud, une entrée non-inverseuse reliée à un nœud de référence et une sortie reliée au quatrième nœud,
les première et deuxième résistances présentant la même valeur de résistance l’une que l’autre et les premier et deuxième condensateurs présentant la même capacité l’un que l’autre.
Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le circuit comprend un circuit de commande (28) configuré pour produire la deuxième tension (VSNS) et pour modifier la valeur de la deuxième tension en fonction de la différence entre les valeurs des premier (IREF) et deuxième (ISNS) courants.
Circuit selon la revendication 9, dans lequel le circuit de commande (28) comprend un discriminateur de phase (100) et un amplificateur d'erreur (102).
Circuit selon les revendications 5 et 10 et selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le discriminateur de phase (100) comprend une résistance (104) reliée entre un cinquième nœud (108) d’application de la troisième tension (VOUT) et un transistor (106) relié entre le cinquième nœud et un nœud de référence (20), le signal de commande du transistor étant un signal périodique binaire présentant la fréquence et la phase de la source de tension alternative.
Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la première tension est une tension flottante.
Procédé de mesure, par un circuit (10), d’une première tension (VIN), appliquée aux bornes d’un premier condensateur en céramique (44), ce procédé comprenant :
l'application d’une deuxième tension (VSNS) aux bornes d’un deuxième condensateur en céramique (46), identique au premier condensateur en céramique, le premier condensateur faisant partie d’une première branche (40) reliée entre un premier nœud (48) et un deuxième nœud (30b) et le deuxième condensateur en céramique faisant partie d’une deuxième branche (42) reliée entre le premier nœud (48) et un troisième nœud (30a);
la modification de la deuxième tension jusqu'à ce qu’un premier courant traversant le deuxième nœud soit sensiblement égal à un deuxième courant traversant le troisième nœud.
Procédé selon la revendication 13 appliqué à un circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.