WO2016202452A1 - Dispositif de detection de court-circuit d'un pont en h - Google Patents

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connector
track
terminal
short circuit
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Christian PRADELLES
Julien MOURET
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Aumovio France SAS
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Continental Automotive Technologies GmbH
Continental Automotive France SAS
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
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    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0416—Connectors, terminals

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting a short circuit of an H-bridge.
  • the present invention finds a particularly advantageous, although in no way limiting, application in the short-circuit detection devices of H-bridges embedded in vehicles. and driving a load, such as an actuator.
  • This type of protective devices is, for example, advantageously embedded in motor vehicles where H-bridges include injectors type loads or even self-synchronous motors.
  • a short circuit detection device of an H bridge comprises a printed circuit, also called PCB (abbreviation of the English expression "Printed Circuit Board”), provided with conductive tracks. At least two of these tracks connect the input and the output of the H bridge respectively to a power supply and to an electrical ground.
  • PCB abbreviation of the English expression "Printed Circuit Board”
  • One way of detecting a short circuit of an H-bridge is typically to indirectly measure currents flowing upstream and downstream respectively of the input and output of the H-bridge.
  • indirect measurement is meant here one or more electrical potential measurements at the terminals of elements having a resistance to the passage of the current passing through them.
  • said device generally comprises resistive elements, such as for example measurement shunts, arranged at the input and output of the H bridge, crossed by the current delivered by the power supply, and connected to means for measuring electrical potentials. at the terminals of said resistive elements.
  • a short circuit detection device of an H bridge generally comprises at least two amplifiers adapted to compare the respective electrical potentials across said resistive elements. Consequently, the more H-bridges to be controlled in a printed circuit, the greater the number of resistive elements and measuring means. Therefore, such a detection device imposes, in addition to a non-negligible printed circuit surface relative to the environment in which it is embedded, a complex routing scheme because of the many electronic components and resistive elements necessary for its operation.
  • resistive elements such as measurement shunts in series with the input and the output of the H bridge results in losses of efficiency with respect to the power actually delivered by the power supply, and intended primarily to the operation of the load of the bridge in H. It is also added that the measurement of electrical potentials across measurement shunts is a non-trivial operation because requiring a minimum of precision.
  • the present invention aims to remedy all or part of the disadvantages of the prior art, including those described above, by proposing a solution that allows for H-half-bridge short circuit detection devices, and having a simple routing scheme limiting the printed circuit surface to be used as well as being adapted to avoid the use of measurement shunts in series with the input and output of the H-bridge.
  • the invention relates to a short circuit detection device of an H bridge, said device comprising a printed circuit provided with conductive tracks and comprising:
  • said device comprises means for measuring two electrical potentials at two different points of said first multi-pin connector, as well as two electrical potentials at two different points of said second multi-pin connector, and processing means configured to detect a short-circuit.
  • the H-bridge by comparing the electrical potentials measured respectively on the first multi-pin connector and the second multi-pin connector.
  • the short circuit detection device of an H-bridge may further comprise one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination.
  • the measuring means comprise, at the level of the first connection zone, a first contact zone and a second contact zone electrically insulated from each other on the printed circuit, said first contact area and said second contact area being respectively connected to the supply track and a first measurement track, and being intended to be respectively connected to different pin points of the first connector.
  • the measuring means comprise, at the level of the second connection zone, a first contact zone and a second contact zone electrically insulated from each other on the printed circuit, said first zone contact and said second contact area being respectively connected to the ground track and a second measurement track, and being intended to be respectively connected to different pin points of the second connector.
  • said processing means comprise a first, a second and a third voltage comparator, each voltage comparator comprising two input terminals and an output terminal, and being adapted to move from one high logic state at a low logic state, and vice versa, when the voltage in absolute value between its two input terminals is greater than a predefined threshold value,
  • said first and second voltage comparators being configured to be:
  • said third comparator being configured to be in the logic low state and the logic high state when the first and second comparators are respectively in two distinct logic states and in the same logic state.
  • said first, second and third voltage comparators are first, second and third operational amplifiers each comprising an output terminal, an inverting input terminal and a non-inverting input terminal.
  • two auxiliary resistors are respectively arranged between the output terminal and the inverting input of the first and second amplifiers.
  • a return resistor is arranged between the H bridge and the ground track.
  • FIG. 1 a schematic representation of an exemplary embodiment of a short circuit detection device of a bridge in H.
  • FIG. 1 schematically represents an exemplary embodiment of a device for detecting the short circuit of an H bridge.
  • Said detection device comprises a printed circuit provided with conductive tracks.
  • Said conductive tracks are separated by an insulating material.
  • said conductive tracks are being made of copper and separated by an epoxy polymer.
  • Said printed circuit comprises a feed track 13 connecting the H-bridge to a first connection zone 14 intended to be connected to a first multi-pin connector 12 connected to a power supply terminal 2 of a power source 1.
  • said first multi-pin connector 12 comprises an input, in the form of a plug, connected to the power supply terminal 2 of the power source 1 by means of a power cable inserting in said input form.
  • Said printed circuit also comprises a ground track 17 connecting the H-bridge to a second connection zone 18 intended to be connected to a second multi-pin connector 16 connected to a reference terminal 3 of the power source 1.
  • Said terminal of reference is further connected to an electric mass 4 corresponding to an electrical reference potential.
  • said second multipin connector 16 comprises an output, in the form of a plug, connected to the reference terminal 3 of the power source 1 by means of a ground cable inserted into said exit record.
  • the printed circuit is embedded in a motor vehicle (not shown).
  • Said power source 1 is the battery of said motor vehicle, said electric mass 4 being for example the metal casing of the motor vehicle.
  • the H-bridge comprises two supply branches 5, 6 connected in parallel between the supply source 1 and the electrical ground 4.
  • Each supply branch 5, 6 has a mid-point 7, 8 connected to a terminal of FIG. a load 9, said load 9 being intended to be traversed by the current delivered by the power source 1.
  • said load 9 is an injector actuator.
  • H-bridge short-circuit is meant here that one of the midpoints 7, 8 of the bridge H is directly connected either to the power supply terminal 2 of the power source 1 in the case of a short circuit to the power supply or to the reference terminal 3 of the power source 1 in the case of a short circuit to ground.
  • Each supply branch 5, 6 of the H-bridge comprises two MOSFET transistors 51, 52, 61, 62 (acronym for "metal-oxide-semiconductor field-effect transistor") arranged on either side of the mid-point 7, 8 of said supply branch 5, 6.
  • Each MOSFET transistor of the H-bridge is intended to switch from a state to a blocked state by means of a control module (not shown), such as for example a microcontroller.
  • each supply branch 5, 6 comprises a N-channel, drain and source-type transistor 51, 61 respectively connected to said entry point 10 of the H-bridge and to the mid-point 7, 8 of said supply branch 5, 6, as well as a N-channel drain and source MOSFET transistor 52, 62 respectively connected to the mid-point 7, 8 of said supply branch 5, 6 and to said output point 1 1 of the H-bridge.
  • said track of FIG. power supply 13 and said ground track 17 respectively connect said first multi-pin connector 12 to the point of entry 10 of the H-bridge and said second multi-pin connector 16 to the exit point 11 of the H-bridge.
  • the detection device comprises means for measuring two electrical potentials at two different points of said first multi-pin connector 12, as well as two electrical potentials at two different points of said second multi-pin connector 16.
  • the measuring means comprise, at the level of the first connection zone 14, a first contact zone 141 and a second electrically isolated contact zone 142. one of the other on the printed circuit, said first contact zone 141 and said second contact zone 142 being respectively connected to the feed track 13 and to a first measuring track 15, and being intended to be respectively connected to pin points different from the first connector 12.
  • the measuring means also comprise, at the level of the second connection zone 18, a first contact zone 181 and a second contact zone 182 electrically insulated from one another on the circuit, said first contact zone 181 and said second contact zone 182 being respectively connected to the ground track 17 and to a second track of 19, and being intended to be respectively connected to different pin points of the second connector 16.
  • first 12 and second 16 multi-pin connectors respectively have an intrinsic resistance representative of their ability to oppose the passage of the current of the power source 1, this because of the materials constituting them but also, for example , in the manner in which their respective pins are connected to the printed circuit tracks (by welding, clipping, etc.). Therefore, as soon as the current flows between two different points of one of the multi-pin connectors, there appears an electrical potential difference between these two points, said potential difference being a function of the intrinsic resistance of said connector.
  • the detection device further comprises processing means configured to detect a short circuit of the H-bridge by comparing the electrical potentials measured respectively on the first multi-pin connector 12 and on the second multi-pin connector 16.
  • said processing means comprise a first 20, a second 30 and a third 40 voltage comparators.
  • Each voltage comparator 20, 30, 40 has two input terminals and an output terminal, and is adapted, on the one hand, to perform arithmetic operations between electrical signals routed to each of its input terminals. , as well as on the other hand to go from a high logic state to a low logic state, and vice versa, when the voltage in absolute value between its two input terminals is greater than a predefined threshold value.
  • the output terminal of each voltage comparator has a high or low electric potential depending on whether said comparator is respectively in the high logic state or in the low logic state, said high potential being greater than said low potential.
  • said first 20 and second 30 voltage comparators are configured to be:
  • said third comparator 40 being configured to be in the logic low state and the logic high state when the first 20 and second comparators are respectively in two distinct logic states and in the same logic state.
  • said voltage comparators comprise a first operational amplifier 20, a second operational amplifier 30 and a third operational amplifier 40 each comprising an output terminal 21, 31, 41, an inverting input terminal 22, 32, 42 and a non-inverting input terminal 23, 33, 43.
  • the first 20 and second 30 operational amplifiers are supplied with voltages d supply, equal to each other in absolute value and also equal in absolute value to said threshold value.
  • the first 20 and second 30 operational amplifiers are configured to operate in linear mode (thus corresponding to the low logic state in this example) when the H bridge is not short-circuited. They are also adapted to operate in saturation mode (corresponding to the high logic state in this example) when the H bridge is short-circuited.
  • the third operational amplifier 40 for its part, is configured to function as a threshold comparator in saturation mode.
  • the inverting input terminal 22 of the first amplifier 20 is connected to a first node 24, said first node 24 being connected to the supply track 13 and to the ground track 17 by means of two electrically isolated tracks respectively between they each comprise a resistor 70 of the same value R.
  • the non-inverting input terminal 23 of the first amplifier 20, for its part, is connected to a second node 25, said second node 25 being connected to the first 15 and second 19 measuring tracks by means of two tracks electrically insulated from each other and each having a resistor 70 of the same value R.
  • the inverting input terminal 32 of the second amplifier 30 is connected to a third node 34, said third node 34 being connected to the first 15 and second 19 measurement tracks by means of two tracks electrically insulated from each other and each comprising a resistor 70 of the same value R.
  • the non-inverting input terminal 33 of the second amplifier 30, for its part, is connected to a fourth node 35, said fourth node 35 being connected to the feed track 13 and the ground track 17 by means of two tracks respectively electrically insulated from each other and each having a resistor 70 of the same value R.
  • the inverting input terminal 42 of the third amplifier 40 is connected to a fifth node 44, said fifth node 44 being connected to the respective output terminals 21, 31 of the first 20 and second 30 operational amplifiers by means of two tracks respectively electrically insulated from each other and each comprising a resistor 70 of the same value R.
  • the non-inverting input terminal 43 of the third amplifier 40 is connected to a sixth node 45, said sixth node 45 being connected to an electrical source 46 of potential selected equal to half of said threshold value.
  • the output terminal 41 of the third amplifier 40 is intended to be connected to a processing module (not shown).
  • Said processing module comprises a set of means configured in software (specific computer program product) and / or hardware (FPGA, PLD, ASIC, etc.) for firstly measuring the potential of said output terminal 41, and other part control the control module of each MOSFET transistor of the H bridge.
  • two additional resistances 71, 72 are respectively arranged between the output terminal 21, 31 and the inverting input 22, 32 of the first 20 and second 30 amplifiers.
  • Such resistor arrangements are known to the person skilled in the art because they make it possible to modulate the voltages of the respective output terminals 21, 31 of said first 20 and second 30 amplifiers.
  • a so-called “return” resistor 73 is arranged between the H-bridge and the ground track 17, said return resistor 73 being adapted to limit any electrical flow returning to the second connector 16, and therefore to the electrical ground 4.
  • Such a configuration of the first 14 and second 18 connection zones, as well as measurement means, is advantageous because it allows the first 15 and second 19 measurement tracks to have the same potential as the supply terminal 2 of the source respectively. supply 1 and the electrical ground 4.
  • the current delivered by the power source 1, and routed to the respective inputs of the first connector 12 and the second connector 16 does not flow from said inputs to respectively the second contact zone 142 of the first connection zone 14 and the second contact zone 182 of the second connection zone 18.
  • said second contact zone 142 of the first connection zone 14 (respectively second contact zone 182 of the second connection zone 18) is connected, by means of the first measurement track 15 (respectively second measurement track 19), to the first 20 and second 30 amplifiers whose respective input resistors are infinite.
  • the electrical potential of the pin of the first connector 12 connected to the second contact zone 142 of the first connection zone 14 is identical to that of the power supply terminal 2 of the power source 1 (respectively of the electrical ground 4).
  • the current delivered by the power source 1 flows between the first connector 12 and the H bridge (respectively the H bridge and the second connector 16) by means of the feed track 13 (respectively of the track mass 17).
  • This flow of current is accompanied by a potential drop between the input of the first connector 12 (respectively the second connector 16) and the first contact area 141 of the first connection area 14 (respectively the first contact area 181 of the second connection area 18) due to the intrinsic resistance of said first connector 12 (respectively said second connector 16).
  • the potential of the supply track 13 (respectively of the ground track 17) is lower than the potential of the supply terminal 2 (respectively greater than the potential of the electrical ground 4).
  • the potentials of the first node 24 and the fourth node 35 are equal to half the sum of the respective potentials of the feed track 13 and the ground track 17.
  • the potentials of the second node 25 and the third node 34 are equal to half the sum of the respective potentials of the first measurement track 15 and the second measurement track 19.
  • the potential difference between the supply track 13 and the power supply terminal 2 of the power source 1 is substantially equal to the potential difference between the ground track 17 and the reference terminal 3 of the power source 1.
  • the first 12 and second 16 connectors are traversed by the same current and have substantially identical intrinsic resistances. Consequently, the respective input terminals of the first 20 and second 30 amplifiers are substantially all at the same potential, so that their respective output terminals 21, 31 have a substantially zero potential and that said first 20 and second 30 amplifiers are at the same voltage. the logical state low.
  • the inverting input terminal 42 of the third amplifier 40 has a low potential. Therefore, the output terminal 41 of said third amplifier 40 is at high potential.
  • the output terminals 21, 31 of the first 20 and second 30 amplifiers respectively have a low potential and a high potential, so that the inverting input terminal 42 of the third amplifier 40 has a high potential.
  • the input terminals of the third amplifier 40 are therefore all at the same high potential, so that the output terminal 41 of said third amplifier 40 has a low potential.
  • the configuration of the detection device is advantageous insofar as it makes it possible to detect a short circuit of the H-bridge by means of the measurement of a low potential at the output of the third amplifier 40.
  • this detection of a short circuit is achieved thanks in particular to the use and configuration of the first 12 and second 16 connectors that can also be used to perform other functions than those related to short circuit detection.
  • no additional components, such as measurement shunts, are to be added by the skilled person in series entries and exits of the bridge in H.
  • the device as described in the present application is adapted to the short-circuit detection of a plurality of H bridges connected in parallel between the feed track 13 and the ground track 17.
  • the first 20, second 30 and third 40 voltage comparators have the function of controlling that the current flowing in the first connector 12 is equal to the current flowing in the second connector 16, this independently of the way in which said current is distributed. in electronic components arranged between said feed track 13 and said ground track 17.
  • Such a configuration of the measuring means therefore advantageously simplifies the routing of the printed circuit and minimizes the surface thereof.
  • first amplifier 20 (respectively second amplifier 30) whose inverting input 22 (respectively 32) is connected to the supply track 13 and the ground track 17 (respectively to the first 15 and second 19 measurement tracks, and whose non-inverting input 23 (respectively 33) is connected to the first 15 and second 19 measurement tracks (respectively to the feed track 13 and the ground track 17).
  • first 20 and second 30 amplifiers whose respective input terminals are inverted with respect to their connections to the tracks of the printed circuit.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H, ledit dispositif comportant un circuit imprimé comportant une piste d'alimentation (13) reliant le pont en H à une première zone de connexion (14) destinée à être connectée à un premier connecteur multibroche (12) relié à une borne d'alimentation (2) d'une source d'alimentation (1), et une piste de masse (17) reliant le pont en H à une deuxième zone de connexion (18) destinée à être connectée à un deuxième connecteur multibroche (16) relié à une borne de référence (3) de la source d'alimentation. En outre, ledit dispositif comprend des moyens de mesure de deux potentiels en deux points différents dudit premier connecteur, ainsi que de deux potentiels en deux points différents dudit deuxième connecteur, et des moyens de traitement configurés pour détecter un court-circuit du pont en H par comparaison desdits potentiels.

Description

Dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H
La présente invention concerne un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans les dispositifs de détection de court-circuit de ponts en H embarqués dans des véhicules automobiles et pilotant l'alimentation d'une charge, telle qu'un actionneur.
Actuellement, il existe différents dispositifs de détection de court-circuit d'un pont en H, ce dernier étant configuré pour qu'un courant déterminé circule d'une borne à une autre d'une charge agencée en son centre afin de polariser ladite charge. En effet, il importe d'être en mesure de détecter ce type de défaut en vue de protéger et de préserver l'intégrité de ladite charge, mais aussi de différents composants électroniques reliés au pont en H par l'intermédiaire de pistes conductrices, tels que des connecteurs ou des modules de commande.
Ce type de dispositifs de protection est, par exemple, avantageusement embarqué dans des véhicules automobiles où des ponts en H comportent des charges de type injecteurs ou bien encore des moteurs autosynchrones.
De manière conventionnelle, un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H comporte un circuit imprimé, encore appelé PCB (abréviation de l'expression anglaise « Printed Circuit Board »), pourvu de pistes conductrices. Au moins deux de ces pistes relient l'entrée et la sortie du pont en H respectivement à une alimentation électrique et à une masse électrique.
Un moyen de détecter un court-circuit d'un pont en H consiste typiquement à mesurer de manière indirecte des courants circulant en amont et en aval respectivement de l'entrée et de la sortie du pont en H. Par mesure indirecte, on entend ici une ou des mesures de potentiels électriques aux bornes d'éléments présentant une résistance au passage du courant les traversant. A cet effet, ledit dispositif comporte généralement des éléments résistifs, comme par exemple des shunts de mesure, agencés en entrée et sortie du pont en H, traversés par le courant délivré par l'alimentation, et reliés à des moyens de mesure des potentiels électriques aux bornes desdits éléments résistifs.
Ces moyens de mesure sont configurés pour détecter un court- circuit (d'alimentation ou de masse) du pont en H par comparaison desdits potentiels électriques. Il s'agit classiquement d'amplificateurs opérationnels. Ainsi, un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H comporte généralement au moins deux amplificateurs adaptés à comparer les potentiels électriques respectifs aux bornes desdits éléments résistifs. Par conséquent, plus il y a de ponts en H à commander dans un circuit imprimé, plus le nombre d'éléments résistifs et de moyens de mesure est important. Dès lors, un tel dispositif de détection impose, outre une surface de circuit imprimé non négligeable relativement à l'environnement dans lequel il est embarqué, un schéma de routage complexe en raison des nombreux composants électroniques et éléments résistifs nécessaires à son fonctionnement.
Par ailleurs, l'utilisation d'éléments résistifs tels que des shunts de mesure en série avec l'entrée et la sortie du pont en H entraîne des pertes de rendement par rapport à la puissance effectivement délivrée par l'alimentation, et destinée en priorité au fonctionnement de la charge du pont en H. A cela s'ajoute aussi le fait que la mesure de potentiels électriques aux bornes de shunts de mesure est une opération non triviale car nécessitant un minimum de précision.
La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette d'avoir des dispositifs de détection de court-circuit de demi pont en H, et présentant un schéma de routage simple limitant la surface de circuit imprimé à utiliser ainsi qu'adapté à éviter l'utilisation de shunts de mesure en série avec l'entrée et la sortie du pont en H.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H, ledit dispositif comportant un circuit imprimé pourvu de pistes conductrices et comportant :
· une piste d'alimentation reliant le pont en H à une première zone de connexion destinée à être connectée à un premier connecteur multibroche relié à une borne d'alimentation d'une source d'alimentation,
• une piste de masse reliant le pont en H à une deuxième zone de connexion destinée à être connectée à un deuxième connecteur multibroche relié à une borne de référence de la source d'alimentation.
En outre, ledit dispositif comprend des moyens de mesure de deux potentiels électriques en deux points différents dudit premier connecteur multibroche, ainsi que de deux potentiels électriques en deux points différents dudit deuxième connecteur multibroche, et des moyens de traitement configurés pour détecter un court-circuit du pont en H par comparaison des potentiels électriques mesurés respectivement sur le premier connecteur multibroche et sur le deuxième connecteur multibroche.
Dans des modes particuliers de réalisation, le dispositif de détection de court- circuit d'un pont en H peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans un mode particulier de réalisation, les moyens de mesure comportent, au niveau de la première zone de connexion, une première zone de contact et une deuxième zone de contact isolées électriquement l'une de l'autre sur le circuit imprimé, ladite première zone de contact et ladite deuxième zone de contact étant reliées respectivement à la piste d'alimentation et à une première piste de mesure, et étant destinées à être connectées respectivement à des points de broches différentes du premier connecteur.
Dans un mode particulier de réalisation, les moyens de mesure comportent, au niveau de la deuxième zone de connexion, une première zone de contact et une deuxième zone de contact isolées électriquement l'une de l'autre sur le circuit imprimé, ladite première zone de contact et ladite deuxième zone de contact étant reliées respectivement à la piste de masse et à une deuxième piste de mesure, et étant destinées à être connectées respectivement à des points de broches différentes du deuxième connecteur.
Dans un mode particulier de réalisation, lesdits moyens de traitement comportent un premier, un deuxième et un troisième comparateurs de tension, chaque comparateur de tension comportant deux bornes d'entrée ainsi qu'une borne de sortie, et étant adapté à passer d'un état logique haut à un état logique bas, et inversement, lorsque la tension en valeur absolue entre ses deux bornes d'entrée est supérieure à une valeur seuil prédéfinie,
lesdits premier et deuxième comparateurs de tension étant configurés pour être :
· soit tous les deux dans le même état logique lorsque la différence des tensions mesurées respectivement sur le premier connecteur et sur le deuxième connecteur est inférieure à ladite valeur seuil,
• soit dans deux états logiques distincts,
et ledit troisième comparateur étant configuré pour être à l'état logique bas et à l'état logique haut lorsque les premier et deuxième comparateurs sont respectivement dans deux états logiques distincts et dans le même état logique.
Dans un mode particulier de réalisation, lesdits premier, deuxième et troisième comparateurs de tension sont respectivement un premier, un deuxième et un troisième amplificateurs opérationnels comportant chacun une borne de sortie, une borne d'entrée inverseuse et une borne d'entrée non-inverseuse.
Dans un mode particulier de réalisation, deux résistances annexes sont respectivement agencées entre la borne de sortie et l'entrée inverseuse des premier et deuxième amplificateurs.
Dans un mode particulier de réalisation, une résistance de retour est agencée entre le pont en H et la piste de masse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant à la figure 1 qui représente :
- figure 1 : une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H.
La figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H.
Ledit dispositif de détection comporte un circuit imprimé pourvu de pistes conductrices. Lesdites pistes conductrices sont séparées par un matériau isolant. Par exemple, et à titre nullement limitatif, lesdites pistes conductrices sont étant réalisées en cuivre et séparées par un polymère époxyde.
Ledit circuit imprimé comporte une piste d'alimentation 13 reliant le pont en H à une première zone de connexion 14 destinée à être connectée à un premier connecteur multibroche 12 relié à une borne d'alimentation 2 d'une source d'alimentation 1 . Par exemple, et à titre nullement limitatif, ledit premier connecteur multibroche 12 comporte une entrée, sous forme de fiche, reliée à la borne d'alimentation 2 de la source d'alimentation 1 au moyen d'un câble d'alimentation s'insérant dans ladite fiche d'entrée.
Ledit circuit imprimé comporte aussi une piste de masse 17 reliant le pont en H à une deuxième zone de connexion 18 destinée à être connectée à un deuxième connecteur multibroche 16 relié à une borne de référence 3 de la source d'alimentation 1. Ladite borne de référence est en outre reliée à une masse électrique 4 correspondant à un potentiel électrique de référence. Par exemple, et à titre nullement limitatif, ledit deuxième connecteur multibroche 16 comporte une sortie, sous forme de fiche, reliée à la borne de référence 3 de la source d'alimentation 1 au moyen d'un câble de masse s'insérant dans ladite fiche de sortie.
Dans le présent exemple de réalisation, et à titre nullement limitatif, le circuit imprimé est embarqué dans un véhicule automobile (non représenté). Ladite source d'alimentation 1 est la batterie dudit véhicule automobile, ladite masse électrique 4 étant par exemple la carcasse métallique du véhicule automobile.
Le pont en H comporte deux branches d'alimentation 5, 6 montées en parallèle entre la source d'alimentation 1 et la masse électrique 4. Chaque branche d'alimentation 5, 6 comporte un point milieu 7, 8 relié à une borne d'une charge 9, ladite charge 9 étant destinée à être parcourue par le courant délivré par la source d'alimentation 1. Dans le présent exemple de réalisation, ladite charge 9 est un actionneur d'injecteur.
Ledit dispositif est mis en œuvre pour détecter un court-circuit du pont en H. Par « court-circuit du pont en H », on entend ici que l'un des points milieux 7, 8 du pont en H est directement relié soit à la borne d'alimentation 2 de la source d'alimentation 1 dans le cas d'un court-circuit à l'alimentation, soit à la borne de référence 3 de la source d'alimentation 1 dans le cas d'un court-circuit à la masse.
Chaque branche d'alimentation 5, 6 du pont en H comporte deux transistors MOSFET 51 , 52, 61 , 62 (acronyme de l'expression anglaise « metal-oxide-semiconductor field-effect transistor ») agencés de part et d'autre du point milieu 7, 8 de ladite branche d'alimentation 5, 6. Chaque transistor MOSFET du pont en H est destiné à commuter d'un état passant à un état bloqué au moyen d'un module de commande (non représenté), tel que par exemple un microcontrôleur.
Dans l'exemple non limitatif illustré par la figure 1 , les branches d'alimentation 5, 6 du pont en H sont montées en parallèles entre un point d'entrée 10 et un point de sortie 1 1. Chaque branche d'alimentation 5, 6 comporte un transistor 51 , 61 de type canal N, de drain et de source reliés respectivement audit point d'entrée 10 du pont en H et au point milieu 7, 8 de ladite branche d'alimentation 5, 6, ainsi qu'un transistor MOSFET 52, 62 de type canal N de drain et de source reliés respectivement au point milieu 7, 8 de ladite branche d'alimentation 5, 6 et audit point de sortie 1 1 du pont en H. De plus, ladite piste d'alimentation 13 et ladite piste de masse 17 relient respectivement ledit premier connecteur multibroche 12 au point d'entrée 10 du pont en H et ledit deuxième connecteur multibroche 16 au point de sortie 1 1 du pont en H.
Par ailleurs, le dispositif de détection comprend des moyens de mesure de deux potentiels électriques en deux points différents dudit premier connecteur multibroche 12, ainsi que de deux potentiels électriques en deux points différents dudit deuxième connecteur multibroche 16.
Dans un mode particulier de réalisation, illustré par la figure 1 à titre nullement limitatif, les moyens de mesure comportent, au niveau de la première zone de connexion 14, une première zone de contact 141 et une deuxième zone de contact 142 isolées électriquement l'une de l'autre sur le circuit imprimé, ladite première zone de contact 141 et ladite deuxième zone de contact 142 étant reliées respectivement à la piste d'alimentation 13 et à une première piste de mesure 15, et étant destinées à être connectées respectivement à des points de broches différentes du premier connecteur 12.
Tel qu'illustré par la figure 1 , les moyens de mesure comportent aussi, au niveau de la deuxième zone de connexion 18, une première zone de contact 181 et une deuxième zone de contact 182 isolées électriquement l'une de l'autre sur le circuit imprimé, ladite première zone de contact 181 et ladite deuxième zone de contact 182 étant reliées respectivement à la piste de masse 17 et à une deuxième piste de mesure 19, et étant destinées à être connectées respectivement à des points de broches différentes du deuxième connecteur 16.
Il est à noter que les premier 12 et deuxième 16 connecteurs multibroches présentent respectivement une résistance intrinsèque représentative de leur capacité à s'opposer au passage du courant de la source d'alimentation 1 , ceci en raison des matériaux les constituant mais aussi, par exemple, de la manière dont leurs broches respectives sont connectées aux pistes du circuit imprimé (par soudage, par clipsage, etc.). Dès lors, dès que le courant circule entre deux points différents d'un des connecteurs multibroches, il apparaît une différence de potentiel électrique entre ces deux points, ladite différence de potentiel étant fonction de la résistance intrinsèque dudit connecteur.
Le dispositif de détection comporte en outre des moyens de traitement configurés pour détecter un court-circuit du pont en H par comparaison des potentiels électriques mesurés respectivement sur le premier connecteur multibroche 12 et sur le deuxième connecteur multibroche 16.
Dans un mode particulier de réalisation, lesdits moyens de traitement comportent un premier 20, un deuxième 30 et un troisième 40 comparateurs de tension. Chaque comparateur de tension 20, 30, 40 comporte deux bornes d'entrée ainsi qu'une borne de sortie, et est adapté, d'une part, à effectuer des opérations arithmétiques entre des signaux électriques acheminés vers chacune de ses bornes d'entrée, ainsi que d'autre part à passer d'un état logique haut à un état logique bas, et inversement, lorsque la tension en valeur absolue entre ses deux bornes d'entrée est supérieure à une valeur seuil prédéfinie. A cet effet, la borne de sortie de chaque comparateur de tension a un potentiel électrique haut ou bas selon que ledit comparateur est respectivement à l'état logique haut ou à l'état logique bas, ledit potentiel haut étant supérieur audit potentiel bas.
En outre, lesdits premier 20 et deuxième 30 comparateurs de tension sont configurés pour être :
• soit tous les deux dans le même état logique bas lorsque la différence des tensions entre leurs bornes d'entrée respectives est inférieure à ladite valeur seuil,
• soit dans deux états logiques distincts,
et ledit troisième comparateur 40 étant configuré pour être à l'état logique bas et à l'état logique haut lorsque les premier 20 et deuxième 30 comparateurs sont respectivement dans deux états logiques distincts et dans le même état logique.
Tel qu'illustré par la figure 1 à titre nullement limitatif, lesdits comparateurs de tension comportent un premier amplificateur opérationnel 20, un deuxième amplificateur opérationnel 30 ainsi qu'un troisième amplificateur opérationnel 40 comportant chacun une borne de sortie 21 , 31 , 41 , une borne d'entrée inverseuse 22, 32, 42 et une borne d'entrée non-inverseuse 23, 33, 43. Les premier 20 et deuxième 30 amplificateurs opérationnels sont alimentés par des tensions d'alimentation, égales entre elles en valeur absolue et aussi égales en valeur absolue à ladite valeur seuil. Les premier 20 et deuxième 30 amplificateurs opérationnels sont configurés de sorte à fonctionner en régime linéaire (correspondant donc à l'état logique bas dans cet exemple) lorsque le pont en H n'est pas court-circuité. Ils sont aussi adaptés à fonctionner en régime de saturation (correspondant donc à l'état logique haut dans cet exemple) lorsque le pont en H est court-circuité. Le troisième amplificateur opérationnel 40, quant à lui, est configuré de sorte à fonctionner comme un comparateur à seuil en régime de saturation.
La borne d'entrée inverseuse 22 du premier amplificateur 20 est reliée à un premier nœud 24, ledit premier nœud 24 étant relié à la piste d'alimentation 13 ainsi qu'à la piste de masse 17 au moyen respectivement de deux pistes isolées électriquement entre elles et comportant chacune une résistance 70 de même valeur R. La borne d'entrée non-inverseuse 23 du premier amplificateur 20, quant à elle, est reliée à un deuxième nœud 25, ledit deuxième nœud 25 étant relié aux première 15 et deuxième 19 pistes de mesure au moyen de deux pistes isolées électriquement entre elles et comportant chacune une résistance 70 de même valeur R.
Par ailleurs, et tel qu'illustré sur la figure 1 , la borne d'entrée inverseuse 32 du deuxième amplificateur 30 est reliée à un troisième nœud 34, ledit troisième nœud 34 étant relié aux première 15 et deuxième 19 pistes de mesure au moyen de deux pistes isolées électriquement entre elles et comportant chacune une résistance 70 de même valeur R. La borne d'entrée non-inverseuse 33 du deuxième amplificateur 30, quant à elle, est reliée à un quatrième nœud 35, ledit quatrième nœud 35 étant relié à la piste d'alimentation 13 ainsi qu'à la piste de masse 17 au moyen respectivement de deux pistes isolées électriquement entre elles et comportant chacune une résistance 70 de même valeur R.
Dans l'exemple non limitatif illustré par la figure 1 , la borne d'entrée inverseuse 42 du troisième amplificateur 40 est reliée à un cinquième nœud 44, ledit cinquième nœud 44 étant relié aux bornes de sortie 21 , 31 respectives des premier 20 et deuxième 30 amplificateurs opérationnels au moyen respectivement de deux pistes isolées électriquement entre elles et comportant chacune une résistance 70 de même valeur R. La borne d'entrée non-inverseuse 43 du troisième amplificateur 40 est reliée à un sixième nœud 45, ledit sixième nœud 45 étant relié à une source électrique 46 de potentiel choisi égal à la moitié de ladite valeur seuil.
En outre, la borne de sortie 41 du troisième amplificateur 40 est destinée à être reliée à un module de traitement (non représenté). Ledit module de traitement comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (produit programme d'ordinateur spécifique) et/ou matérielle (FPGA, PLD, ASIC, etc.) pour d'une part mesurer le potentiel de ladite borne de sortie 41 , et d'autre part piloter le module de commande de chaque transistor MOSFET du pont en H.
Dans le présent mode de réalisation du dispositif de détection, et tel qu'illustré par la figure 1, deux résistances annexes 71 , 72 sont respectivement agencées entre la borne de sortie 21 , 31 et l'entrée inverseuse 22, 32 des premier 20 et deuxième 30 amplificateurs. De tels agencements de résistances sont connus de l'homme du métier car ils permettent de moduler les tensions des bornes de sortie 21 , 31 respectives desdits premier 20 et deuxième 30 amplificateurs.
Par ailleurs, une résistance dite « de retour » 73 est agencée entre le pont en H et la piste de masse 17, ladite résistance de retour 73 étant adaptée à limiter tout flux électrique retournant vers le deuxième connecteur 16, et donc vers la masse électrique 4.
Une telle configuration des première 14 et deuxième 18 zones de connexion, ainsi que des moyens de mesure, est avantageuse car elle permet que les première 15 et deuxième 19 pistes de mesure aient le même potentiel que respectivement la borne d'alimentation 2 de la source d'alimentation 1 et la masse électrique 4.
En effet, le courant délivré par la source d'alimentation 1 , et acheminé vers les entrées respectives du premier connecteur 12 et du deuxième connecteur 16, ne circule pas desdites entrées vers respectivement la deuxième zone de contact 142 de la première zone de connexion 14 et la deuxième zone de contact 182 de la deuxième zone de connexion 18. Ceci en raison du fait que ladite deuxième zone de contact 142 de la première zone de connexion 14 (respectivement deuxième zone de contact 182 de la deuxième zone de connexion 18) est reliée, au moyen de la première piste de mesure 15 (respectivement deuxième piste de mesure 19), aux premier 20 et deuxième 30 amplificateurs dont les résistances d'entrée respectives sont infinies. Ainsi, le potentiel électrique de la broche du premier connecteur 12 connectée à la deuxième zone de contact 142 de la première zone de connexion 14 (respectivement de la broche du deuxième connecteur 16 connectée à la deuxième zone de contact 182 de la deuxième zone de connexion 18) est identique à celui de la borne d'alimentation 2 de la source d'alimentation 1 (respectivement de la masse électrique 4).
En revanche, le courant délivré par la source d'alimentation 1 circule entre le premier connecteur 12 et le pont en H (respectivement le pont en H et le deuxième connecteur 16) au moyen de la piste d'alimentation 13 (respectivement de la piste de masse 17). Cette circulation du courant s'accompagne d'une chute de potentiel entre l'entrée du premier connecteur 12 (respectivement du deuxième connecteur 16) et la première zone de contact 141 de la première zone de connexion 14 (respectivement la première zone de contact 181 de la deuxième zone de connexion 18) en raison de la résistance intrinsèque dudit premier connecteur 12 (respectivement dudit deuxième connecteur 16). Il en résulte que le potentiel de la piste d'alimentation 13 (respectivement de la piste de masse 17) est inférieur au potentiel de la borne d'alimentation 2 (respectivement supérieur au potentiel de la masse électrique 4).
Ainsi, et d'une part, les potentiels du premier nœud 24 et du quatrième nœud 35 sont égaux à la moitié de la somme des potentiels respectifs de la piste d'alimentation 13 et de la piste de masse 17. D'autre part, les potentiels du deuxième nœud 25 et du troisième nœud 34 sont égaux à la moitié de la somme des potentiels respectifs de la première piste de mesure 15 et de la deuxième piste de mesure 19.
Dans la suite de la description, on se place dans le cas où les résistances intrinsèques des premier 12 et deuxième 16 connecteurs sont sensiblement égales.
En fonctionnement nominal du pont en H, c'est-à-dire sans court-circuit, la différence de potentiel entre la piste d'alimentation 13 et la borne d'alimentation 2 de la source d'alimentation 1 est sensiblement égale à la différence de potentiel entre la piste de masse 17 et la borne de référence 3 de la source d'alimentation 1. Ceci car les premier 12 et deuxième 16 connecteurs sont traversés par le même courant et ont des résistances intrinsèques respectives sensiblement identiques. Par conséquent, les bornes d'entrée respectives des premier 20 et deuxième 30 amplificateurs sont sensiblement toutes au même potentiel, de sorte que leurs bornes de sortie 21 , 31 respectives ont un potentiel sensiblement nul et que lesdits premier 20 et deuxième 30 amplificateurs sont à l'état logique bas. Ainsi, la borne d'entrée inverseuse 42 du troisième amplificateur 40 a un potentiel bas. Par conséquent, la borne de sortie 41 dudit troisième amplificateur 40 est au potentiel haut.
Lorsque le pont en H est court-circuité à la masse électrique 4, aucun courant ne circule dans la piste de masse 17, et donc dans le deuxième connecteur 16. Par conséquent, la différence de potentiel entre les bornes d'entrée du premier amplificateur 20, ainsi que celle entre les bornes d'entrée du deuxième amplificateur 30, croissent de manière linéaire, selon un coefficient d'amplification propre à chacun desdits amplificateurs, jusqu'à atteindre en valeur absolue la valeur seuil qu'elles ne peuvent dépasser car fonctionnant en régime de saturation au-delà. Les bornes de sorties 21 , 31 des premier 20 et deuxième 30 amplificateurs ont alors respectivement un potentiel bas et un potentiel haut, de sorte que la borne d'entrée inverseuse 42 du troisième amplificateur 40 a un potentiel haut. Les bornes d'entrée du troisième amplificateur 40 sont donc toutes au même potentiel haut, si bien que la borne de sortie 41 dudit troisième amplificateur 40 a un potentiel bas. Lorsque le pont en H est court-circuité à la borne d'alimentation 2 de la source de l'alimentation 1 , aucun courant ne circule dans la piste d'alimentation 13, et donc dans le premier connecteur 12. Par conséquent, et pour des raisons similaires à celles données ci-dessus dans le cas d'un court-circuit à la masse électrique 4, la borne de sortie 41 du troisième amplificateur 40 a un potentiel bas.
De cette manière, on comprend que la configuration du dispositif de détection est avantageuse dans la mesure où elle permet de détecter un court-circuit du pont en H au moyen de la mesure d'un potentiel bas en sortie du troisième amplificateur 40. En outre, cette détection d'un court-circuit est réalisée grâce notamment à l'utilisation et la configuration des premier 12 et deuxième 16 connecteurs qui peuvent par ailleurs être utilisés pour remplir d'autres fonctions que celles liées à la détection de court-circuit. Ainsi, aucun composant supplémentaire, tels que des shunts de mesure, n'est à rajouter par l'homme du métier en série des entrées et sorties du pont en H.
Par ailleurs, il est à noter que le dispositif tel que décrit dans la présente demande est adapté à la détection de court-circuit d'une pluralité de ponts en H montés en parallèle entre la piste d'alimentation 13 et la piste de masse 17. En effet les premier 20, deuxième 30 et troisième 40 comparateurs de tension ont pour fonction de contrôler que le courant circulant dans le premier connecteur 12 est égal au courant circulant dans le deuxième connecteur 16, ceci indépendamment de la manière dont ledit courant est distribué dans des composants électroniques agencés entre ladite piste d'alimentation 13 et ladite piste de masse 17. Une telle configuration des moyens de mesure permet donc avantageusement de simplifier le routage du circuit imprimé ainsi que de minimiser la surface de ce dernier.
De manière plus générale, il est à noter que les modes de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d'exemples non limitatifs, et que d'autres variantes sont par conséquent envisageables.
Notamment, l'invention a été décrite en considérant un premier amplificateur 20 (respectivement deuxième amplificateur 30) dont l'entrée inverseuse 22 (respectivement 32) est reliée à la piste d'alimentation 13 et la piste de masse 17 (respectivement aux première 15 et deuxième 19 pistes de mesure, et dont l'entrée non-inverseuse 23 (respectivement 33) est reliée aux première 15 et deuxième 19 pistes de mesure (respectivement à la piste d'alimentation 13 et la piste de masse 17). Rien n'exclut, suivant d'autres exemples, d'avoir un premier 20 et deuxième 30 amplificateurs dont les bornes d'entrée respectives sont inversées au regard de leurs raccordements aux pistes du circuit imprimé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection de court-circuit d'un pont en H, ledit dispositif comportant un circuit imprimé pourvu de pistes conductrices et comportant :
• une piste d'alimentation (13) reliant le pont en H à une première zone de connexion (14) destinée à être connectée à un premier connecteur multibroche (12) relié à une borne d'alimentation (2) d'une source d'alimentation (1 ),
• une piste de masse (17) reliant le pont en H à une deuxième zone de connexion (18) destinée à être connectée à un deuxième connecteur multibroche (16) relié à une borne de référence (3) de la source d'alimentation (1 ),
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de deux potentiels électriques en deux points différents dudit premier connecteur multibroche (12), ainsi que de deux potentiels électriques en deux points différents dudit deuxième connecteur multibroche (16), et des moyens de traitement configurés pour détecter un court-circuit du pont en H par comparaison des potentiels électriques mesurés respectivement sur le premier connecteur multibroche (12) et sur le deuxième connecteur multibroche (16).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent, au niveau de la première zone de connexion (14), une première zone de contact (141 ) et une deuxième zone de contact (142) isolées électriquement l'une de l'autre sur le circuit imprimé, ladite première zone de contact (141 ) et ladite deuxième zone de contact (142) étant reliées respectivement à la piste d'alimentation (13) et à une première piste de mesure (15), et étant destinées à être connectées respectivement à des points de broches différentes du premier connecteur (12).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent, au niveau de la deuxième zone de connexion (18), une première zone de contact (181 ) et une deuxième zone de contact (182) isolées électriquement l'une de l'autre sur le circuit imprimé, ladite première zone de contact (181 ) et ladite deuxième zone de contact (182) étant reliées respectivement à la piste de masse (17) et à une deuxième piste de mesure (19), et étant destinées à être connectées respectivement à des points de broches différentes du deuxième connecteur (16).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement comportent un premier (20), un deuxième (30) et un troisième (40) comparateurs de tension, chaque comparateur de tension (20,30,40) comportant deux bornes d'entrée ainsi qu'une borne de sortie, et étant adapté à passer d'un état logique haut à un état logique bas, et inversement, lorsque la tension en valeur absolue entre ses deux bornes d'entrée est supérieure à une valeur seuil prédéfinie, lesdits premier (20) et deuxième (30) comparateurs de tension étant configurés pour être :
• soit tous les deux dans le même état logique lorsque la différence des tensions mesurées respectivement sur le premier connecteur (12) et sur le deuxième connecteur (16) est inférieure à ladite valeur seuil,
• soit dans deux états logiques distincts,
et ledit troisième comparateur (40) étant configuré pour être à l'état logique bas et à l'état logique haut lorsque les premier (20) et deuxième (30) comparateurs sont respectivement dans deux états logiques distincts et dans le même état logique.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits premier (20), deuxième (30) et troisième (40) comparateurs de tension sont respectivement un premier, un deuxième et un troisième amplificateurs opérationnels comportant chacun une borne de sortie (21 ,31 ,41 ), une borne d'entrée inverseuse (22,32,42) et une borne d'entrée non- inverseuse (23,33,43).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux résistances annexes (71 ,72) sont respectivement agencées entre la borne de sortie (21 ,31 ) et l'entrée inverseuse des premier (20) et deuxième (30) amplificateurs.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une résistance de retour (73) est agencée entre le pont en H et la piste de masse (17).
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