Brevet FR2717278A1 — publié le 19950915

La présente invention concerne une alimentation pour ordinateurs possédant plusieurs sorties de tensions pour alimenter le ventilateur ,I'unité centrale et les périphériques. Dans le commerce, on trouve ce genre d'alimentations pour équiper les coffrets de micro-ordinateurs. Rappelons quelques caractéristiques de ces alimentations traditionnelles. Elles ont un ventilateur qui tourne en permanence dès qu'elles sont sous tension. Il fonctionne comme un aspirateur et dépose dans l'ordinateur une couche de poussière après un certain temps de fonctionnement. Ce dépôt crée une élévation de température des composants et diminue la fiabilté des disques durs, des disques souples et du ventilateur qui peut entrer en vibration ou même être bloqué (risque d'incendie). Elles reçoivent la tension alternative du secteur et la renvoie à une sortie pour le moniteur écran cathodique). Le seul avantage qu'elles donnent à l'utilisateur est de pouvoir couper le courant sur le moniteur en même temps qu'il coupe le courant sur l'ordinateur. Il arriva courament que l'ordinateur reste allumé entre 12 heures et 14 heures sans que personne ne travaille dessus. Il y a aussi des utilisateurs qui oublient d'éteindre l'ordinateur le soir en quittant leur travail. Ces problèmes dûs aux utilisateurs sont jusqu'à présent sans solution efficace et défiflitive. Elles ont des câbles avec connecteurs pour alimenter l'unité centrale ,en tensions: -5, +5, 0, -12,+12 Volts. Elles ont des câbles avec connecteurs pour alimenter individuellement les périphériques internes en tensions: 0, +5, +12 Volts. Lorsque l'alimentation est branchée sur le secteur l'ensemble de l'ordinateur est sous tension : le disque dur tourne en permanence, les moteurs pas à pas des lecteurs de disquettes sont alimentés.-Pour une configuration moyenne, plus de la moitié des calories dissipées dans le coffret de l'ordinateur est produite par les moteurs L'alimentation selon 1' invention permet de rémédier à un grand nombre de ces inconvénients. Elle possède en effet, une logique électronique permettant d'alimenter le ventilateur et les périphériques en tenant compte des demandes d'accès à ces derniers. Elle permet ainsi d' éviter l'usure et l'engrassement du ventilateur et des périphériques non sélectionnés qui tournent à vide dans les systèmes traditionnels dans l'attente d'une sélection . Cette invention facilite la réalisation de micro-ordinateurs purement statiques,c'est à dire sans pièces tournantes. Il existe un grand nombre d'applications qui ne font plus appel aux périphériques internes et même externes une fois que les programmes sont chargés et lancés. L'alimentation selon l'invention ne coupe le ventilateur qu'après avoir délesté tous les périphériques internes non sélectionnés La figure 1 donne le principe du fonctionnement. Les périphériques sont alimentés par des circuits éiectroniques équivalents à une PORTE OU à plusieurs entrées suivie d'un RELAIS TEMPORISE à la descente. Certaines entrées sont en logique positive, d'autres en logique négative. Le ventilateur ne s'arrête de tourner que quand les périphériques internes ne sont plus alimentés en puissance(+l2V). Par définition un relais temporisé à la descente change d'état à l'apparition du signal d'entrée et la temporisation commence à la disparition de ce signal. La figure 2 représente un cas particulier de réalisation. Dès que la sélection d'un disque dur par le signal SC(signal du voyant rouge HDD en façade de l'ordinateur), la tension +12Volts est envoyée au disque dur C pour alimenter ses moteurs. L'alimentation coupe la +12 Volts sur le disque dur C si la sélection a cessé depuis un temps T I, défini approximativement par la constante de temps R I xC I (Figure 2). Ce temps est réglé par exemple à 4 minutes. La tension d'alimentation en puissance des périphériques motorisés sont essentiellement la tension de + 1 2V pour les moteurs de rotation des disques et les moteurs de positionnement des têtes lectures-écriture. En général l'électroniques de ces périphériques consomment peu d'énergie (environ 1 Watt)sous la tension +SVolts; on laisse brancher cette tension en permanence. Les deux lecteurs A et B peuvent être traités individuellement ou en groupe. Les lecteurs de disquettes A et B dans le cas de la figure2,sont alimentées en même temps en tension +12V, dès que l'un d'eux est sélectionné. Lorsque la sélection a cessé de puis un temps T2 , défini approximativement par la constante de temps R2xC2, la tension + 1 2V est coupée. Nous réglons ce temps à 2 minutes. Le ventilateur fonctionne aussi sous la tension +12 Volts. Il est alimenté quand le disque dur ou un des lecteurs est alimenté (figure2) grâce à une fonction logique OU à deux entrées (ou plus que deux dans d'autres cas). Le ventilateur fonctionne donc par intermittence. Suivant la réalisation de la figure 1, il fonctionne en moyenne moins de 10% du temps de la mise sous tension de l'ordinateur. L'engrassement de l'intérieur du coffret de l'ordinateur par la poussière ambiante et même par la fumée de cigarettes, est réduit dans le même rapport. Dans le cas de la réalisation de la figurel, le signal en série du clavier est en logique négative, c'est à dire qu'au repos il est à +5V. Dès qu'on appuie sur une touche du clavier le moniteur est alimenté par un triac déclenché au passage de la tension alternative au 0V. En absence de signal clavier depuis un tempsT3, défini approximativement par la constante de temps R3xC3 la tension alternative est coupée sur le moniteur. Le temps T3 est réglé à 10 minutes. On peut noter qu'un voyant lumineux signale l'imminence de la coupure du secteur environ 90 secondes avant la coupure. Pour remettre la temporisation du moniteur à zéro I'opérateur doit alors appuyer sur une touche ou déplacer (ou cliquer)la souris dans le cas où la souris est traitée par la logique. Dans un autre cas de réalisation le voyant est remplacé par un optocoupleur permettant le raccordement à un générateur de sons. L' alimentation selon l'invention ne dépend pas des micro-processeurs utilisés ni du fabricant de l'ordinateur puisqu'elle n'utilise que des signaux d'interface normalisés. L'alimentation selon la présente invention possède des entrées pour signaux d'interfaces de sélection qui sont des niveaux logiques comme c'est le cas pour les disques durs et les lecteurs de disques souples. Elle possède également des entrées qui détectent les impulsions sur un seul fil comme celles venant du clavier ou de la souris. Résumé et bilan énergétique: La figure I représente un cas de réalisation typique de l'alimentation selon la présente invention pour un micro ordinateur compatible IBM AT, de moyenne importance: -Le coffret de l'ordinateur est d'un type standard dit"MINI-TOWER" -L'unité centrale est une carte-mère contenant un micro-processeur 486 DLC à une fréquence de 40 MHZ, avec une mémoire de 4 Méga de RAM - Sur la carte mère est enfichée une carte contrôleur d'écran de type SUPER VGA avec avec une mémoire de 1 Méga RAM - - Sur la carte-mère est aussi enfichée une carte contrôleur de disques durs et de disques souples de type AT BUS. IL comprend également deux port séries RS232, un port parallèle Centronics et un port Joystick. L'ensemble de ces trois cartes :carte mère,carte contrôleur d'écran,carte contrôleur de disque dur,de lecteurs de disques souples et d'un port parallèle et de deux ports séries 5 consomment environ 17 Watts. La logique du disque dur et des deux lecteurs de disques souples consomment au total environ 3 Watts sous la tension de 5 Volts. Lordinateur est équipé d'un disque dur C de capacité 250 Méga IBM A'r BUS, d'un lecteur A de 3,5 pouces de capacilé 1,44 Méga et d'un lecteur B de 5,25 pouces de capacilé 1,2 Méga. La logique de l'alimentation (figure 2) est réalisée avec des circuits CMOS. La carte contrôleur de disques donne un signal de sortie SC sur connecteur destiné à un voyant LED pour indiquer si c'est le cas que l'un ou l'autre des disques durs C ou D est sélectionné. Par commodité de câblage c'est ce signal que nous utilisons mais on peut aussi utiliser le signal de sélection qui est présent sur le câble en nappe qui relie la carte du contrôleur au disque dur. La présence du signal de sélection SC provoque immédialemenl l'injection de la tension de 4-1 2Volts sur le disqueC (el D s'il existe)dont le moteur de rotation se met à tourner Lorsqu'il atteint la bonne vitesse l'électronique du disque dur émet un signal "PRET" vers l'ordinateur. Ce dernier peut alors lire ou écrire. En absence de sélection par l'ordinateur pendant un temps présélectionné, réglé dans cet exemple à 4 minutes, l'alimentation +12Volts du disque dur est coupée. La rotation s'arrête et le disque dur est alors au repos, ceci évite son usure inutile quand il n'y a pas de demande d'accés. On réalise en même temps une économie de 0,6A sur la tension + 12 volts, soit 7,2 Watts. La logique électronique du disque dur fonctionnant sous une tension de +5 Volts est en permanence alimentée, mais elle ne représente qu'une faible partie de la consonullalion Watl). En ce qui concerne les lecteurs de disques souples le mode de réduction de consommation est analogue. Dès la sélection par l'ordinateur la tension +12Volts est envoyée aux lecteurs. En absence des signaux de sélection SA ou SB (en logique négative)des lecteurs A ou B, disponibles sur les connecteurs du câble en nappe qui relie la carte contrôleur aux lecteurs, pendant un lenlps pl-ésélectionné de 2 minutes, l'alimentation de puissance +12Volts sur les lecteurs est coupée. Les moteurs pas à pas qui commandent le positionnement des têtes de lectures-écriture, alors ne soiil plus alimentés et on réalise ainsi uiie économie de 0,6A par lecteur, soit 14,4 Watts pour les deux. La logique des lecteurs alimentée sous +5V consomme environ 1Watt par lecteur. Dans la réalisation de la figure 2, le ventilateur est considéré par l'alimentation comme un périphérique à gérer par l'alimentation. II ne tourne que si le disque dur ou un disque souple est alimenté en + 12 Volts. II consomine quand il tourne environ 3Watts. En résumé au point de vue énergétique, dans le cas de la figure2, s'il n'y a pas de demande d'accès aux disques durs el disquettes, avec l'alimentation objet de la présente invention, la consommation est d'environ 20Watts :17 Watts pour l'unité centrale et 3watts pour la logique du disque dur el des deux lecteurs. Sans le dispositif de contrôle d'énergie la consommation est de 44Watts. La diminution de la coïoni'nation est d'environ de 55% Une étude statistique n'outre que les demandes d'accès au disque dur et aux disques souples ne représentent un de l'ordre de 1% du temps de fonctionnement d'un micro-ordinateur. Suivant la réalisation de la ligure 2, quand on appuie sur une touche du clavier l'alimentation détecte la présence des impulsions "série" sur le connecteur du clavier. L'apparition des impulsiolls en logique négative du clavier est interprêlé par l'alimentation comme une demande d'accès au moniteur. Le moniteur est alors alimenté en courant alternatif du secteur à travers Ull triac. Le déclenclieiiient du triac a lieu quand la tension alternative passe à 0V pour éviter des chocs électriques brulaux sur le moniteur à l'allumage ou au réallumage. En absence de signal clavier pendant un temps, fixé dans le cas de la figure2 à 10 minutes, la tension alternative est coupée. L'économie d'énergie est de 1 50Watts sur le moniteur SVGA. Sur la figure2, on peut constater l'existence des entrées marquées INUIT . Elles servent à déclencher l'alimentation de tous les périphériques à la mise sous tension de l'ordinateur ou quand appuie sur le bouton RESET. L'électronique de cette initiation n'est pas représentée. Dans le cas de réalisation de la figure 2, la durée de temporisation entre le moment de la disparition du signal de sélection et la mise en veille du périphérique correspondant se règle grâce à un circuit RC qui fixe la constante de temps. Dans un autre cas de réalisation cette durée de temporisation est réglée grâce à un compteur à présélection comptant les impulsions d'une horloge. Dans un autre cas de réalisation l'alimentation possède une deuxième entrée destinée à détecter les impulsions en provenance d'une" souris" pour réalimenter le moniteur. La coupure de la tension alternative sur le moniteur se fait alors quand ni la souris ni le clavier n'est activé depuis un certain temps. Dans le cas de la figure 1, avant la coupure de la tension alternative sur le moniteur, un signal est émis par l'alimentation destiné à un voyant en face avant de l'ordinateur. Ce signal apparaît, dans le cas de la figure 2 quand il n'y a 'plus que 15% du temps avant la fin. Il avertit l'opérateur de l'imminence de la coupure de la tension du secteur sur le moniteur. L'opérateur qui travaille sur l'ordinateur doit appuyer sur une touche ou actionner la souris pour remettre la temporisation à zéro. Dans un autre cas de réalisation le signal d'avertissement se fait sous une forme sonore. Dans un autre cas de réalisation le système comprend dans le coffret de l'ordinateur un lecteur CD ROM . Le traitement se fait alors d'une manière analogue à celle d' un lecteur de disquettes. Dans autre cas de réalisation économique, une seule sortie d'alimentation +12V alimente le disque dur, le lecteur A et le lecteur B. Ainsi quand un de ces trois périphériques est Ssélectionné, les trois sont alimentés en même temps. Lorsque toutes les sélections de ces éléments ont disparu depuis un certain temps, cette alimentation de +12V est coupée. Dans d'autres cas de réalisation, les portes OU et les temporisateurs de la figurel ou 2 sont intégrés dans des montages équivalents ou dans des circuits spécialisés ou dans des montages programmables à micro-processeurs. L'alimentation selon l'invention est particulièrement adaptée aux micro-ordinateurs dans les applications où dont l'unité centrale doit être toujours sous tension :serveur, télétransmission, télésurveillance, contrôle d'accès, commande de machines spéciales. Elle est aussi destinée à la micro-informatique quand on recherche la longue durée de vie du matériel, le minimum d'entretien (peu de poussière)et une économie d'énergie. Elle est particulièrement recommandée sur les stations de travail des réseaux locaux. REVENDICATIONS 1) Alimentation pour l'unité centrale et les périphériques d'ordinateurs,caractérisée en ce qu'elle possède une logique électronique de gestion des tensions qu'elle envoie au ventilateur de l'ordinateur et aux périphériques. Un relais électronique temporisé à la descente permet à chaque périphérique d'être alimenté grâce son signal de demande d'accès ou de sélection. 2)Alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'elle envoie la tension + 1 2Volts au disque dur C dès qu'il y a demande d'accès à ce disque par l'unité centrale grâce à un relai électronique temporisé à la descente: un certain temps après la disparition de la demande d'accès, la tension +12 Volts est coupée sur le disque dur C. 3)Alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'elle envoie la tension + + 12 Volts aux lecteurs de disques souples dès qu'un lecteur est sélectionné par l'unité centrale grâce à un relai électronique temporisé à la descente et possédant une porte logique OU à deux entrées en logique négative: un certain temps après la disparition du signal de sélection de l'un ou de l'autre des deux lecteurs, la tension +12 Volts est coupée sur les deux lecteurs. 4)Alimentation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'elle envoie la tension alternative du secteur au moniteur quand l'opérateur appuie sur une touche du clavier. Si aucune touche n'est appuyée depuis un certain temps, la tension alternative est coupée sur le moniteur. Cette opération se fait grâce à un relais électronique temporisée à la descente. 5)Alimentation selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que la mise sous tension du moniteur par l'alimentation se fait grâce à un triac déclenché au passage de la tension alternative au zéro volt. 6)Alimentation selon les revendications 1,4 et 5 caractérisée en ce que la tension alternative qui alimente le moniteur n'est coupée en cas de l'inactivité de l'opérateur qu'après un temps d'avertissement. Pendant ce temps, I'avertissement est donné par l'alimentation sous forme d'un signal électrique destiné à un voyant ou à un générateur sonore. Ceci est réalisé grâce à un relais électronique temporisé à la descente et possédant deux sorties temporisées à des temps différents. 7)Alimentation selon les revendications 1,2 et 3 caractérisée en ce qu'une seule sortie +12 Volts alimente à la fois le disque dur et les lecteurs de disquettes quand l'un de ces périphériques est sélectionné. Cette opération se fait grâce à un relais électronique temporisé à la descente et possédant en entrée une fonction OU à trois entrées. 8)Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle possède une porte ou fonction logique OU permettant au ventilateur d'être alimenté en +12 Volts dès qu'un périphérique interne est alimenté par cette tension. 9)Alimentation selon l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisée en ce que les portes ou fonction OU et les temporisations sont réalisées suivant des montages équivalents ou en utilisant des composants à forte densité avec logique inclue.