Brevet FR2410848A1 — publié le 19790629

La présente invention, étudiée dans le cadre de la Division METRIX de la Société des Produits Industriels ITT, a pour objet un générateur de tension constante et, plus particulièrement, un circuit générateur de tension de référence pour régulateur de tension. Elle est applicable, notamment, dans les appareils de mesure à alimentation par batteries ou par piles. Selon le principe connu, un régulateur de tension du type linéaire, illustré par la figure 1 annexée, comprend un circuit-de régulation REG qui reçoit la tension à réguler Ve pour fournir une tension de sortie Vs et un circuit de comparaison COP qui reçoit, d'une part, une fraction de la tension Vs fournie par un diviseur de tension DPR connecté entre la sortie du circuit de régulation REG et le potentiel de référence, la masse par exemple, d'autre part, une tension de référence Vr. Le circuit de comparaison COP fournit, au circuit de régulation REG, une tension de commande Vd dont l'amplitude est fonction de la différence entre l'amplitude de la tension de référence Vr et. l'amplitude de la tension de sortie du diviseur DPR. En réponse, le circuit de régulation REG fait varier l'amplitude de la tension Vs dans un sens tel que la tension de commande Vd tende à s'annuler. La tension de référence Vr est fournie par un circuit de référence REF qui comprend essentiellement une diode à effet Zener D1 commandée par une source de courant CC, cette diode et cette source étant connectées en permanence aux bornes de la source de la tension à réguler Ve, un transistor TR connecté en émetteur suiveur qui a notamment pour but de réduire l'impédance de sortie du circuit de référence, et un diviseur de tension R1-R2. Ce circuit de référence, couramment utilise, présente un inconvénient majeur : la diode de référence Dl, pour fournir une tension étalon précise, doit etre alimentée dans des conditions spécifiées. Elle doit etre parcourue par un courant qui est généralement de l'ordre de plusieurs milliampères. Une telle consommation permanente réduit de façon prohibitive l'autonomie de tout appareil de mesure alimenté par piles et équipe d'un tel circuit. I1 est à noter que les régulateurs de tension à découpage, bien que basés sur un principe différent, comprennent également un circuit de référence identique au circuit RET de la figure 1, et connecté de la meme façon. La présente invention a donc pour objet un circuit de référence à diode à effet Zener ne présentant pas les inconvénients précités. Le circuit de référence de la pressente invention est caractérisé en ce qu'il comprend également un dispositif de commutation connecté entre la tension d'entrée et une entrée de ltélément de référence, et un condensateur de memorisation connecté à une sortie de ltélément de référence, de façon que, en présence d'un signal de commande, le dispositif de commutation connecte ltentrée de l'élément de référence à la tension d'entrée, la tension étalon issue de ltélément de référence étant alors retransmise aux bornes du condensateur afin d'y erre mémorisée et, quten l'absence du signal de commande, le dispositif de commutation déconnecte l'entrée de 1 ltélément de référence de la tension d'entrée. Les différentes objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1 déjà citée, le schéma de principe du régulateur de tension connu ; - la figure 2, le schéma de principe du régulateur de tension de la figure 1 équipé d'un circuit de référence conçu conformément à la présente invention On décrira maintenant, en se reportant à la figure 2, le schéma de principe du régulateur de tension de la figure 1 équipé d'un circuit de référence REF' conçu conforoément à la pressente invention. On retrouve, sur la figure 2, la source de tension à réguler Ve, le circuit de régulation REG qui fournit la tension de sortie régulée Vs et le comparateur COP qui reçoit, d'une part, une fraction de la tension de sortie Vs issue du pont diviseur DPR sur son entrée inverseuse, d'autre part, la tension de référence Vr sur son entre suiveuse, de la figure 1. La tension de référence Vr est fournie par un circuit de référence REF'. Ce circuit comprend not-nent la diode à effet Zener D1 de la figure 1, dont l'anode est connectée au potentiel de référence, la masse par exemple, et dont la cathode est connectée, d'une part, à une entrée d'un circuit de commande IT commandé par des impulsions ic issues, par exemple, d'un multivibrateur non représenté alimenté sous la tension Vs, d'autre part, à ltémetteur d'un transistor TC de type n-p-n.L'électrode de base de ce transistor est connectée à une sortie de commande du circuit de commande IT et le collecteur est connecté à une sortie de la source de courant CC de la figure 1. A l'apparition d'une impulsion de commande ic le circuit de commande IT devient passant. En outre, il fournit un courant de base cd au transistor TC qui se sature. Le courant fourni par la source CC est transmis, par le transistor TC, à la cathode de la diode D1. Cette diode devient passante et une tension égale A la tension d'avalanche de cette diode est retransmise, par l'intersédiaire du circuit de commande IT,à un condensateur CH qui se charge. Après un intervalle de temps suffisant, la tension aux bornes de ce condensateur est égale à la tension d'avalanche de la diode Dl. L'impulsion ic n'est plus fournie.Le circuit de commande IT se bloque, isolant ainsi le condensateur CM du reste des éléments du circuit de référence REF'. En outre, le courant cd n'est plus fourni à la base du transistor TC qui se bloque, isolant ainsi la diode à effet Zener Dl de la source de courant CC. La diode D1 est donc complètement isolée et ne consomme plus aucun courant. La tension d'avalanche de la diode Dl est disponible aux bornes du condensateur CM sous la forme de la tension de référence Vr. Une nouvelle impulsion de commande ic est fournie et le fonctionnement du circuit de référence REFIT se poursuit de la façon précédemment décrite. Ainsi ce circuit fournit une tension de référence Vr obtenue par mémorisation de la tension d'avalanche de la diode Dl dans le condensateur CM, la diode D1 n'entant alimentée que pendant l'existence des impulsions de commande ic, et la consommation supplémentaire apportée par le circuit de commande IT étant négligeable, ce circuit pouvant etre réalisé sous la forme d'un circuit intégré C-MOS. L'expérience montre que le rapport cyclique des impulsions de commande peut varier de 1 (solution connue) à 1/N, avec N pouvant etre très grand, de l'ordre de 500 avec un comparateur COP et un circuit de commande IT réalisés à l'aide de composants usuels. Ce nombre N peut etre augmenté en utilisant des composants plus performants : la diode D1 fournit une tension pratiquement constante pendant ces impulsions, comme si elle était alimentée en permanence. Par contre sa consommation est réduite dans le meme rapport. Cette disposition permet ainsi d'augmenter dans de grandes proportions l'autonomie des appareils de mesure, par exemple, alimentés par piles. En effet, ces appareils étant actuellement réalisés en technologie C-MOS et possédant un dispositif d'affichage à cristaux liquides, la plus grande partie de la consommation est due aux circuits de régulation et, en particulier, à la diode à effet Zener. Il est bien évident que la description qui précède nta été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent etre envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Générateur de tension constante comprenant un élément de référence, telle une diode à effet Zener par exemple, qui reçoit une tension d'entrée pour fournir une tension étalon, caractérisé en ce qu'il comprend également un dispositif de commutation connecté entre la tension d'entrée et une entrée de l'élément de référence, et un condensateur de mémorisation connecté à une sortie de ltélément de référence, de façon que, en présence d'un signal de commande, le dispositif de commutation connecte I'entrée de l'elenent de référence à la tension d'entrée, la tension étalon issue de ltélément de référence étant alors retransmise aux bornes du condensateur afin d'y être mémorisée et, qu'en l'absence du signal de commande, le dispositif de commutation déconnecte l'entrez de ltélément de référence de la tension d'entrée. 2. Générateur de tension constante tel que défini en 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un circuit de commande dont une entrée est connectée à la sortie de l'élément de référence et dont une sortie est connectée audit condensateur de façon que, en présence du signal de commande, le circuit de commande retransmet la tension étalon alors fournie par ltélément de référence aux bornes du condensateur afin d'y etre mémorisée et, qu'en l'absence du signal de commande, le circuit de commande déconnecte le condensateur de mémorisation de ltélément de référence. 3. Générateur de tension constante tel que défini en 1, caracterisé par le fait que le dispositif de commutation est un transistor dont une première électrode est connectée à la tension d'entrée, dont une deuxième électrode est connectée à une entrée de l'élément de référence et dont une troisième électrode est connectée à une sortie de commande dudit circuit de commande. 4. Générateur de tension constante tel que défini en I, caractérisé par le fait que ledit signal de commande est un train d'impulsions dont le rapport cyclique est choisi de 1à 1/N avec, de préférence, N supérieur à 500.