2. Exemple du domaine de l'électricité - physique

Art. 78, 83 ; R. 27 Description de l'invention

[Interrupteur MOSFET pour charge inductive]

Titre de l'invention (l'indication dans la requête en délivrance suffit)

L'invention concerne un montage comportant : un transistor MOSFET de puissance et une charge inductive, qui est reliée, d'une part, à la borne de source et, d'autre part, à une borne placée à un potentiel fixe  et un circuit série formé d'une diode Zener et d'un interrupteur commandable et qui est branché entre la borne de grille et la borne.

R. 27(1)a) Domaine technique auquel l'invention se rapporte

Le fascicule du brevet européen x xxx xxx décrit par exemple un montage de ce type. Si un courant vient parcourir la charge inductive, l'activation de l'interrupteur commandable entraîne le débranchement de la charge. L'interrupteur commandable décharge la capacité grille-source du transistor MOSFET de puissance, qui commence à se bloquer. Le courant transitant par la charge inductive continue dans un premier temps de circuler et forme sur la diode Zener, dans le sens de non-conduction, une tension qui peut croître jusqu'à atteindre la tension Zener. La force électromotrice présente au niveau de la charge inductive est donc égale à la tension Zener, plus la tension parvenant à l'interrupteur commandable, plus la tension grille-source du transistor MOSFET de puissance. Elle est donc essentiellement réglable par le choix de la tension Zener. Si la tension Zener est élevée, l'énergie magnétique diminue rapidement.

R. 27(1)b) Etat de la technique pertinent, avec indication des documents correspondants

Si le transistor MOSFET de puissance fonctionne au moyen d'un interrupteur électronique, sa borne de grille possède à l'arrêt une tension de zéro volt. Une fois que la tension présente à la charge inductive s'inverse, le transistor MOSFET de puissance peut à nouveau s'activer, à condition que son potentiel émetteur moins la tension de seuil soit tombé en dessous de zéro. La force électromotrice présente au niveau de la charge inductive se limite ainsi à une valeur correspondant à la tension de seuil du transistor MOSFET de puissance. Dans ce cas de figure, l'énergie magnétique ne diminue que lentement.

Le but de l'invention est de perfectionner le montage décrit ci-dessus de manière à empêcher absolument toute activation du transistor MOSFET de puissance tant que la tension correspondant au sens de non-conduction à la diode Zener est inférieure à la tension Zener.

R. 27(1)c) Problème technique à résoudre

Cet objectif est atteint grâce à une résistance commandable disposée entre la borne de grille et la borne de source et dont l'impédance est commandée de manière à présenter une première valeur élevée pour le courant circulant lors du claquage de la diode Zener, et une seconde valeur plus faible au-dessous de ce courant.

R. 27(1)c) Exposé de l'invention

Les autres développements de l'invention font l'objet des revendications dépendantes.

La présente invention est expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de mise en oeuvre, (cf. figures 1 et 2). La figure 1 présente un montage conforme à l'invention et la figure 2 indique la courbe caractéristique U/I d'une résistance commandable.

R. 27(1)d), e) Description d'au moins une manière d'exécuter l'invention avec référence aux dessins

Le montage représenté sur la figure 1 comporte un transistor MOSFET de puissance 1, auquel est branchée en série, côté source, une charge inductive 2. Le montage en série est relié aux deux bornes 12 et 13 et soumis à une tension de service VDD. La borne 13 est reliée à un potentiel fixe, définissant par exemple la masse. Un montage en série, composé d'un MOSFET 3 et d'une diode Zener 4, est branché entre la borne de grille du transistor MOSFET de puissance 1 et la borne 13. La diode Zener 4 est polarisée de manière à être utilisée par la force électromotrice qui résulte du débranchement de la charge inductive 2, et ce, dans le sens de non-conduction. La borne de grille du transistor MOSFET de puissance est reliée à la borne 10, la borne de grille du MOSFET 3 étant reliée à la borne 11.

Un transistor MOSFET canal n à appauvrissement 5 est disposé entre la borne de grille et la borne de source du transistor MOSFET de puissance 1. La borne de source du transistor MOSFET à appauvrissement 5 est reliée au substrat de ce dernier. Sa borne de grille est reliée à la prise d'un diviseur de tension 6, qui est branché en parallèle avec la charge inductive 2. Le diviseur de tension 6 se compose d'une diode Zener 7 et d'une résistance 8. La diode Zener 7 peut toutefois être remplacée par une résistance.

Afin de brancher la charge inductive 2, la borne 10 est soumise à une tension directe, supérieure à la tension de service VDD. Cette tension peut par exemple être fournie par le branchement classique d'une alimentation.

Si on souhaite débrancher la charge inductive, on applique sur la borne 11 une tension qui permettra de commander dans le sens conducteur l'interrupteur commandable 3. La capacité grille-source du transistor MOSFET de puissance 1 est alors déchargée et celui-ci commence à se bloquer. Une tension présentant la polarité spécifiée vient s'appliquer alors à la charge inductive 2. La tension à la borne de source du transistor MOSFET de puissance 1 (noeud 9) devient alors négative par rapport à la tension grille, puisque la grille reliée à la borne 10 a une tension de zéro volt. Le transistor MOSFET de puissance 1 risque ainsi de s'activer à nouveau.

Le transistor FET à appauvrissement 5 vient l'en empêcher. Celui-ci est branché de manière à fonctionner comme source de courant ; sa borne de source est reliée au substrat. Il est dimensionné de telle sorte que son courant de saturation Isat (figure 2) soit supérieur au courant inverse circulant dans la diode Zener 4, avant que celle-ci n'ait claqué. Le courant de saturation est cependant inférieur au courant qui viendrait à circuler lors du claquage de la diode Zener 4.

La tension présente à la charge inductive 2 après l'activation du MOSFET 3 et le blocage du transistor MOSFET de puissance 1 génère tout d'abord un courant, qui traverse la diode Zener 4, le MOSFET 3 et le transistor FET à appauvrissement 5, et qui est inférieur au courant de saturation du transistor FET à appauvrissement. Ce dernier ne reçoit qu'une faible tension drain-source. La borne de grille et la borne de source du transistor MOSFET de puissance 1 se trouvent alors à un potentiel pratiquement identique, et le transistor reste bloqué. Si la tension de la charge inductive 2 continue d'augmenter, la diode Zener 4 atteint la tension Zener UZ et claque. Le courant circulant à travers la diode Zener 4, le MOSFET 3 et le transistor FET à appauvrissement 5 augmente à son tour, jusqu'à ce que le courant de saturation du transistor FET à appauvrissement soit atteint. La tension drain-source du transistor FET à appauvrissement croît et le transistor MOSFET de puissance 1 est commandé dans le sens conducteur, une fois que sa tension de seuil est atteinte. Le courant de la charge inductive 2 peut alors circuler par le biais de la source de la tension de service et du transistor MOSFET de puissance 1. La force électromotrice est déterminée par la tension UZ, la tension drain-source de l'interrupteur commandable 3 et par la tension drain-source du transistor FET à appauvrissement 5. Elle peut être réglée par le choix approprié de la diode Zener 4.

Afin que le transistor FET à appauvrissement soit bien bloqué lors du branchement de la charge 2, celui-ci doit posséder une résistance directe élevée lorsque la borne 10 est soumise à une tension de commande. Pour cela, sa borne de grille doit être polarisée négativement par rapport à sa borne de source, au moyen du diviseur de tension 6. Le transistor FET à appauvrissement 5 est alors bloqué aussi longtemps que la tension présente au noeud 9 est plus élevée que celle de la borne 13.

Le MOSFET 3 peut être remplacé par un autre interrupteur commandable, par exemple un transistor bipolaire. Le transistor FET à appauvrissement 5 peut également être remplacé par une autre résistance commandable, comme un transistor bipolaire.

Revendications

Art. 84, R. 29

1. Montage comportant un transistor MOSFET de puissance (1) et une charge inductive (2), qui est reliée, d'une part, à la borne de source et, d'autre part, à une borne (13) placée à un potentiel fixe, et un circuit série formé d'une diode Zener (4) et d'un interrupteur commandable et qui est branché entre la borne de grille et la borne,

R. 29(1)a) Première partie (préambule) de la revendication indépendante le cas échéant

caractérisé par une résistance commandable disposée entre la borne de grille et la borne de source et dont la valeur résistive est commandée de manière à posséder une première valeur élevée pour un courant circulant lors du claquage de la diode Zener, et, au-dessous de ce courant une seconde valeur plus faible.

R. 29(1)b) Partie caractérisante

2. Montage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la résistance commandable est une source de courant, dont le courant est inférieur au courant circulant lors du claquage de la diode Zener.

R. 29(3), (4) Revendication dépendante

caractérisé par le fait que la source de courant est un transistor FET à appauvrissement (5), dont le courant de saturation est inférieur au courant circulant lors du claquage de la diode Zener.

caractérisé par le fait que la borne de grille du transistor FET à appauvrissement (5) est reliée à la prise d'un diviseur de tension (6), qui est branché en parallèle avec la charge inductive (2).

Abrégé«

Art. 85

Interrupteur MOSFET pour charge inductive

R. 33(1) Titre de l'invention

Pour réduire rapidement l'énergie magnétique d'une charge inductive (2), la force électromotrice doit être élevée. Si la charge (2) est débranchée au moyen d'un MOSFET (3) fonctionnant comme source suiveuse, il convient d'empêcher que le MOSFET (3) ne s'active prématurément lors de l'inversion de la tension à la charge inductive (2). On sait que le circuit série composé d'une diode Zener et d'un interrupteur commandable est branché entre la grille et la charge (2). Selon la présente invention, une source de courant est disposée entre la grille et la source, son courant étant inférieur à celui qui viendrait à circuler lors du claquage de la diode Zener. Le MOSFET (3) est alors commandé dans le sens conducteur lors du claquage de la diode Zener et l'énergie diminue rapidement grâce à la tension élevée, essentiellement grâce à la tension Zener.

R. 33(2), (3), (5) Contenu de l'abrégé

Art. 78; R. 32