Brevet FR2834354A1 — publié le 20030704

REGULATEUR DE TENSION POUR DISPOSITIF ELECTRONIQUE La présente invention concerne un réqulateur de tension pour un dispositif électronique, par exemple un terminal de radiocommunication, destiné à fournir une tension de sortie réqulée à un sous-ensemble électronique du terminal depuis une tension d'entrce reliée à un accumulateur d'énerg ie. Un des domaines d'application, non exclusif, de l'invention est celui des terminaux mobiles de radiocommunication fonctionnant dans un système 1û de radiocommunication cellulaire. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à un système selon le standard GSM (Groupe spécial Systèmes Mobiles publics de radiocommunication). Un réqulateur de tension permet de fournir la tension exacte requise par un sous-ensemble électronique d'un terminal de radiocommunication pour son fonctionnement optimal. La valeur de la tension fournie doit être précise et très stable sous peine d'endommager irréversiblement le sous-ensemble, ce qui nécessiterait un changement coûteux du sous-ensemble électronique. Un réqulateur de ce type peut être utilisé entre un accumulateur d'énergie comme une batterie et un préamplificateur radio. Un préamplificateur radio permet la gestion de l'émission et de la réception du signal radio du terminal de radiocommunication. Lors du fonctionnement du terminal, le signal RadioFréquence ( RF) n'est émis ou reçu que pendant un temps déterminé avec une périodicité fixée par l'horloge de référence du réscau, donc sous forme d'un signal variable en créneau, comme l'indique la figure la qui illustre un signal GSM. La figure la illustre le fait que les amplificateurs de puissance sont soumis à un brusque saut de tension 1, puis à la fin du créneau 2 à une brusque chute de tension 3, suivie d'un temps de coupure 5. La période T du signal représenté et de 4,615ms. Nous pouvons constater que le créneau 2 du signal GSM est de 0,577ms. 1 04096/CLF/EMPD E:\Saie\FJ04096\PREMDEP\TEXTE\Dernier.doc Pour fournir la tension nécessaire au bon moment au préamplificateur radio, il est connu que le régulateur de tension doive 8tre désactivé à la fin du premier saut de tension (6), et récctivé avant le deuxième saut de tension (7). Sur la figure 1 b, nous pouvons constater que le réqulateur de tension est récctivé tams avant le deuxième saut de tension (7) afin que la tension de sortie du réqulateur ait atteint la valeur nécessaire (Vout) au préamplificateur radio pour son fonctionnement optimal. Ainsi, le réqulateur de tension doit passer d'une tension de sortie nulle à la tension de sortie Vout nocessaire, ce qui représente une différence de 1û tension Dv. Ceci induit une perte d'énergie considérable puisqu'il faut pour chaque saut de tension que le régulateur de tension se recharge de la tension Dv, après voir été récctivé, et ceci environ 200 fois par seconde puisqu'il y a un saut de tension tous les 4,615 ms. Une autre perte d'énergie vient du fait que, lorsque le sous-ensemble électronique ne requiert pas d'énergie, il existe un courant de fuite dans le réqulateur de tension. L'invention a pour but de présenter une solution à ces problèmes et de réquler la tension délivrée au préamplificateur radio tout en limitant les pertes d'énergie. L'invention, à cet effet, propose, un réqulateur de tension pour dispositif électronique fournissant une tension de sortie réqulée depuis une tension d'entrce, la tension de sortie étant reliée à un sousensemble électronique du dispositif électronique destiné à être alimenté en énergie, ledit réquicteur comprenant un élément de contrôle recevant la tension d'entrée, un condensateur situé en sortie du réqulateur destiné à être chargé périodiquement par la tension d'entrée et à fournir périodiquement sa charge au sous-ensemble électronique du dispositif électronique lorsque ledit sous- ensemble électronique requiert une alimentation en énergie, le condensateur 3û étant en parallèle avec un réssau de contre-récction prélevant une partie de la tension de sortie et fournissant une mesure de la tension de sortie à l'élément de contrôle, le réseau de contrerécction comprenant au moins deux transistors, un comparateur de tension et un interropteur situé entre la sortie du comparateur et l'entrce de l'élément de contrôle, caractérisé en ce que un l 04096/CLF/EMPD L:\Salle\F104096\PREMDEP\TEXTE\Dernier.doc interrupteur est inséré dans le réseau de contre-récction entre l'entrée du réseau de contre récction et le premier transistor, I'interrupteur étant en position ouverte lorsque le sous-ensemble électronique ne requiert pas d'énergie. Ainsi, l'invention permet de diminuer le temps de récctivation le réqulateur avant le saut de tension ainsi que l'énergie nécessaire à la recharge du réqulateur. Dans un mode de réclisation particulier, le comparateur de tension 1 û (COMP) compare la tension de sortie à une tension de référence (Vref) caractéristique du sous-ensemble électronique destiné à étre alimenté en énergie, et est un transistor de contrôle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appara'^tront à la lecture de la description suivante d'un mode de réclisation particulier de l'invention, donné à titre illustratif et pas limitatif, et des dessins énoncés ci- dessous. La figure la, déjà décrite, représente la forme du signal variable de type GSM. La figure 1 b, déjà décrite, représente la tension de sortie d'un réqulateur de tension selon l'art antérieur. La figure 1 c représente la tension de sortie d'un régulateur de tension suivant l'invention. La figure 2 représente le schéma électrique d'un réqulateur de tension selon l'art antérieur. La figure 3 représente le schéma électrique d'un réqulateur de tension selon l'invention. Dans la suite de la description, I'invention est décrite dans son application aux terminaux de radio communication ou téléphones portables. El le s'applique plus généralement à tous types d'émetteurs-récepteurs radio, tels que, par exemple, un appareil de radio messagerie. 1 04096/C LF/EMPD E:\Saiie\F 04096\PREMDEP\TEXTE\Dernier.doc Le circuit de régulation de tension selon l'invention s'applique comme décrit ici comme intermédiaire entre un accumulateur d'énergie et la partie radio du terminal, soit par exemple le préamplificateur radio. Ce circuit peut également s'appliquer à l'alimentation en énergie d'autres sous-ensembles électroniques du terminal tel que le c_ur d'un microprocesseur, par exemple. Le réqulateur de l'invention permet a insi une stabil ité optima le de la tension délivrée au sous-ensemble électronique du terminal. La figure 2 représente le schéma électrique d'un régulateur de tension 1 û selon 1'art antérieur. Ce réqulateur de tension fournit une tension de sortie réqulée (Vout) à un sous-ensemble électronique du terminal de communication destiné à être alimenté en énergie. Le régulateur est lui-méme alimenté par une tension d'entrée (Vin), reliée à un accumulateur d'énergie. Le réqulateur comprend un élément de contrôle (CONTR), généralement un transistor de contrôle de réqulation recevant la tension d'entrée (Vin). Cet élément de contrôle (CONTR) permet de réajuster la 2û tension de sortie (Vout) délivrse par rapport à une tension de référence (Vref) spécifique à chaque sous-ensemble électronique à alimenter. Le réqulateur comprend un condensateur (10) situé en sortie du réqulateur qui est destiné à être chargé périodiquement par la tension d'entrée (Vin) et à fournir périodiquement sa charge au sous-ensemble électronique du terminal lorsque ladit sous-ensemble électronique requiert une alimentation en énergie. Le condensateur (10) est situé en parallèle avec un réseau de contre- récction (15) qui prélève une partie de la tension de sortie (Vout) et fournit une 3û mesure de la tension de sortie (Vout) à l'élément de contrôle (CONTR). Le réseau de contre-récction (15) comprend au moins deux transistors (20, 30), un comparateur de tension (COMP) et un interrupteur (40) situé entre 1 0409 6/C LF/EMPD E:\Saite\F 04096\PREMD EP\TEXTE\Dernier. doc la sortie du comparateur (COMP) et l'entrée de l'élément de contrôle (CONTR). Le réseau de contre-récction (15) prélève environ 1% de la tension de sortie (Vout) afin d'en mesurer la valeur et de la comparer dans le comparateur (COMP) avec la tension de référence (Vref). Lorsque le sousensemble électronique ne requiert pas d'énergie, linterropteur (40) est en position ouverte. Cependant, on constate que le condensateur (10) se décharge dans le réseau de contre-récction (15) et un courant de fuite est crcé et consommé par les résistances (20), (30). L'invention, dont le schéma électrique est représenté en figure 3, propose une amélioration des réqulateurs de tension existants. Ce régulateur de tension fournit une tension de sortie régulée (Vout) à un sous-ensemble électronique du terminal de communication destiné à être alimenté en énergie. Le réqulateur est lui-même alimenté par une tension d'entrée (Vin), reliée à un accumulateur d'énergie, tel une batterie. Le réqulateur comprend comme celui de l'art antérieur un élément de 2û contrôle (CONTR), un condensateur (10), un réseau de contre-récction (15) qui comprend au moins deux transistors (20,30), un comparateur de tension (COMP) et un interrupteur (40) disposés de facon identique à l'art antérieur. Selon l'invention, un interrupteur (50) est inséré dans le réseau de contre-récction entre l'entrée du réscau de contre récction et le premier transistor (20). L'interrupteur (50) est en position ouverte lorsque le sous-ensemble électronique, par exemple un préamplificateur radio, ne requiert pas d'alimentation en énergie. L'interrupteur (50) est en position fermoe sinon. L'interrupteur (50) étant en position ouverte, il n'y a pas de courant de foite comme dans le réqulateur de l'art antérieur. 1 04096/CLF/EMPD E:\Sale\F104096\PREMDEP\TEXTE\Dernier.Joc Le condensateur (10) peut donc se recharger plus vite pour atteindre la valeur de tension de sortie (Vout) optimale au fonctionnement du préamplificateur. Ceci implique un fonctionnement optimal du réqulateur de tension, tel que le montre la figure 1 c: Dans le cas d'un préamplificateur radio, celui-ci ne requiert pas d'énergie pendant la période (5) entre deux sauts de tension (6) et (7) représentée sur la figure 1 c. En comparant les figures l b et 1 c, nous constatons que le régulateur 1û de tension est récctivé ta2ms avant le deuxième saut de tension (7) afin que la tension de sortie du réqulateur ait atteint la valeur nocessaire (Vout) au préamplificateur radio pour son fonctionnement optimal. Cet intervalle de temps ta2 est nettement inférieur à l'intervalle de temps ta7. De plus, le réqulateur de tension selon l'invention doit passer d'une tension de sortie non nulle à la tension de sortie Vout nécessaire, ce qui représente une différence de tension Dv2, nettement inférieur à la différence de tension Dv7. Nous constatons ainsi un gain d'énergie considérable, puisqu'il ny a 2û pas de courant de fuite et qu'avant chaque saut de tension le réqulateur de tension se recharge très rapidement. 1 04096/CLF/EMPD \Sae\F70096\PREMDEP\TEXTE\Dernier.coc REVENDICATIONS 1. Réqulateur de tension pour un dispositif électronique fournissant une tension de sortie réqulée (Vout) depuis une tension d'entrce (Vin), la tension de sortie (Vout) étant reliée à un sous-ensemble électronique du dispositif électronique destiné à être alimenté en énergie, ledit réqulateur comprenant un élément de contrôle (CONTR) recevant la tension d'entrse (Vin), un condensateur (10) situé en sortie du réqulateur destiné à être chargé périodiquement par la tension d'entrée (Vin) et à fournir périodiquement sa charge au sous-ensemble électronique du dispositif électronique lorsque ledit sous-ensemble électronique requiert une alimentation en énergie, le condensateur (10) étant en parallèle avec un réssau de contre-récction prélevant une partie de la tension de sortie (Vout) et fournissant une mesure de la tension de sortie (Vout) à l'élément de contrôle (CONTR), le réseau de contre-récction comprenant au moins deux transistors (20,30), un comparateur de tension (COMP) et un interrupteur (40) située entre la sortie du comparateur (COMP) et l'entrée de l'élément de contrôle (CONTR), caractérisé en ce que un interrupteur (50) est inséré dans le réseau de contre-récction entre l'entrée du réseau de contre récction et le premier transistor (20), I'interrupteur (50) étant en position ouverte lorsque le sous-ensemble électronique ne requiert pas d'énergie. 2. Régulateur de tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur de tension (COMP) compare la partie de la tension de sortie prélevée à une tension de référence (Vref) caractéristique du sousensemble électronique destiné à être alimenté en énergie. 3. Régulateur de tension selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le comparateur (COMP) est un transistor de contrôle de réqulation destiné à fournir la tension exacte requise par le sousensemble électronique pour son fonctionnement optimal. 4. Réqulateur de tension selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif électronique est un terminal de radiocommunication.