FR2587156A1 - Circuit de pompe de charge pour commander des transistors mos a canal n - Google Patents

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Abstract

CE CIRCUIT DE POMPE DE CHARGE COMPREND UN CONDENSATEUR 24 DONT UNE PREMIERE BORNE EST RACCORDEE A UN POINT DE TENSION DE REFERENCE 29 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN PREMIER ELEMENT INTERRUPTEUR 25 ET LA DEUXIEME BORNE A UNE SECTION DE COMMUTATION 20, 21. LA SECTION DE COMMUTATION, QUI EST MONTEE ENTRE UNE LIGNE DE TENSION D'ALIMENTATION POSITIVE ET LA TERRE, EST COMMANDEE DE FACON A RACCORDER ALTERNATIVEMENT ET SELECTIVEMENT LA DEUXIEME BORNE DU CONDENSATEUR A L'ALIMENTATION POSITIVE ET A LA TERRE. LA PREMIERE BORNE DU CONDENSATEUR EST EN OUTRE RACCORDEE A LA PORTE DU TRANSISTOR MOS 2 A COMMANDER. EN FONCTIONNEMENT, LA SECTION DE COMMUTATION EST COMMANDEE DE FACON A CHARGER LE CONDENSATEUR 24 ET A PERMETTRE ALTERNATIVEMENT LE TRANSFERT DE LA CHARGE DU CONDENSATEUR A LA PORTE DU TRANSISTOR MOS, D'OU IL RESULTE UNE CHARGE RAPIDE DU TRANSISTOR MOS ET UNE FAIBLE DISSIPATION DE CIRCUIT EN MODE DE FONCTIONNEMENT EN COURANT CONTINU.

Description

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CIRCUIT DE POMPE DE CHARGE POUR COMMANDER DES TRANSISTORS MOS
à CANAL N.
La présente invention concerne un circuit de pompe de charge pour commander des transistors MOS à canal N. On sait que, pour commander un dispositif récepteur (ou plus simplement un récepteur) dans une automobileou, de façon générale, dans le domaine industriel, il est nécessaire d'avoir des composants de commande, qui peuvent être, ou non, des éléments de puissance et qui doivent fonctionner de manière efficace. Comme éléments de commande, on préfère aujourd'hui des transistors MOS à canal N, car leur surface d'intégration nécessaire est inférieure à celle des dispositifs à canal P analogues. Comme on le sait également, ces transistors MOS à canal N sont conçus pour que leur drain soit relié à l'alimentation posiiive et leur source au récepteur, tandis que leur porte doit être maintenu à une tension supérieure à celle de l'alimentation de façon à garantir un fonctionnement efficace et à faible
dissipation du transistor MOS.
En outre, pour le mode de fonctionnement en courant continu, on exige une charge rapide de la porte du transistor MOS de façon à assurer des réponses rapides du système (par exemple une mise en circuit rapide du transistor MOS). Dans ce but, on connait déjà des pompes de charge qui sont reliées à la terre pour obtenir une charge rapide de la capacitance de la porte du transistor MOS. Toutefois, on a constaté que ces pompes de charge ne convenaient pas pour satisfaire
simultanément ces'deux exigences.
En conséquence, le but de la présente invention est de procurer un circuit de pompe de charge susceptible d'éliminer les inconvénients de la technique antérieure. Un but particulier de la présente invention est de procurer un circuit de pompe de charge pouvant alimenter de façon appropriée un récepteur en mode de
fonctionnement en courant continu et ayant une faible dissipation en fonction-
nement. Un autre but de la présente invention est de procurer un circuit de pompe de charge permettant une charge rapide de la capacitance de la porte du transistor
MOS et de ce fait un délai d'activation réduit.
Un autre but de la présent invention est de procurer un circuit de pompe de charge comportant des éléments de conception simple, qui peuvent être intégrés dans une structure unique selon des technologies connues, de façon à réduire les
coûts de fabrication.
Les buts ci-dessus, ainsi que d'autres qu'on appréciera mieux ci-après, sont atteints par un circuit de pompe de charge pour commander des transistors MOS à canal N ayant une électrode de drain raccordée à une ligne de tension d'alimentation, une électrode de source raccordée à un récepteur et une électrode de porte, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur dont une première borne est raccordée à une ligne de tension de référence par l'intermédiaire d'un premier élément interrupteur et dont la deuxième borne est raccordée à une section de commutation montée entre la ligne de tension d'alimentation et une ligne de terre et commandée de façon à raccorder alternativement et sélectivement la deuxième borne du condensateur à la ligne de tension d'alimentation et à la ligne de terre, la première borne du condensateur étant en outre raccordée à l'électrode de porte du transistor MOS à canal N.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée
ci-après à titre d'exemple non limitatif, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel:
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la figure 1 est un schéma électrique équivalent du circuit de pompe de charge selon l'invention; et la figure 2 montre le schéma électrique équivalent d'un dispositif de commande d'un récepteur comportant la pompe de charge
selon l'invention.
En se reportant à la figure 1, la capacitance équivalente de la porte du transistor MOS est référée en 27, cette capacitance étant l'élément pour lequel on souhaite une charge rapide et qui doit ensuite être maintenu à une tension supérieure à celle de l'alimentation de façon à réduire le délai de mise en circuit du transistor
MOS associé et à en obtenir un fonctionnement efficace.
De façon détaillée, le circuit de pompe de charge selon l'invention comporte deux interrupteurs 20 et 21, montés entre l'alimentation en courant continu Vcc et la terre 22 et commandés de façon à srouvrir et se fermer par un signal oscillant (par exemple à une féquence de 500 kHz) amené sur la borne 23. Le signal de commande appliqué aux interrupteurs 20 et 21 est de préférence déphasé de 180 de telle sorte que, lorsqu'un interrupteur est ouvert, l'autre est fermé et vice versa. On obtient une telle opposition de phase, par exemple au moyen d'un inverseur logique 28, ou bien les interrupteurs peuvent être réalisés sous forme de dispositifs fermés par des phases opposées du signal oscillant. Le circuit comporte en outre un condensateur 24 dont une borne est raccordée à un point situé entre les deux interrupteurs 20 et 21 et l'autre borne à une alimentation en courant continu (par exemple à 12 V) par l'intermédiaire d'une diode 25. Une autre diode 26 a son anode raccordée à un point situé entre la cathode de la diode 25 et le condensateur 24 et sa cathode raccordée au condensateur 27 (représentant la capacitance du condensateur MOS) et à la cathode d'une diode 10, dont l'anode est
raccordée à la tension d'alimentation Vcc.
Le circuit de pompe de charge selon la figure I fonctionne comme suit. Dans un état de régime permanent du circuit, la chute de tension sur le condensateur 27 est maintenue sensiblement à 12 V (c'est-à-dire la tension sur la ligne 29) par le fait que le condensateur 24 est continuellement chargé sous une tension de 12 V à
la fréquence de 500 kHz grâce à la paire d'interrupteurs 20 et 21 et à la diode 25.
La figure 2 montre un exemple d'application de la pompe de charge selon l'invention à un transistor MOS pour commander un récepteur. Sur cette figure, les composants de la pompe de charge ont été repérés par les mêmes repères que sur la figure 1, sauf qu'on a négligé ici le condensateur 27 du fait qu'il correspond à la porte du transistor MOS 2. Ainsi, le circuit comporte le transistor de commande 2, dont le drain est raccordé à la tension d'alimentation vcc, la porte est raccordée à la cathode de la diode 26 et la source est raccordée à un circuit dont la fonction est d'assurer le raccordement à l'alimentation positive, ce circuit comportant une diode 10, dont l'anode est raccordée à la tension d'alimentation et la cathode à la porte du transistor MOS 2 par l'intermédiaire d'un transistor 6, d'une source de courant 7 et d'une diode 8. Le circuit comporte en outre un transistor MOS 35 monté entre l'anode de la diode 25 et la ligne de tension de référence 29, à 12 V. Sur la figure, on voit également la diode parasite 37, formée entre la source et le drain du transistor MOS 35. La porte du transistor 35 reçoit en outre un signal de commande VIN pour commander la fermeture ou l'ouverture
du circuit de pompe de charge.
Le circuit selon la figure 2 fonctionne comme suit. Du fait que la diode 10 est raccordée à la tension d'alimentation, la porte du transistor MOS 2 est rapidement chargée à la tension d'alimentation; ensuite (lorsque la porte du transistor 35 reçoit le signal de commande VIN avec une valeur qui provoque la fermeture de ce transistor 35, ce qui autorise le raccordement de la diode 25 à la ligne de tension de référence 29), la pompe de charge est mise en circuit et provoque à son tour l'augmentation de la tension. de la porte du transistor 2, ce qui réduit le
délai de fermeture et permet un fonctionnement correct du transistor 2 lui-même.
En conséquence, comme il vient d'être expliqué, le circuit de pompe de charge selon l'invention permet un fonctionnement efficace et une rapide fermeture du transistor MOS pour commander des récepteurs, notamment des récepteurs inductifs, grâce à des éléments simples, pouvant être aisément intégrés et
extrêmement fiables.
L'invention ainsi conçue est susceptible de plusieurs modifications et variantes sans s'écarter du domaine inventif. En particulier, tous les éléments peuvent être
remplacés par d'autres techniquement équivalents.
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Claims (5)

Revendications
1. - Circuit de pompe de charge pour commander des transistors MOS à canal N, destiné à être raccordé à un transistor MOS à canal N (2) ayant une électrode de drain raccordé à une ligne de tension d'alimentation (Vcc), une électrode de source raccordée à une récepteur (4) et une électrode de porte, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur (24) dont une première borne est raccordée à une ligne de tension de référence par l'intermédiaire d'un premier élément interrupteur (25) et dont la deuxième borne est raccordée à une section de commutation montée entre la ligne de tension d'alimentation et une ligne de terre (22) et commandée de façon à raccorder alternativement et sélectivement la deuxième borne du condensateur (24) à la ligne de tension d'alimentation et à la ligne de terre, la première borne du condensateur étant en outre raccordée à l'électrode de porte du
transistor MOS à canal N (2).
2. - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément interrupteur comporte un autre transistor MOS (35) dont l'électrode de source est raccordée à la ligne de tension de référence et l'électrode de drain est raccordée à la première borne du condensateur (24), tandis que son électrode de porte reçoit un signal d'entrée (VIN) commandant la fermeture et l'ouverture du circuit de
pompe de charge.
3. - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première borne du condensateur (24) est raccordée à l'électrode de porte du transistor MOS (2) par
l'intermédiaire d'un deuxième élément interrupteur (26).
4. - Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième élément interrupteur (26) est une diode ayant son électrode d'anode raccordée au condensateur (24) et son électrode de cathode raccordée à cette électrode de porte.
5. - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément interrupteur comporte en outre une diode (25) ayant son anode raccordée à l'électrode de drain de cet autre transistor MOS (35) et sa cathode raccordée à la
première borne du condensateur (24).
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