FR3126074A1 - Dispositif et procédé de protection d'équipement électronique - Google Patents
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Abstract
D ispositif et procédé de protection d’équipement électronique L’invention concerne un dispositif de protection (20) d’équipement électronique configuré pour réaliser une limitation de courant électrique entre un générateur de puissance électrique et un équipement électronique consommateur de puissance électrique. Ce dispositif comporte un circuit de commande (24) connecté à un circuit de puissance (22), ledit circuit de puissance (22) comportant des semi-conducteurs de puissance, ledit circuit de puissance (22) étant adapté à être connecté en série entre le générateur (4) de puissance électrique et ledit équipement électronique. Le circuit de commande (24) comporte des modules (50, 60) de détection d’évènements, un module (90) de variation de consigne de courant et un module (100) de commande des semi-conducteurs de puissance, configuré pour fournir un signal de commande permettant de limiter le courant électrique dans le circuit de puissance (22) en fonction du signal de consigne de limitation de courant. Figure pour l'abrégé : Figure 2
Description
La présente invention concerne un dispositif de protection d’équipement électronique, configuré pour réaliser une limitation de courant électrique entre un générateur de puissance électrique et au moins un équipement électronique consommateur de puissance électrique, ainsi qu’un procédé de protection d’équipement électrique associé.
L’invention se situe dans le domaine de la protection d’équipements électroniques, et plus particulièrement dans le domaine de la protection des équipements électroniques embarqués dans des aéronefs.
Plus particulièrement, dans le domaine de l’aéronautique, une problématique importante est la protection des équipements électroniques embarqués contre les effets indirects de la foudre.
Dans le domaine de l’aéronautique, il est connu d’équiper un aéronef à structure composite d’un réseau électrique de structure ou ESN pour « electrical structure network ») pour réaliser une protection contre des surtensions notamment générées par la foudre, consistant en une métallisation externe de l’aéronef et une intégration de plan de masse à proximité des câblages des équipements électroniques embarqués. Une telle installation alourdit l’aéronef et par conséquent pénalise les performances de vol.
De plus, il existe des aéronefs de type composite sans ESN, et l’intégration d’une telle métallisation de la surface externe n’est pas envisageable. Dans ce cas, l’utilisation d’équipements électroniques standard n’est pas possible, il est alors nécessaire de concevoir des nouvelles protections internes capables de supporter une forte puissance pour les équipements électroniques, et de modifier la connectique associée, ce qui est d’une part coûteux, et d’autre part peut également entraîner des augmentations de volume et de masse.
Dans le domaine de la protection des circuits électriques on connaît l’utilisation de composants de disjonction statique (ou disjoncteurs), qui réalisent une ouverture de circuit en cas de détection de sur-intensité ou de sur-tension. On connaît notamment des associations de fusible et de composant semi-conducteur, en parallèle ou en série. Néanmoins, un remplacement de la protection après déclenchement est nécessaire, ce qui augmente le nombre d’interventions de maintenance.
L’invention a pour objet de proposer une solution de protection d’équipements électroniques, notamment embarqués sur un aéronef, remédiant aux inconvénients de l’état de la technique.
A cet effet, l’invention propose un dispositif de protection d’équipement électronique configuré pour réaliser une limitation de courant électrique entre un générateur de puissance électrique et un équipement électronique consommateur de puissance électrique. Ce dispositif comporte un circuit de commande connecté à un circuit de puissance, ledit circuit de puissance comportant des semi-conducteurs de puissance, ledit circuit de puissance étant adapté à être connecté en série entre le générateur de puissance électrique et ledit équipement électronique. Le circuit de commande comporte :
- un premier module de détection d’évènement relatif à une mise en fonctionnement du dispositif de protection et/ou de l’équipement électronique alimenté,
- un deuxième module de détection d’évènement générateur de surtension, configuré pour détecter une tension supérieure à un seuil de surtension aux bornes du circuit de puissance,
- un module de variation de consigne de courant, connecté en sortie desdits premier (50) et deuxième (60) modules de détection et configuré pour adapter un signal de consigne de limitation de courant en fonction d’un évènement détecté,
- un module de commande des semi-conducteurs de puissance, configuré pour fournir un signal de commande pour commander les semi-conducteurs du circuit de puissance permettant de limiter le courant électrique dans le circuit de puissance en fonction du signal de consigne de limitation de courant.
Avantageusement, le dispositif de protection proposé est particulièrement adapté pour la protection des équipements électroniques embarqués à bord d’un aéronef, et compatible avec des équipements électroniques standard.
Le dispositif de protection selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables.
Les semi-conducteurs de puissance sont des semi-conducteurs en carbure de silicium.
Le circuit de puissance comporte un premier bloc de transistors à semi-conducteurs de puissance et un deuxième bloc de transistors à semi-conducteurs de puissance, chaque bloc de transistors à semi-conducteurs de puissance comportant au moins un transistor, et un capteur de courant connecté entre ledit premier bloc de transistors à semi-conducteurs de puissance et ledit deuxième bloc de transistors à semi-conducteurs de puissance, lesdits blocs de transistors formant un interrupteur analogique bidirectionnel.
Le circuit de commande comporte en outre un module de conditionnement de mesure de courant, configuré pour amplifier et redresser une tension, image du courant, aux bornes du capteur de courant.
Le module de conditionnement de mesure de courant comporte un redresseur sans seuil double alternance.
Le module de commande des semi-conducteurs de puissance reçoit en entrée ladite image du courant redressée et un signal de consigne de limitation de courant fourni par le module de variation de consigne de courant, et fournit en sortie ledit signal de commande.
Le module de variation de consigne de courant comporte un pont diviseur de tension, ayant un gain ajusté en fonction des sorties desdits premier module de détection d’évènement et deuxième module de détection d’évènement.
Le premier module de détection d’évènement comporte une unité de gestion d’une phase de démarrage configurée pour limiter le courant à zéro Ampères pendant une première durée de temporisation et une unité de gestion d’un appel de courant de l’équipement électronique, configurée pour limiter le courant à une valeur prédéterminée pendant une deuxième durée de temporisation.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de protection d’équipement électronique mis en œuvre par un dispositif de protection tel que brièvement décrit ci-dessus. Ce procédé comporte :
- une détection d’un évènement relatif à une mise en fonctionnement du dispositif de protection et une limitation de courant à zéro Ampères pendant une première durée de temporisation ;
- une détection d’un évènement relatif à une mise en fonctionnement de l’équipement électronique alimenté et une limitation de courant à une valeur prédéterminée pendant une deuxième durée de temporisation ;
- une détection d’un évènement générateur de surtension et une limitation de courant à une valeur de courant maximale prédéterminée.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un système électronique embarqué comportant un générateur de puissance électrique et au moins un équipement électronique alimenté par ledit générateur, comportant un dispositif de protection tel que brièvement décrit ci-dessus connecté entre le générateur de puissance électrique et le ou les équipements électroniques.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
La illustre schématiquement un système électronique 2, par exemple embarqué à bord d’un aéronef (non représenté).
Le système électronique 2 comporte un module générateur de puissance électrique 4, qui comporte un générateur 6 et une unité de protection interne 8. Le générateur 6 est connecté d’une part à la masse 10 (référence à 0V) représentée schématiquement à la , d’autre part à l’unité de protection interne 8. L’unité de protection interne 8 est de type connu, par exemple un disjoncteur électromécanique ou statique.
Le module générateur de puissance électrique 4 est adapté à alimenter en électricité un équipement électronique 12, qui est situé en aval du module générateur 4. L’équipement électronique 12 comprend une alimentation interne 14, connectée en parallèle à un composant de protection 16 de type TVS (pour « transient voltage suppression »), de faible puissance. Le composant TVS 16 réalise un écrêtage de la tension sur la ligne 18 de distribution d’électricité en entrée de l’équipement électronique 12. Des composants TVS dits de faible puissance sont déjà intégrées dans les équipements électroniques standard embarqués sur des aéronefs à structure métallique (moins sensibles aux effets indirectes de la foudre que les aéronefs à structure composite). Le niveau de puissance des TVS dépend de l’utilisation prévue de l’équipement.
Il est proposé de connecter entre le module générateur de puissance électrique 4 et l’équipement électronique 12 un dispositif 20 de protection, décrit en détail ci-après, qui réalise une limitation de courant électrique, la limitation étant adaptée en fonction d’évènements détectés, et en particulier en fonction de détection d’évènements générateurs de surtension ou de surintensité. En particulier, le dispositif 20 de protection permet de limiter le courant en cas de surtension ponctuelle, par exemple due à la foudre.
Avantageusement, le dispositif 20 de protection réalise une fonctionnalité de limiteur de courant actif bidirectionnel, i.e. il permet de traiter des surtensions ou surintensités de polarité positive ou négative, arrivant côté module générateur de puissance électrique 4 ou côté équipement électronique 12.
De plus, avantageusement, le dispositif 20 de protection peut être placé à l’importe quel endroit entre le module générateur de puissance électrique 4 et l’équipement électronique 12.
Dans le mode de réalisation représenté schématiquement à la , le dispositif 20 de protection est placé sur la ligne 18 de distribution d’électricité, entre le module générateur 4 et l’équipement électronique 12.
Selon des variantes non représentées, le dispositif 20 de protection peut être intégré dans le module générateur de puissance électrique 4, en sortie de l’unité de protection interne 8, ou dans l’équipement électronique 12.
Selon une autre variante non représentée, le dispositif 20 de protection est placé sur la ligne 18 de distribution d’électricité, entre le module générateur 4 et une pluralité d’équipements électroniques à protéger.
Un mode de réalisation d’un dispositif 20 de protection est décrit ci-après en référence à la .
Le dispositif 20 de protection comporte un circuit de puissance 22 et un circuit de commande 24.
Avantageusement, dans un mode de réalisation, le circuit de puissance 22 est réalisé sur un substrat ou une carte de puissance, et le circuit de commande 24 est réalisé sous forme de circuit imprimé sur une carte (ou PCB pour «printed circuit board»), appelée carte de commande.
Par exemple, dans un mode de réalisation, les deux cartes sont positionnées dans un module assemblé, la carte de commande étant positionnée en mezzanine par rapport à la carte de puissance, qui est assemblée en partie basse, sur une semelle, pour favoriser les échanges thermiques.
Avantageusement, un tel module assemblé est compact, par exemple de taille 61mmx61mm.
Par exemple, la carte de puissance est réalisée via un substrat de technologie AMB (pour « Active Metal Brazing ») en utilisant une céramique de type Si3N4 (nitrure de silicium ou « silicon nitride » en anglais).
Par exemple, la carte de commande PCB est réalisée par empilement alternant des couches de FR4 (composite de résine époxyde renforcé de fibre de verre) et des couches de cuivre.
Le circuit de puissance 22 comprend une entrée N connectée à la ligne 18 de distribution côté module générateur de puissance 4, et une sortie T connectée à la ligne 18 de distribution côté équipement électronique 12.
L’entrée N et la sortie T sont associées respectivement à une première borne de connexion et une deuxième borne de connexion du dispositif 20 de protection, par exemple matérialisées par des barres d’interconnexion (ou busbar).
Dans un mode de réalisation, le dispositif 20 de protection comporte en outre une troisième borne de connexion G, pour connexion à la masse (borne de tension de référence).
Le circuit de puissance 22 comprend un capteur de courant 26, connecté entre deux blocs de transistors à semi-conducteurs de puissance 28, 30, respectivement un premier bloc à semi-conducteurs de puissance 28 connecté entre l’entrée N et le capteur de courant 26, et un deuxième bloc à semi-conducteurs de puissance 30 connecté entre le capteur de courant 26 et la sortie T.
Chaque bloc de semi-conducteurs de puissance comporte un ou plusieurs semi-conducteurs de puissance connectés selon un schéma de connexion décrit ci-après.
De plus, le circuit de puissance 22 comprend une unité 32 de protection de surtension de type TVS (pour « transient voltage suppression »), et deux unités de filtrage, respectivement une première unité de filtrage 34 en entrée, et une deuxième unité de filtrage 36 en sortie, chaque unité de filtrage réalisant un filtrage LC permettant d’amortir des oscillations provoquées par les éléments parasites de câblage de la ligne 18 de distribution d’électricité.
La illustre un mode de réalisation détaillé d’un circuit de puissance 22, comportant cinq transistors à semi-conducteurs de puissance M1, M2, M3, M4 et M5, formant un interrupteur analogique bi-directionnel.
De préférence, les transistors M1, M2, M3, M4, M5 sont des transistors à effet de champ MOSFET, et plus particulièrement des transistors MOSFET en carbure de silicium (SiC).
Le premier bloc 28 à semi-conducteurs de puissance est formé des transistors M1 à M4, le deuxième bloc 30 à semi-conducteurs de puissance est formé du transistor M5.
Le capteur de courant 26 est réalisé par une résistance Rsh.
La première unité de filtrage 34 comprend une résistance R1 et deux capacités C1, C2 connectées en série.
La deuxième unité de filtrage 36 comprend une résistance R2 et un capacité C3 connectées en série.
L’unité 32 de protection de surtension TVS comprend six composants TVS connectés en série.
Plus généralement, une telle unité de protection de surtension TVS comporte un nombre Q de composants TVS en série, le nombre Q variant entre par exemple entre 2 et 10.
Le nombre Q est notamment choisi en fonction de la puissance de l’équipement électronique à protéger. Plus le nombre Q est élevé, moins d’énergie est envoyée vers l’équipement à protéger, mais bien entendu, plus l’encombrement est élevé. Le mode de réalisation proposé à six composants permet d’obtenir un bon équilibre entre protection et encombrement.
Les transistors respectifs M1 à M5 sont commandés par le circuit de commande 24, par un signal de commande sur leurs grilles respectives, notées G_MOS, comme expliqué plus en détail ci-après.
Le circuit de commande 24 comprend une unité interne d’alimentation électrique 40, connectée à la ligne 18 de distribution d’électricité, permettant d’autoalimenter le dispositif 20 de protection à partir de la ligne de distribution protégée.
L’unité interne d’alimentation 40 comporte une unité de protection interne 42 et un convertisseur 44. L’unité de protection interne 42 comprend par exemple une diode anti-retour, un écrêteur permettant de protéger l’alimentation 40 des transitoires, un limiteur de courant bidirectionnel et un composant TVS.
Le convertisseur 44 est par exemple de type « Flyback », permettant de générer des tensions d’alimentation utiles pour les modules internes, représentées schématiquement par 4 branches du convertisseur 44, par exemple des tensions d’alimentation de +5V, -5V flottant, +5V flottant et +15V flottant.
Il est entendu par tension flottante (en anglais « floating voltage ») une tension qui n’est pas référencée à la masse 0V. Ces tensions flottantes sont utilisées pour piloter les semi-conducteurs de puissance.
Le convertisseur 44 intègre une réserve d’énergie, par exemple sous forme d’un banc de condensateurs localisé en entrée de l’alimentation flyback. Le circuit de commande 24 comprend en outre :
- un premier module de détection d’évènement 50, configuré pour détecter un évènement relatif à une mise en fonctionnement du dispositif de protection ou de l’équipement électronique aval,
- un deuxième module de détection d’évènement 60, configuré pour détecter un évènement générateur de surtension (e.g. détection de foudre),
- un module 80 de conditionnement de la mesure de courant,
- un module 90 de variation de consigne de courant et
- un module 100 de commande des semi-conducteurs de puissance du circuit de puissance 22.
Le premier module de détection d’évènement 50 comporte respectivement une unité 52 de gestion d’une phase de démarrage (e.g. mise en fonctionnement du dispositif 20 de protection) et une unité 54 de gestion d’un appel de courant, par exemple lors de la mise en fonctionnement de l’équipement électronique aval 12.
L’unité 52 de gestion d’une phase de démarrage est configurée pour limiter le courant à 0 Ampère pendant une première durée de temporisation Tm(ou en d’autres termes, exercer une fonction d’interrupteur pendant Tm). Avantageusement, cela permet d’établir les alimentations internes du dispositif 20 de protection avant de rendre ce dispositif passant.
L’unité 54 de gestion d’un appel de courant permet de limiter le courant à une valeur prédéterminée IINRUSHpendant une deuxième durée de temporisation prédéterminée TINRUSH. Par exemple, Tm= 10 ms, Tinrush= 5ms.
Le deuxième module de détection d’évènement 60 comporte une unité 62 de mesure des tensions aux bornes du dispositif 20 de protection, respectivement une tension UNGentre la borne d’entrée et la masse et une tension de sortie UTGentre la borne de sortie et la masse.
Le deuxième module de détection d’évènement 60 comporte en outre une unité 64 configurée pour limiter le courant à une valeur de courant maximale IF si l’une ou l’autre des tensions mesurées dépasse un seuil de surtension prédéterminé, respectivement un seuil maximum et un seuil minimum, par exemple de l’ordre de +70V / -70V sur un réseau 28VDC. Ces seuils peuvent varier en fonction de la tension du réseau à protéger.
La est un exemple de circuit permettant de réaliser le deuxième module de détection d’évènement 60.
Le circuit de la comporte un opto-coupleur 61 connecté en parallèle à deux sous-circuits 63, 65, le premier sous-circuit 63 étant connecté à l’entrée N et le deuxième sous-circuit 65 étant connecté à la sortie T du circuit de puissance.
Les sous-circuits 63, 65 de la sont utilisés pour détecter la présence de foudre, ou plus généralement d’une surtension.
Chaque sous-circuit 63, 65 comprend une partie qui effectue une mesure de la tension, correspondant à une mise en œuvre de l’unité 62, respectivement de la tension à l’entrée N (circuit 63) et à la sortie T (circuit 65) du dispositif de protection 20.
Les transistors Q1, Q3 et Q2, Q4 effectuent la détection de la foudre et la limitation de courant (mise en œuvre de l’unité 64), les transistors changeant d’état lorsque la tension mesurée dépasse le seuil maximum (ou est en dessous du seuil minimum) décrit ci-dessus, ce qui entraîne un changement d’état de l’opto-coupleur. L’opto-coupleur 61 est utilisé pour assurer une transmission de signal entre le circuit de détection de la foudre 60 (référencé à la masse 0V) et le module 90 de variation de consigne de courant, qui commande le module 100 de commande des semi-conducteurs de puissance (référencé à la masse flottante), en assurant une isolation galvanique entre ces deux circuits.
Le module 80 de conditionnement est en charge d’amplifier et de redresser la tension, image du courant, aux bornes du capteur de courant 26.
Ce module 80 comprend, dans un mode de réalisation, un amplificateur de mesure 82 et une unité 84 de redressement, le signal redressé obtenu étant transmis en entrée du module 100 de commande des semi-conducteurs de puissance.
Dans un mode de réalisation, l’amplificateur de mesure 82 est réalisé en deux sous-étages, un amplificateur différentiel et un amplificateur non-inverseur, afin de garder une bande passante adaptée pour un déclenchement de la protection suffisamment rapide, par exemple une bande passante de l’ordre de 1 à 5 MHz.
L’unité 84 est par exemple réalisée sous forme d’un redresseur sans seuil double alternance, afin d’obtenir un signal redressé (ou valeur absolue du signal), image du courant redressé, qui est indépendant de la polarité. Ainsi, avantageusement, une protection bidirectionnelle est réalisée, indépendamment de la polarité du courant mesuré.
Le module 90 de variation de consigne de courant est configuré pour adapter un signal de consigne de limitation de courant en fonction d’évènements détectés par les modules de détection d’évènement 50 et 60. Dans un mode de réalisation, le module 90 fournit en sortie un signal de consigne de limitation de courant qui a une tension fixée par un pont diviseur de tension dont le gain est ajusté en fonction d’évènements détectés.
La illustre un circuit permettant de réaliser le module 90 de variation de consigne de courant dans un mode de réalisation.
Le module 90 comporte, dans ce mode de réalisation, une entrée 91 en provenance du deuxième module de détection 60. La valeur du signal de consigne de limitation en courant est fixée grâce à un pont diviseur de tension comme décrit ci-après. Le module 50 permet d’adapter la valeur de ce signal en faisant varier le gain du pont diviseur de tension.
Le module 90 comporte un pont diviseur de tension 94, un premier circuit RC 95 permettant de régler la première durée de temporisation (phase de démarrage), comportant respectivement une capacité C2 et une résistance R6, et un deuxième circuit RC 96, permettant de régler la deuxième durée de temporisation pour la mise en fonctionnement de l’équipement électronique alimenté, comportant respectivement une capacité C3 et une résistance R5.
Les composants respectifs C2, R6 et C3, R5 permettent de régler la première durée de temporisation Tmet deuxième durée de temporisation TINRUSHen lien avec les évènements de mise en fonctionnement du dispositif de protection et d’appel de courant de l’équipement électronique alimenté.
La temporisation est réalisée grâce à la charge d’un circuit RC, la durée de la temporisation pouvant être réglée en modifiant la constante de temps du circuit RC.
Lorsque la tension aux bornes du condensateur est supérieure au seuil de commutation du transistor, un transistor bipolaire (Q1 ou Q2) commute ce qui modifie le gain du pont diviseur de tension qui fixe la valeur du signal de consigne de limitation en courant.
Le module 90 comporte en outre un amplificateur opérationnel différentiel 97, qui fournit en sortie le signal de consigne de limitation de courant « Consigne_I » qui est transmis en entrée du module 100 de commande des semi-conducteurs de puissance du circuit de puissance 22.
La consigne de limitation en courant peut varier entre 0 et 5V suivant les événements détectés.
Le module 100 de commande des semi-conducteurs de puissance du circuit de puissance 22 comprend un amplificateur différentiel 102 et un amplificateur en courant 104.
Il reçoit en entrée le signal de consigne de limitation de courant, fourni par le module 90 de variation de consigne de courant et le signal redressé, image du courant redressé, fourni par le module 80 de conditionnement, et génère le signal de commande des semi-conducteurs de puissance du circuit de puissance 22. Ainsi, une limitation du courant dans le circuit de puissance 22 à un niveau contrôlé par le signal de consigne de limitation de courant est obtenue.
Un exemple de circuit permettant de réaliser le module 100 de commande des semi-conducteurs est illustré à la .
Ce circuit est constitué d’un amplificateur différentiel 102 qui génère la tension du signal de commande des semi-conducteurs et d’un amplificateur de courant 104 qui fournit le courant nécessaire à la commande des semi-conducteurs. L’amplificateur de courant peut avoir un gain typiquement compris entre 50 et 150. L’amplificateur différentiel peut avoir un gain typiquement comprise entre 5 et 20.
La est un synoptique d’un procédé de protection mis en œuvre par un dispositif de protection 20 selon un mode de réalisation.
Lors du démarrage du dispositif de protection, un évènement de mise en fonctionnement est détecté, et le mode de fonctionnement correspondant ou « mode démarrage » est appliqué (étape 150): la consigne de limitation de courant est à 0A pendant la première durée de temporisation Tm.
Le procédé comprend aussi une étape 160, mise en œuvre en cas de détection d’un évènement d’appel de courant de l’équipement électronique alimenté, auquel cas la consigne de limitation de courant est fixée à la valeur prédéterminée IINRUSH(et donc le courant est limité à IINRUSH) pendant la deuxième durée de temporisation TINRUSH(mode de fonctionnement « appel de courant »). Par exemple, la valeur prédéterminée de courant IINRUSHest de 37,5 ampère maximum pour un équipement consommant 7,5A nominal.
En mode de fonctionnement nominal 170, i.e. si aucun des évènements mentionnés ci-dessus n’a été détecté, la consigne de limitation de courant est fixée à ICC, valeur de courant nominale des transistors à semi-conducteurs de puissance du circuit de puissance 22.
Pendant toute la durée de fonctionnement du dispositif de protection, plusieurs vérifications sont effectuées, en particulier pour détecter (étape 180) un évènement générateur de surtension, i.e. présence de foudre, par vérification de la présence d’une tension supérieure au seuil de surtension prédéterminé. La limitation du courant à une valeur de courant maximale IFest appliquée (étape 190), par exemple de l’ordre de 1 ampère, cette valeur est liée à la quantité d’énergie dissipable par la technologie des semi-conducteurs de puissance utilisés.
Par ailleurs, le dispositif de protection assure une limitation permanente du courant à une valeur Icc, ce qui permet une protection permanente, y compris en cas de présence d’un court-circuit, en attendant une détection de court-circuit (étape 200) et une prise en charge par le dispositif de protection interne 8 du module générateur de puissance (étape 210).
En cas de déclenchement de la protection interne 8, le dispositif de protection 20 est arrêté (étape 230), et l’équipement électronique aval est arrêté (étape 240).
Il est également vérifié (étape 220) si une coupure du réseau d’électricité survient pendant une troisième durée supérieure ou égale à une durée de coupure prédéterminée, par exemple de l’ordre de 50 ms. En cas de vérification positive à l’étape 220, le dispositif de protection 20 est arrêté (étape 230), et l’équipement électronique aval est arrêté (étape 240).
Avantageusement, le dispositif de protection proposé est bidirectionnel, en d’autres termes il est capable de limiter le courant, quel que soit le sens du courant qui le traverse. De plus, la protection est avantageusement basée sur des composants actifs (semi-conducteurs de puissance MOSFETs, capables d'augmenter la puissance d'un signal).
Claims (11)
- Dispositif de protection (20) d’équipement électronique configuré pour réaliser une limitation de courant électrique entre un générateur (4) de puissance électrique et un équipement électronique (12) consommateur de puissance électrique, caractérisé en ce qu’il comporte :
- un circuit de commande (24) connecté à un circuit de puissance (22), ledit circuit de puissance (22) comportant des semi-conducteurs de puissance (M1, M2, M3, M4, M5), ledit circuit de puissance (22) étant adapté à être connecté en série entre le générateur (4) de puissance électrique et ledit équipement électronique,
- ledit circuit de commande (24) comportant :
- un premier module (50) de détection d’évènement relatif à une mise en fonctionnement du dispositif de protection et/ou de l’équipement électronique alimenté,
- un deuxième module (60) de détection d’évènement générateur de surtension, configuré pour détecter une tension supérieure à un seuil de surtension aux bornes du circuit de puissance (22),
- un module (90) de variation de consigne de courant, connecté en sortie desdits premier (50) et deuxième (60) modules de détection et configuré pour adapter un signal de consigne de limitation de courant en fonction d’un évènement détecté,
- un module (100) de commande des semi-conducteurs de puissance, configuré pour fournir un signal de commande pour commander les semi-conducteurs du circuit de puissance (22) permettant de limiter le courant électrique dans le circuit de puissance (22) en fonction du signal de consigne de limitation de courant.
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits semi-conducteurs de puissance (M1, M2, M3, M4, M5) sont des semi-conducteurs en carbure de silicium.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le circuit de puissance (22) comporte un premier bloc (28) de transistors à semi-conducteurs de puissance et un deuxième bloc (30) de transistors à semi-conducteurs de puissance, chaque bloc (28, 30) de transistors à semi-conducteurs de puissance comportant au moins un transistor, et un capteur de courant (26) connecté entre ledit premier bloc (28) de transistors à semi-conducteurs de puissance et ledit deuxième bloc (30) de transistors à semi-conducteurs de puissance, lesdits blocs de transistors formant un interrupteur analogique bidirectionnel.
- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le circuit de commande (24) comporte en outre un module (80) de conditionnement de mesure de courant, configuré pour amplifier et redresser une tension, image du courant, aux bornes du capteur de courant (26).
- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel ledit module (80) de conditionnement de mesure de courant comporte un redresseur sans seuil double alternance.
- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le module de commande (100) des semi-conducteurs de puissance reçoit en entrée ladite image du courant redressée et un signal de consigne de limitation de courant fourni par le module (90) de variation de consigne de courant, et fournit en sortie ledit signal de commande.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module (90) de variation de consigne de courant comporte un pont diviseur de tension (94), ayant un gain ajusté en fonction des sorties desdits premier module (50) de détection d’évènement et deuxième module (60) de détection d’évènement.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier module (50) de détection d’évènement comporte une unité (52) de gestion d’une phase de démarrage configurée pour limiter le courant à zéro Ampères pendant une première durée de temporisation et une unité (54) de gestion d’un appel de courant de l’équipement électronique (12), configurée pour limiter le courant à une valeur prédéterminée pendant une deuxième durée de temporisation.
- Procédé de protection d’équipement électronique mis en œuvre par un dispositif de protection conforme aux revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il met en œuvre :
- une détection (150) d’un évènement relatif à une mise en fonctionnement du dispositif de protection et une limitation de courant à zéro Ampères pendant une première durée de temporisation ;
- une détection (160) d’un évènement relatif à une mise en fonctionnement de l’équipement électronique alimenté et une limitation de courant à une valeur prédéterminée (IINRUSH) pendant une deuxième durée de temporisation ;
- une détection (180) d’un évènement générateur de surtension et une limitation de courant à une valeur de courant maximale (IF) prédéterminée.
- Procédé selon la revendication 9, comportant en outre une limitation de courant à une valeur de courant nominale prédéterminée (ICC) en mode de fonctionnement nominal.
- Système électronique embarqué comportant un générateur de puissance électrique (4) et au moins un équipement électronique (12) alimenté par ledit générateur, comportant un dispositif de protection (20) conforme aux revendications 1 à 8 connecté entre le générateur de puissance électrique et le ou les équipements électroniques.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| FR2108477A FR3126074A1 (fr) | 2021-08-04 | 2021-08-04 | Dispositif et procédé de protection d'équipement électronique |
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Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2108477 | 2021-08-04 | ||
| FR2108477A FR3126074A1 (fr) | 2021-08-04 | 2021-08-04 | Dispositif et procédé de protection d'équipement électronique |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3126074A1 true FR3126074A1 (fr) | 2023-02-10 |
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ID=79019043
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| EP2945241A1 (fr) * | 2014-05-13 | 2015-11-18 | LSIS Co., Ltd. | Limiteur de courant de défaut |
| US20200036375A1 (en) * | 2017-03-20 | 2020-01-30 | Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. | Intelligent Power Module Control Method for Resonant Converter |
| US20200373754A1 (en) * | 2017-01-11 | 2020-11-26 | Caly Technologies | Device for protecting electrical equipment |
-
2021
- 2021-08-04 FR FR2108477A patent/FR3126074A1/fr active Pending
-
2022
- 2022-08-04 WO PCT/EP2022/071959 patent/WO2023012279A1/fr unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2945241A1 (fr) * | 2014-05-13 | 2015-11-18 | LSIS Co., Ltd. | Limiteur de courant de défaut |
| US20200373754A1 (en) * | 2017-01-11 | 2020-11-26 | Caly Technologies | Device for protecting electrical equipment |
| US20200036375A1 (en) * | 2017-03-20 | 2020-01-30 | Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. | Intelligent Power Module Control Method for Resonant Converter |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023012279A1 (fr) | 2023-02-09 |
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