Brevet FR2572861A1 — publié le 19860509

DISPOSITIF D'ALIMENTATION PERMANENTE D'UN CIRCUIT ELECTRIQUE A FAIBLE CONSOMMATION DE COURANT La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation permanente d'un circuit électrique à faible consommation de courant. Ce dispositif trouve une application avantageuse dans les circuits électroniques, notamment numériques, pour l'alimentation continue d'un circuit de mémorisation de données lorsque l'appareil contenant ledit circuit n'est pas lui-meme sous tension. Le dispositif de l'invention vise à l'alimentation continue des circuits électroniques à faible consommation de courant,tels que par exemple les mémoires vives en technologie CMOS, avec une autonomie d'alimentation supérieure à un mois en l'absence d'alimentation du circuit par l'alimentation principale de l'appareil. L'utilisation de micro-processeurs et de circuits associés tels que les mémoires vives, est de plus en plus courante, meme dans les appareils de la vie quotidienne. Ainsi, par exemple, il existe depuis quelques années, des postes téléphoniques à mémoire. Cette mémoire est de type volatile et sert à mémoriser pendant une courte durée de temps un numéro à rappeler, et sert également à mémoriser de manière permanente -un ensemble de numéros de téléphones constituant un agenda électronique de l'abonné. Cet agenda électronqiue doit être mémorisé sur une mémoire vive, c'est-à-dire accessible aussi bien en lecture qu'en écriture, de façon à pouvoir ajouter, retrancher ou modifier les numéros téléphoniques contenus dans cette mémoire. Or, aucun courant, aussi faible soit-il, ne doit être prélevé de la ligne téléphonique en dehors des périodes de trafic. Il est donc nécessaire d'adjoindre au poste téléphonique un dispositif d'alimentation permanente de la mémoire vive. Selon L'art connu, cette alimentation permanente est réalisée par l'utilisation de piles au lithium soudées ou encliquetées. Cette solution n'est pas sans poser d'importants problèmes d'exploitation. Un premier problème tient au fait que la pile est mise en place lors de la fabrication du poste téléphonique. Il en résulte donc une consommation prématurée et inutile de la pile qui se traduit notamment par un problème de gestion des stocks de postes té lé- phoniques. Par ailleurs, la durée de vie d'une pile est très incertaine. Elle dépend en effet de la consommation des mémoires, qui présentent par elLes-mêmes une grande dispersion, et elle dépend également très fortement de la température. La durée de vie de la pile n'étant pas connue, celle-ci est remplacée soit trop rapidement, ce qui entraîne un gaspillage, soit trop tardivement, ce qui est préjudiciable à l'intégrité du contenu de la mémoire. De plus, lorsque la pile est usagée, son remplacement peut être délicat et sujet à un dérangement du poste téléphonique, notamment si le remplacement est effectué par l'usager. Enfin, le lithium étant un métal toxique, il est nécessaire de prévoir des moyens de récupération des piles usagées pour éviter toute pollution. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients présentés par l'usage des piles au lithium pour l'alimentation permanente des circuits à faible consommation de courant, tels que les mémoires électroniques. L'invention a également pour objectif de garantir une autonomie d'alimentation supérieure à un mois dans le cas d'absence de tout autre alimentation extérieure, et de préserver en permanence l'alimentation du circuit dans le cas ou une alimentation extérieure est susceptible d'être substituée, plus ou moins périodiquement, au dispositif d'alimentation de l'invention. Dans le cas particulier du poste téléphonique à mémoire evoqué ci-dessus, le but de l'invention est de disposer d'un dispositif d'alimentation ayant une durée de vie équivalente au poste téléphonique lui-même, supprimant ainsi tout problème de remplacement des piLes De manière précise, l'invention a pour-objet un dispositif d'alimentation permanente d'un circuit électrique à faible consommation de courant, ledit circuit comprenant une borne d'entrée de courant et une borne de sortie de courant, ledit dispositif comprenant en série un générateur photovoltaique comprenant des cellules au silicium amorphe et une diode Schottky reliés aux bornes du circuit, ladite diode laissant passer le courant délivré par ledit générateur photovoltaique, et un élément de stockage de charges électriques disposé aux bornes dudit circuit. La diode a pour rôle d'interdire toute circulation de courant de l'élément de stockage vers le générateur photovo-ltalque. Le générateur photovoltaique est constitué de cellules au silicium amorphe , ce type de cellule présente l'avantage d'avoir un rendement pratiquement constant, même sous des écLairements très faibles. La diode de Schottky est intéressante car sa chute de tension directe est très faible. Selon des modes de réalisation préférés, l'élément de stockage est constitué soit d'un condensateur de grande capacité, soit d'un accumulateur nickel-cadmium Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente le circuit électrique schématique du dispositif d'aLimentation permanente de l'invention, - la figure 2 iLlustre un poste téléphonique à mémoire équipe du dispositif d'alimentation permanente de l'invention. Sur la figure 1, la référence 2 indique le dispositif d'alimentation permanente de l'invention et la référence 4 le circuit électrique à faible consommation de courant à alimenter. Ce circuit comprend une borne d'entrée de courant E et une borne de sortie de courant S. Pour un circuit électrique constitué d'une mémoire vive (RAM) en technologie CMOS, la consommation de courant est très faible. Elle est comprise entre 20 et 100 nA et la tension de fonctionnement de ce circuit est comprise entre 2 et 5 Volts. Ce circuit est aLimenté, selon l'invention, par un dispositif comprenant principalement un générateur photovoltaique 6 -et un élément de stockage 8. L'élément de stockage 8 est disposé aux bornes du circuit 4. Ces deux- éLéments sont aLimentés par le générateur photovoltaique 6 ; ils reçoivent respectivement un courant i et un courant Ic. Pour éviter la décharge de l'élément de stockage 8 vers le générateur photovoltaique 6, une diode 10 est disposée entre le générateur photovoltaSque et l'élément de stockage 8. Les conditions d'utilisation du circuit 4 peuvent être très variées, notamment lorsque ce circuit est une mémoire d'un poste téléphonique à mémoire. Ce dernier peut en effet être disposé dans un local, parfois faiblement écLairé. Il importe donc que Le générateur photovoltaique fonctionne même sous un très faible éclairement. De préférence, on utilise des cellules photovoltaiques ayant un rendement pratiquement constant même sous des éclairements très faibles. On peut par exemple utiliser des cellules photovoltaiques au silicium amorphe. Une telle cellule produit un courant de 0,8 mA/cm2 et 0,69 V sous 10 000 lux, et 8 C1A/cm et 0,57 V sous 100 lux. L'élément de stockage doit pouvoir être chargé avec un débit très faible. IL doit donc avoir un courant d'auto-décharge extrêmement faible. Selon un premier mode préféré de réalisation, cet élément de stockage est constitué d'un condensateur. Ce condensateur doit avoir une capacité élevée et, dans la plupart des applications, occuper un volume faible. On peut avantageusement utiliser un condensateur de type Supercap (marque déposée) produit par la société NEC, ayant une capacité de 0,1 F avec une tension de service de 5 Volts et n'occupant qu'un 3 volume de 4 cm . Un tel condensateur peut fournir un courant de 100 nA pendant un mois, sa tension passant de 5 Volts à 2 Volts. Selon un autre mode préféré de réalisation, l'élément de stockage peut être constitué d'un accumumateur NiCd à très faible courant d'auto-décharge, tet que l'accumulateur du type "MEMOGUARD" produit par la Société SAFT. En ce qui concerne la diode 10, il est souhaitable que sa chute de tension directe soit La plus faible possible. On peut donc utiliser avantageusement une diode de type Schottky dont la chute de tension directe reste inférieure à 0,2 Volt pour un courant de 1 mA. Le dispositif représente sur la figure 1 réalise une alimentation permanente du circuit 4. Lorsque l'intensité Lumineuse est suffisante, par exemple supérieure à 100 lux dans le cas de l'utilisation d'un générateur photovoltaique au silicium amorphe, le générateur photovoltaique réalise simultanément l'alimentation du circuit 4 sous une tension comprise entre 2 et 5 Volts et le maintien en charge de l'élément de stockage. En l'absence d'éclairement suf fisant, le courant I d'alimentation du circuit 4 est c fourni par l'élément de stockage, et cela pendant une durée supérieure à 1 mois dans le cas de fonctionnement en obscurité totale. La figure 2 illustre l'implantation du générateur photovoltaique sur un poste téléphonique à mémoire. Le dispositif de l'invention réalise l'alimentation permanente de la mémoire vive du poste téléphonique. Le générateur photovoltaique est placé de manière à recevoir le maximum d'éclairement. Il peut être disposé par exemple sur la face avant du poste téléphonique 12. Sur la figure 2, le générateur photovoltaique est composé de cellules 14 au silicium amorphe 2 ayant chacune une surface d'environ 1 cl , montées en série. L'élément de stockage (non visible sur la figure) constitué soit d'un condensateur, soit d'un accumulateur NiCd prend les lieu et place de la pile au lithium utilisée dans les appareils connus. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation permanente d'un circuit électrique (4) à faible consommation de courant, ledit circuit comprenant une borne d'entrée de courant (E) et une borne de sortie de courant (5), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en série un générateur photovoltaique (6) comprenant des cellules au silicium amorphe et une diode Schottky (10) reliés aux bornes dudit circuit, ladite diode laissant passer le courant délivré par ledit gé nérateur photovoltaique, et un élément de stockage (8) de charges éLectriques disposé aux bornes dudit circuit. 2. Dispositif d'alimentation permanente selon La revendication 1, caractérisé en ce que l'élé- ment de stockage (8) est un condensateur 3. Dispositif d'alimentation permanente selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élé- ment de stockage (8) est un accumulateur Ni Cd