DISPOSITIF DE COMMANDE D'UNE CHARGE INDUCTIVE

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de commande d'une charge inductive, notamment d'une bobine d'électroaimant, à laquelle est associée une diode de récupération, ce dispositif comprenant un interrupteur électronique hacheur disposé en série avec la bobine et commandé par un modulateur de largeur d'impulsions en fonction d'un signal délivré par un organe de mesure du courant de la bobine.

[0002] Les dispositifs de commande de bobine de ce type sont bien connus. L'interrupteur commandé par le modulateur de largeur d'impulsions permet d'alimenter la bobine d'abord avec un courant élevé dit d'appel afin de fermer le circuit magnétique de l'électroaimant, puis avec un courant réduit dit de maintien juste nécessaire pour garder le circuit magnétique fermé. Il est d'autre part connu d'alimenter le modulateur de largeur d'impulsions au moyen d'un circuit de tension continue à partir d'une source continue ou du réseau alternatif.

[0003] Dans un tel dispositif, on cherche parfois à obtenir une ouverture rapide du circuit magnétique de l'électroaimant ; or le courant de roue libre qui continue de circuler dans la bobine via la diode de récupération après le blocage du transistor hacheur retarde cette ouverture. On interpose donc de façon connue en série avec la bobine ou en parallèle à la bobine un deuxième transistor dit d'ouverture rapide ou de retombée rapide, sollicité par un circuit de commande d'ouverture (voir par exemple le document DE-42 27 165).

[0004] L'invention a pour but de permettre de commander le transistor d'ouverture rapide sur de larges plages de tension d'alimentation et sous une tension flottante par rapport à la tension aux bornes de la bobine.

[0005] Selon l'invention, le circuit d'alimentation du modulateur de largeur d'impulsions est un convertisseur à transformateur à deux enroulements secondaires dont l'un est relié au modulateur de largeur d'impulsions et dont l'autre est relié à la grille du transistor d'ouverture par l'intermédiaire d'un interrupteur d'ouverture sollicité par le signal d'ouverture. L'interrupteur d'ouverture est de préférence un optotransistor dont l'ouverture entraîne la décharge de la capacité de grille du transistor d'ouverture rapide.

[0006] Il est avantageusement commandé par un circuit comprenant un comparateur de la tension continue d'alimentation avec au moins un seuil, la sortie du comparateur étant reliée à un élément de temporisation d'appel/maintien et à un organe de temporisation d'ouverture via un élément logique muni d'une entrée pour un signal bas niveau marche-arrêt.

[0007] La description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en regard des figures annexées, fera comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.

[0008] La figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande conforme à l'invention pour une bobine de contacteur.

[0009] La figure 2 montre un exemple de réalisation de la commande du transistor d'ouverture dans le dispositif de la figure 1.

[0010] Le dispositif représenté est destiné à commander une bobine B de contacteur électromagnétique ou, éventuellement, les bobines de deux contacteurs interdépendants associés en montage inverseur. Il comprend un transistor hacheur T1 disposé en série avec la bobine, entre celle-ci et un point de potentiel bas, par exemple 0 volt, et un transistor d'ouverture rapide T2 disposé lui aussi en série avec la bobine, entre celle-ci et une ligne de potentiel haut V+. Une diode de récupération D est disposée en parallèle avec le montage série de la bobine B et du transistor T2. Les transistors T1 et T2 sont de préférence des transistors à grille isolée ; il s'agit ici de transistors MOS, mais il peut s'agir également de transistors bipolaires à grille isolée dits IGBT. Dans une variante, la bobine B est connectée directement à la ligne V+ et le transistor T2 est disposé en série avec la bobine entre celle-ci et son point de connexion à la diode D. Dans une autre variante, le transistor T2 et la diode D sont mis en série et la bobine B est disposée en parallèle à l'ensemble T2, D.

[0011] Le transistor hacheur T1 est relié à la sortie d'un circuit modulateur d'impulsions 11 inclus dans un circuit contrôleur 10. Un capteur 12 du courant circulant dans la bobine B est relié au circuit 11 via un détecteur d'intensité crête 13. Les éléments composant le circuit 11 ou associés au circuit 11 sont usuels et ne seront pas davantage décrits. Les transistors T1,T2 sont des composants IGBT ou MOS à canal n.

[0012] Le dispositif présente d'une part des bornes 14 d'alimentation et de commande permettant d'alimenter les différents circuits électroniques et de déterminer la marche et l'arrêt du contacteur au moyen d'un interrupteur non indiqué et d'autre part une borne 15 de commande permettant de déterminer la marche et l'arrêt du contacteur par un signal S à bas niveau provenant par exemple d'un bus industriel ou d'un organe de commande approprié tel qu'un automate programmable. Les bornes d'alimentation et de commande 14 sont reliées via un filtre 16 à un redresseur 17 dont la sortie au potentiel V+ considéré ci-après comme potentiel continu, est connectée au transistor T2, au circuit contrôleur 10 et à un convertisseur à transformateur 20.

[0013] Selon l'invention, le convertisseur 20 comprend deux enroulements secondaires 21,22 (voir figure 2). Les enroulements 21,22 sont reliés respectivement par des conducteurs 23,24 au circuit contrôleur 10 pour alimenter celui-ci et à un interrupteur d'ouverture à commande isolée 25 ; l'interrupteur 25, par exemple un optotransistor, est commandé par le contrôleur 10 via un conducteur 26 pour rendre passant ou bloquer le transistor T2 afin d'alimenter ou non la bobine. Le conducteur 26 est raccordé à un circuit de commande d'ouverture 27 qui comprend un comparateur 28 analogique ou numérique de la tension appliquée au circuit contrôleur 10 par le conducteur 23. Un élément logique 29 reçoit d'une part le signal sortant du comparateur 28 et d'autre part le signal S applicable au circuit 10 par la borne 15 ; la sortie de l'élément logique 29 est reliée d'une part à un organe de temporisation d'appel/maintien 30a relié au modulateur 1, et d'autre part à un organe de retard d'ouverture 30b auquel se raccorde le conducteur 26. L'organe de retard d'ouverture 30b, par exemple du type RC, permet d'ajuster le retard de blocage du transistor T2 et donc le temps de retombée de l'électroaimant.

[0014] Comme on le voit figure 2, le transistor T3 du composant optique 25 est situé de manière à permettre la décharge de la capacité de grille du transistor T2 quand T3 se bloque. Une diode Zener Z est disposée en parallèle à T2 pour protéger celui-ci.

[0015] Le circuit contrôleur 10 peut être un microcontrôleur doté d'entrées 31 pour sélectionner le calibre de la bobine du contacteur associé. Le microcontrôleur peut aussi être doté d'entrées et de sorties 26,26' doublées pour commander les bobines de deux contacteurs mutuellement associés en inverseur.

[0016] Le dispositif représenté fonctionne de la façon suivante.

[0017] La bobine B est supposée initialement non alimentée, de sorte que le circuit magnétique de l'électroaimant du contacteur est ouvert. Pour fermer ce circuit magnétique, on ferme l'interrupteur non représenté qui est associé aux bornes 14, ce qui applique la tension continue V+ au drain de T2, au circuit contrôleur 10 et au convertisseur 20. Le transistor de l'interrupteur d'ouverture 25 est rendu passant par le circuit 10 et la grille du transistor d'ouverture T2 est donc polarisée ; il en résulte que T2 est passant et que, comme T1 est également passant, la bobine B est alimentée avec un courant d'appel, puis un courant de maintien inférieur au courant d'appel quand le circuit modulateur d'impulsions 11 entre en oeuvre.

[0018] Pour ouvrir le circuit magnétique, on ouvre l'interrupteur associé aux bornes 14, de sorte que la tension d'alimentation du circuit diminue depuis son niveau V+ Lorsqu'elle atteint le seuil du comparateur 28, l'organe de retard 30 applique avec le retard prédéterminé un signal à l'optotransistor 25 qui se bloque. La grille de T2 se décharge et T2 se bloque. On obtient ainsi une retombée rapide de l'électroaimant. La même opération d'ouverture rapide peut être obtenue par la commutation du signal à bas niveau S présenté à la borne 15.

Revendications

1. Dispositif de commande d'une charge inductive notamment d'une bobine (B) d'électroaimant, à laquelle est associée une diode (D) de récupération, comprenant

- un interrupteur électronique hacheur disposé en série avec la bobine (B) et commandé par un modulateur de largeur d'impulsions (11) en fonction d'un signal délivré par un organe de mesure du courant de la bobine (B).

- le modulateur de largeur d'impulsions (11) étant alimenté par un circuit d'alimentation en tension continue et inclus dans un circuit contrôleur (10),

- un interrupteur électronique d'ouverture rapide constitué par un transistor (T2) à grille isolée disposé en série avec la bobine (B) ou en parallèle à la bobine (B) et commandable par un signal d'ouverture délivré par le circuit contrôleur (10),

   caractérisé par le fait que le circuit (20) d'alimentation du modulateur de largeur d'impulsions (11) est un convertisseur à transformateur à deux enroulements secondaires dont l'un (21) est relié au modulateur de largeur d'impulsions et dont l'autre (22) est relié à la grille du transistor d'ouverture (T2) par l'intermédiaire d'un interrupteur d'ouverture (25) sollicité par le signal d'ouverture.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur d'ouverture (25) est un optotransistor dont l'ouverture entraîne la décharge de la capacité de grille du transistor d'ouverture rapide (T2).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur d'ouverture (25) est commandé par un comparateur (28) de la tension continue d'alimentation avec au moins un seuil, la sortie du comparateur étant reliée à un organe de temporisation d'appel/maintien (30a) et à un organe de retard d'ouverture (30b) via un élément logique (29) muni d'une entrée pour un signal (S) de commande à bas niveau.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transistor d'ouverture (T2) est shuntable.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit contrôleur (10) est un microcontrôleur doté d'entrées (31) de sélection de calibre de bobines de contacteurs et d'entrées et sorties affectées aux bobines de deux contacteurs associés en inverseur.

Ansprüche

1. Steuervorrichtung einer induktiven Last, insbesondere einer Elektromagnetspule (B), der eine Rückspeisungsdiode (D) zugeordnet ist, mit

- einem elektronischen Zerhackerschalter, der mit der Spule (B) in Serie geschaltet ist und von einem Impulsbreitenmodulator (11) entsprechend einem von einem Messorgan des Spulenstroms (B) gelieferten Signal gesteuert wird,

- wobei der Impulsbreitenmodulator (11) von einem Gleichspannungsversorgungskreis versorgt wird und in einem Kontrollkreis (10) enthalten ist,

- einem elektronischen Schnellöffnungsschalter, bestehend aus einem Transistor (T2) mit isoliertem Gate, der mit der Spule (B) in Serie oder parallel zur Spule (B) angeordnet ist und von einem vom Kontrollkreis (10) gelieferten Öffnungssignal gesteuert werden kann,

   dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungskreis (20) des Impulsbreitenmodulators (11) ein Wandler mit Transformator mit zwei Sekundärwicklungen ist, wovon die eine (21) am Impulsbreitenmodulator angeschlossen ist und die andere (22) am Gate des Öffnungstransistors (T2), über einen vom Öffnungssignal beaufschlagten Öffnungsschalter (25).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsschalter (25) ein Optotransistor ist, dessen Öffnung zur Entladung der Gate-Kapazität des Schnellöffnungstransistors (T2) führt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsschalter (25) von einem Komparator (28) der Versorgungsgleichspannung mit mindestens einem Grenzwert gesteuert wird, wobei der Ausgang des Komparators mit einem Ruf-/Halte-Verzögerungselement (30a) und mit einem Öffnungsverzögerungsorgan (30b) verbunden ist, und zwar über ein logisches Element (29), das einen Eingang für ein niedriges Ein-/Aus-Signal (S) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungstransistor (T2) überbrückbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontrollkreis (10) ein Mikrocontroller mit Kaliberwahleingängen (31) der Schützspulen und mit Eingängen versehen ist, die den Spulen von zwei umgekehrt montierten Schützen zugeordnet sind.

Claims

1. Apparatus for controlling an inductive load, particularly for a coil of an electromagnet, to which a recuperation diode is associated, including:

- an electronic chopper switch fitted in series with the coil and controlled by a pulse width modulator in accordance with a signal supplied by a device which measures the coil current,

- the pulse width modulator being supplied by a D.C. voltage supply circuit and included in a control circuit,

- a rapid opening electronic switch composed of an insulated gate transistor fitted in series with the coil or in parallel to the coil and which may be controlled by an opening signal supplied by the control circuit,

- characterized by the fact that the power supply circuit (20) of the pulse width modulator (11) is a transformer converter with two secondary windings, one of which (21) is connected to the pulse width modulator and the other (22) is connected to the opening transistor gate (T2) by means of the opening switch (25) solicited by the opening signal.

2. Apparatus of Claim 1, characterized by the fact that the opening switch (25) is an optotransistor, the opening of which leads to the discharge of the gate capacity of the rapid opening transistor (T2).

3. Apparatus of Claim 1, characterized by the fact that the opening switch (25) is controlled by a comparator (28) of the D.C. supply voltage with at least one threshold, the output of the comparator being connected to a signal/retaining timer device (30a) and an opening delay device (30b) via a logic element (29) equipped with an input for a low level control signal (S) .

4. Apparatus of Claim 1, characterized by the fact that the opening transistor (T2) may be shunted.

5. Apparatus of Claim 1, characterized by the fact that the control circuit (10) is a micro-controller equipped with inputs (31) for selecting the rating of the contactor coils and inputs and outputs attributed to the coils of the two contactors associated in a change-over connection.

Dessins