Brevet FR2470465A1 — publié le 19810529

L'invention concerne un dispositif électronique de protection pour un appareil électronique fonctionnant avec un circuit de commande et qui comporte une batterie et un consommateur de courant. Dans les montres electroniques équipées d'un dispositif d'affichage à cristaux (LCD), on utilise pour lté- clairage, par exemple, une ampoule à incandescence miniature dont la consommation à la température de fonctionnement est de quelque 10 a 15 mA. A froid cependant, la résistance du filament est cependant beaucoup plus faible puisque cette résistance a un coefficient de température positif, et peut se situer normalement entre dix et vingt ohms. Du fait de cette faible valeur, au moment de l'enclenchement de la lampe il se produit un fort appel de courant susceptible de provoquer un effondrement de la tension fournie par la batterie. Après un temps de quelque 0,5 à 10 ms le filament a déjà atteint sa température de fonctionnement, de sorte qu'à l'expiration de ce temps le bon fonctionnement de l'appareil électronique se trouve de nouveau assuré. Des problèmes analogues peuvent aussi se présenter avec la tension d'alimentation, dans le cas des montres électroniques équipées d'un dispositif d'alarme ou fonctionnant avec un moteur pas à pas. Avec la publication allemande DE-AS 25 30 999, on connait un dispositif électronique prévu pour être utilisé avec un dispositif d'affichage électro-optique, fonctionnant avec une batterie comme source d'énergie. Dans ce document, on décrit un dispositif électronique qui empêche une consommatien d'énergie excessive qui pourrait résulter d'un défaut dans le fonctionnement du dispositif d'affichage, tel qu'une détérioration des éléments d'affichage ou d'un court-circuit des électrodes, dans les cellules, et entrainer ainsi une réduction de la durée de vie utile de la batterie.On utilise pour cela un montage qui surveille la consommation d'énergie du dispositif d'affichage, et qui élabore un signal dtaver- tissement lorsque cette consommation d'énergie excède une certaine valeur prédéterminée, ce qui permet d'interrompre le fonctionnement d'une partie au moins de l'affichage de l'heure. Ce dispositf connu ne permet pas de poursuivre sans restrictions l'utilisation de l'appareil électronique, comme cela serait souhaitable pour l'utilisateur. L'objet de la présente invention est de réaliser un dispositif de protection électronique du genre décrit dans le préambule, qui empêcherait que la baisse de tension survenant lors de ltenclenchement d'un utilisateur ne provoque un mauvais fonctionnement du circuit de commande qui pilote le fonctionnement de l'appareil électronique, d'une montre ou d'une calculatrice par exemple.Ce résultat est obtenu selon la présente invention par le fait que l'on prévoit ies interrupteurs pour les liaisons respectives entre la batterie et l'utilisateur et/ou entre la batterie et le circuit de commande, et qu'en amont, aux bornes du circuit de commande, on prévoit un condensateur dtaccumulation. D'autres particularités et développements de l'invention ressortent des explications qui suivent et qui se réfèrent aux figures du dessin. Le dessin illustre trois exemples de réalisation de 11 invention, expliqués ci-dessous plus en détail. Les différentes figures montrent respectivement Figure 1 un schéma synoptique du dispositif de protection électronique selon l'invention Figure 2 une autre possibilité de réalisation de la commande d'un interrupteur électronique selon la figure 1 Figure 3 un premier exemple de réalisation de l'interrupteur électronique Figure 4 des diagrammes de tension en fonction du temps, obtenus avec une combinaison de la réalisation selon la figure 3 et du schéma synoptique selon la figure 1 Figure 5 un deuxième exemple de réalisation de l'interrupteur électronique Figure 6 un troisième exemple de réalisation de l'interrupteur électronique. Dans la figure 1, B représente une batterie, S un interrupteur, V un consommateur de courant et ES un interrupteur électronique, dont entrée de commande 1 est réunie avec son entrée de commutation 2, ainsi qu'avec l'un des polos de la batterie B et l'interrupteur S. Le consommateur de courant V est réuni à l'autre pale de la batterie et il peut être enclenché avec l'interrupteur S. La sortie 3 de l'interrupteur électronique ES est réunie à un condensateur C ainsi qu'à l'entrée de commande 4 dtun circuit de commande ST qui,à sa sortie, pilote par exemple le fonctionnement d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides LCD. Une autre borne du condensateur C est réunie avec l'autre pale de la batterie B. La figure 2 est une vue partielle de la figure 1, reproduite jusqu'à ses bornes de raccordement 5 et 6, où toutefois l'entrée de commande 1 de l'interrupteur électronique ES est réunie à un point de raccordement 7 prévu entre le consommateur de courant V et l'interrupteur d'enclenchement S de celui-ci. La figure 3 montre un premier exemple de réalisation de l'interrupteur électronique ES. L'entrée de commande 1 de l'interrupteur électronique ES est réunie à un amplificateur d'entrée EV, qui attaque une bascule monostable MF commandant un transistor à effet de champ FET, l'entrée de commutation 2 étant réunie à la sortie de commutation 3 par le transistor à effet de champ FET, lorsque celui-ci est conducteur. Les tensions I à IV observées sur les différentes entrées de l'ampli- ficateur d'entrée EV, de la bascule monostable MP, du transistor à effet de champ et sur la sortie de celui-ci ont été représentées dans la figure 4. L'amplificateur d'entrée EV doit détecter aussi rapidement que possible la fermeture de l'interrupteur S et bloquer le transistor à effet de champ FET. D'autre part, un défaut tel qu'une ampoule grillée ne doit pas entraîner une panne du montage. Il faut donc assurer la #détectien dès l'apparition d'une variation relativement faible de la tension sur l'entrée 1 de l'interrupteur électronique ES, et il faut prévoir à l'intérieur de celui-ci une "résistance de fuite", qui n'a pas été représentée, afin de# maintenir sur entrée 1 des conditions de tension bien définies en cas de coupure de l'ampoule. Dans la figure 4, on a tracé les quatre diagrammes des tensions I à IV en fonction du temps. Le tracé I fait apparaitre l'effondrement de la tension de la batterie, lorsqu'on enclenche le consommateur V à l'instant T1. L'amplificateur d'entrée EV élabore la tension Il et arme ainsi le monostable MF qui, lorsqufune certaine valeur de tension est atteinte à l'instant T2, change d'état et reste dans ce dernier état pendant un temps T, pour revenir ensuite à l'état initial ou état de repos à l'instant T3. La tension III commande le transistor à effet de champ FET, à la sortie duquel on trouve la tension IV. A l'instant T1 cette tension baisse légèrement à l'enclenchement du consommateur V puis, après blocage du transistor à effet de champ FET à l'instant T2, le condensateur C se décharge durant le temps T.A l'instant T3 la bascule monostable XF revient dans son état initial, le transistor à effet de champ redevient conducteur et applique de nouveau la tension de la batterie U sur le condensateur C et sur le circuit de commande ST. A l'instant T4, enfin, le consommateur V est de nouveau déconnecté et à l'instant T5 tous les éléments sont revenus à l'état initial. La figure 5 montre un montage où l'interrupteur électronique ES comprend un comparateur OV, et où l'on compare la tension de la batterie U à une tension de référence URES. Le signal commandant la séparation du circuit de commande ST de la batterie B est émis à l'enclenchement du consommateur V, l'amplificateur d'entrée EV et le monostable MF commandant une bascule bistable FF qui bloque le transistor FET. On ne revient cependant au fonctionnement sur batterie que lorsque la tension U de la batterie dépasse la valeur de la tension de référence. Il faut naturellement choisir cette tension de référence UREF de manière que la tension de la batterie U revienne au-dessus de cette valeur avant que sur le condensateur-accumulateur C utilisé comme tampon la baisse de tension ne devienne excessive. Il est possible de pallier cette difficulté en appliquant au com- parateur OV la tension de la batterie U et la tension présente sur le condensateur-accumulateur C, prise comme tension de référence, le comparateur OV rétablissant alors l'alimentation par la batterie lorsque la tension U de celle ci devient supérieure à la tension aux bornes du condensateur C. Dans ce cas on réunit l'entrée de référence du comparateur OV à la sortie 3 de l'interrupteur électronique ES. Si l'on dimensionne le transistor à effet de champ FET pour une résistance de conduction suffisamment élevée, on peut obtenir que le comparateur OV suffise, à lui tout seul, pour contrôler la charge du condensateur-accumulateur C, comme on l'a montré dans la figure 6. A l'enclenchement du consommateur V la tension U de la batterie tombe très rapidement. A travers le transistor de commutation FET le condensateur-accumulateur C se décharge sur le circuit de la batterie. Comme le transistor de commutation FET présente une résistance relativement élevée, cette décharge ne se produit que lentement, de sorte que le comparateur OV peut fonctionner et bloquer le transistor à effet de champ FET, jusqu'à ce que la tension de la batterie U soit redevenue plus grande que celle du condensateur C. Cette solution présente en outre l'avantage, que l'on fait ainsi l'économie d'une entrée de circuit intégré. La méthode selon la présente invention, pour résorber les effondrements transitoires de la tension, ne se limite pas, il va de soi, à l'utilisation particulière décrite ci-dessus, son domaine d'application est tout à fait général. On peut ainsi résorber d'une manière générale les baisses de la tension d'alimentation. Le cas échéant, les éléments qui sont peu sensibles aux baisses de tension, tels par exemple que des moteurs d'entratnement, et qui de plus nécessitent des courants de très forte intensité, peuvent rester en permanence en liaison avec la batterie. R E V E N D T C A T I o ST S 1.- Dispositif de protection électronique pour un appareil électronique fonctionnant avec un circuit de comman de, comportant une batterie et un consommateur de courant, caractérisé par le fait que la liaison avec la batterie (B) s'effectue au moyen d'interrupteurs, respectivement (S) pour le consommateur de courant (V) et/ou (ES)pour le circuit de commande (ST), un condensateur-accumulateur (C) étant connecté à l'entrée du circuit de commande (ST). 2.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la batterie (B) peut être reliée au consommateur (V) au moyen d'un interrupteur d'enclenchement (S) et au circuit de commande (ST) ainsi qu'au condensateur-accumulateur (C) au moyen d'un interrupteur électronique (ES). 3.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'interrupteur électronique (ES) est réalisé de telle manière, que lors de l'enclenchement de l'utilisateur (V) il isole la batterie (B), pendant un temps prédéterminé (T), du circuit de commande (ST) et du condensateur-accumulateur (C). 4.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'entrée de commande (1) et l'entrée de commutation (2) de l'interrupteur électronique (ES) sont réunies ensemble. 5.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'entre le consommateur (V) et son interrupteur d'enclenchement (S) il est prévu un point de raccordement (7) relié à l'entrée de commande (1) de l'interrupteur électronique (ES). 6.- Dispositif de protection électronique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'interrupteur électronique (ES) comporte un transistor de commutation (FET). 7.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 6, caractérisé par le fait que sur son entrée de commande (1) l'interrupteur électronique (ES) comporte un amplificateur d'entrée (EV) pouvant armer une bascule monostable (04F) qui lui fait suite, en fonction de la tension (U) de la batterie (B), cette bascule monostable commandant le transistor de commutation (FET), la batterie (B) étant reliée au circuit de commande (ST) et au condensateur-accumulateur (C) par l'intermédiaire du transistor de commutation (FET) lorsque celui-ci est conducteur. 8.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le transistor de commutation (FET) peut être commandé par une bascule bistable (FF) actionnée par un comparateur (OV), ce comparateur (OV) réalisant la comparaison entre la tension de la batterie (u) et une tension de référence (UREF). 9.- Dispositif de protection électronique selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la tension de référence (UREF) est fournie par la tension présente aux bornes du condensateur-accumulateur (C).