Brevet FR2964463A1 — publié le 20120309

-1- Circuit de contrôle de charge de batterie sans calibration DESCRIPTION DE L'INVENTION ABREGE Un circuit de contrôle de charge de batterie a pour but de fournir à une batterie déchargée un courant de charge constant, suivi d'une tension de charge constante qui est maintenue jusqu'à ce que le courant de charge diminue au-dessous d'une limite prédéterminée. Les points les plus critiques d'une telle charge de batterie concernent la précision de la tension de charge constante, et la précision de la mesure du courant de charge pendant cette phase de charge à tension constante. Les solutions couramment utilisées pour résoudre ces problèmes utilisent des méthodes de calibration, qui sont très coûteuses et très complexes. En effet, dans ces méthodes classiques, soit une calibration est faite en usine après la fabrication des circuits intégrés, soit le circuit de contrôle de charge de batterie nécessite des convertisseurs analogiques numériques et des softwares embarqués complexes avec beaucoup d'espace mémoire. Le circuit présenté propose une solution pour répondre à ces points critiques, sans utilisation de calibration, ce qui le rend très intéressant en terme de coût (surface silicium réduite) et de production (temps de test). Quand la charge est terminée, ce circuit peut également être utilisés pour mesurer précisément le courant de décharge de la batterie. Le circuit de contrôle de charge de batterie de la présente invention est particulièrement (mais pas exclusivement) approprié pour la charge de batterie de type lithium-ion (Li+), les batteries d'acide, et d'autres batteries rechargeables. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Avec cette l'invention, les circuits présentés se rapportent généralement aux circuits implémentés sur une seule puce (dites Embedded) de circuits mixtes (digital et analogique), dans les nouvelles technologies (nano technologies) CMOS, et dans les technologies CMOS plus anciennes (et peu coûteuses). Plus spécifiquement mais non exclusivement, la révélation actuelle se rapporte à l'implémentation de la gestion de la charge et de la décharge d'une batterie sur une seule puce (dite Embedded battery management), et la description qui suit fait référence à ces champs d'application pour des facilités d'illustration uniquement. Cette invention se rapporte généralement aux circuit de contrôle de charge de batterie. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Avec la popularité croissante du matériel électronique portatif, l'équipement alimenté par batteries est devenu de plus en plus populaire. Des terminaux mobiles telles que les téléphones portables sont généralement alimentés par une batterie. Beaucoup de types de batteries sont conçus pour un usage unique. De telles batteries sont jetées lorsqu'elles sont déchargées. Cependant, quelques batteries sont conçues pour être rechargeables. Il y a trois types de batteries rechargeables qui peuvent satisfaire les contraintes de conception imposées à une batterie pour téléphone portable. Les trois types de batterie sont Nickel-Cadmium (NiCad), Nickel Metal Hybride (NiMH), et Lithium Ion (Li-Ion). Chaque type de batterie possède ses avantages et ses inconvénients. La batterie de type Li-Ion est actuellement la batterie rechargeable la plus coûteuse utilisée dans des applications téléphones portables. Cependant, cet inconvénient est compensé par de nombreux avantages comparativement aux autres types de deux batteries. Une batterie de type Li-Ion ne souffre pas de la dégradation de sa capacité due aux -2- effets de mémoire, lorsqu'elle est rechargée avant sa pleine décharge. De plus, la batterie de type Li-Ion a la densité d'énergie la plus forte parmi les trois types de batterie rechargeable cités plus haut. Par exemple, la densité d'énergie de la batterie de type Li-Ion est presque deux fois plus importante que celle d'une batterie de type NiCad. Ceci est particulièrement important dans des applications de téléphone portable ou d'autres applications, où il y a une tendance à augmenter les temps d'autonomie en mode discussion et en mode de repos, tout en cherchant à diminuer la taille et le poids de l'appareil portatif. Une seule cellule de Li-Ion a une tension d'approximativement 4.1 volts (ou 4.2 volts). Cette tension élevée évite d'avoir à utiliser plusieurs cellules de batteries en série pour créer une tension équivalente, nécessaire au fonctionnement des téléphones portables. Cependant, une batterie de type Li-Ion a une tolérance très faible en surtension. Ainsi, l'alimentation servant à charger une batterie de type Li-Ion doit maintenir la tension de charge finale dans une tolérance très précise. Cette tension de charge finale d'une batterie Li-Ion est particulièrement importante parce que la vie et la capacité de la cellule de Li-Ion est dégradée si cette tension de fm de charge varie de 4.1 volts (ou 4.2 volts) de plus ou moins quelques dizaines de pourcents (par exemple plus ou moins 0.5 pourcent, ce qui correspond à plus ou moins 20 milli volts). De plus, une tension de charge plus élevée que ce qui peut être toléré par la batterie, peut provoquer l'explosion de la batterie. Les batteries rechargeables exigent ainsi certaines contraintes sur leurs circuits de contrôle de charge. Les circuits typiques de charge de batterie transfèrent la puissance à partir d'une source d'énergie, telle qu'une prise murale AC, ou un dispositif USB, ou d'une alternateur de voiture. Le processus de recharge inclut typiquement des contraintes fortes sur les tensions et les courants de charge à partir de cette source d'énergie. En particulier, si les tensions ou les courants de charges fournis à la batterie sont trop grands, la batterie peut être endommagée, ou pire, exploser. D'autre part, si les tensions ou les courants de charge fournis à la batterie sont trop petits, le processus de charge peut être inefficace. Par exemple, une utilisation inefficace de la spécification de charge de la batterie peut mener à des temps de remplissage très longs. De plus, si le processus de charge n'est pas efficace, la capacité de la cellule de la batterie (c'est à dire, la quantité d'énergie que la batterie peut contenir) n'est pas optimisée. D'ailleurs, une recharge inefficace peut impacter la durée de vie de la batterie (c'est à dire, le nombre de cycles de charge/décharge qui peuvent être fournis par la batterie). En outre, une charge inefficace peut résulter dans des changements dans le temps des caractéristiques de la batterie. Ces problèmes sont compliqués par le fait que des caractéristiques des batteries en tensions et courants de recharge, peuvent être différents d'une batterie à l'autre. Par conséquent, il est vraiment souhaitable de mesurer constamment l'état de charge de la batterie, et de charger la batterie lorsque la capacité résiduelle de la batterie diminue. Dans une batterie, la tension ne diminue pas de manière significative, mais les courants de décharge diminuent remarquablement lorsque la capacité résiduelle diminue. Dans les architectures classiques, une résistance est reliée à la borne positive de la batterie, et une tension différentielle est directement mesurée à travers cette résistance par un convertisseur ADC (Convertisseur Analogique Digital). Avec un circuit de mesure de courant, la valeur courante du courant de charge peux être obtenue en divisant la tension différentielle V aux bornes de la résistance de valeur R, en utilisant la loi d'Ohm (I=V/R). Il est aussi connu qu'un tel type de circuit de mesure de courant de charge, amplifie cette tension différentielle V grâce à un amplificateur différentiel, avant d'être envoyée à un convertisseur ADC (Convertisseur Analogique Digital). Cependant, pour mesurer correctement le courant de charge et décharge d'une batterie, et surtout la tension de la batterie, un tel circuit de contrôle de charge de batterie doit être très précis. De tels circuits utilisent souvent des procédures de calibration, ce qui augmente de coût et de complexité. En effet, dans ces méthodes classiques, soit une calibration est faite en usine après la fabrication des circuits intégrés, soit le circuit de contrôle de charge de batterie 2964463 -3- nécessite des convertisseurs analogiques numériques et des softwares embarqués complexes avec beaucoup d'espace mémoire. Dans un système de charge de batterie de type lithium-ion ou une batterie d'acide, une première phase de charge à courant constant (dit CC) est appliquée à la batterie, afin de la recharger rapidement. Lorsque la batterie atteint sa 5 valeur de tension finale, le système de charge de batterie commute à une phase de charge à tension constante (dit CV), afin de maintenir la batterie à son niveau de tension final. La phase de charge à courant constant (dit CC) ne peut pas être appliqué à la batterie lorsque celle ci a atteint sa tension fmale, sinon la capacité de stockage de l'énergie de la batterie serait dépassée, ce qui détruirait la batterie. Cependant, afm de réduire au minimum la durée du cycle de charge de la batterie, la durée de la phase de charge à courant constant (dit CC) doit être maximale. Par 10 exemple, le courant de charge typique pour des batteries de téléphones portables est approximativement de un ampère (1A). Par conséquent, la précision de la transition entre les modes de fonctionnement CC et CV est un facteur crucial dans la charge de la batterie. Lors de la phase à tension constante (dit CV), le courant de charge diminue progressivement. Cette phase est maintenue jusqu'à ce que la batterie devienne entièrement chargée, c'est à dire jusqu'à ce que le courant de charge soit nul ou très faible. Ce courant de charge à partir duquel la charge peut 15 être coupée est appelé courant de fin de charge. Le courant de fin de charge d'une batterie Lithium Ion est défini par deux paramètres : le niveau de tension de charge, et du courant de charge. La précision de la valeur de la tension de la batterie pendant cette phase à tension constante (dite CV), et la précision de la mesure du courant de charge pendant cette phase, sont les points le plus critique dans une charge de batterie. Un objet de notre invention est de présenter un circuit de contrôle de charge de batterie pour répondre à ces points 20 critiques, sans utilisation de calibration, ce qui le rend très intéressant en terme de coût (surface silicium réduite) et de production (temps de test). Quand la charge est terminée, ce circuit peut également être utilisés pour mesurer précisément le courant de décharge de la batterie. DESCRIPTION BREVE DE L'INVENTION 25 Un circuit de charge de batterie a pour but de fournir à une batterie déchargée un courant de charge constant (dit CC) (de valeur C - par exemple C=1A) jusqu'à ce que la tension de la batterie atteigne une valeur prédéterminée de tension (par exemple 4.1V ou 4.2V pour des batteries de type Lithium Ion). Cette phase de charge à courant constant CC est suivie d'une phase à tension constante (dit CV) (par exemple 4.1V ou 4.2V pour des batteries de type Lithium Ion). Cette phase à tension constante CV est maintenue jusqu'à ce que le courant de charge de la batterie 30 descende au dessous d'une valeur prédéterminée (par exemple C/10). A ce moment, la charge de la batterie peut être terminée (la batterie est entièrement chargée). La précision de la valeur de la tension de la batterie pendant la phase à tension constante (dite CV), et la précision de la mesure du courant de charge pendant cette phase, sont les points le plus critique dans une charge de batterie. Un objet de notre invention est de présenter un circuit de contrôle de charge de batterie pour répondre à ces points 35 critiques, sans utilisation de calibration, ce qui le rend très intéressant en terme de coût (surface silicium réduite) et de production (temps de test). Quand la charge est terminée, ce circuit peut également être utilisés pour mesurer précisément le courant de décharge de la batterie. Le courant dans la batterie est déterminé en mesurant la chute de tension à travers une petite résistance mise en série avec la batterie (de l'ordre de 100 milli ohm par exemple). -4- Le circuit de contrôle de charge de chargeur de la présente invention est particulièrement approprié à l'utilisation dans un système de charge de batteries lithium-ion (Li+) ou de batteries d'acide, ou de n'importe quelle batterie rechargeable. Les éléments constituants et les avantages de ces circuits de cette invention ressortiront de la description et des figures qui suivent. Cette description comportes plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif, et ne limite ainsi pas la portée des champs d'application et d'implémentation de cette invention. Par exemple, ce circuit peut aussi être utilisé pour générer une tension d'alimentation ou une tension de référence très précise (par exemple pour les régulateurs linéaires, régulateurs de type dc-dc, références de tensions, ...), et pour mesurer un courant de charge ou comme limiteur de courant. BREVE PRESENTATION DES FIGURES Les figures d'accompagnement, qui sont incorporées dans ce brevet, illustrent une ou plusieurs implémentations de la présente invention et, associées avec la description détaillée, servent à expliquer les principes et les réalisations de l'invention. Dans les figures attachées: La figure 1 (FIG. 1) est un schéma électrique de la première architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à tension constante avec une mesure précise du courant de charge, et sans calibration. La figure 2 (FIG. 2) est un schéma électrique de la deuxième architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à tension constante avec une mesure précise du courant de charge, et sans calibration. La figure 3 (FIG. 3) est un schéma électrique de la première architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à courant constant, et sans calibration. La figure 4 (FIG. 4) est un schéma électrique de la deuxième architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à courant constant, et sans calibration. 30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Ces circuits sont destinés à des applications de contrôle de la charge et de la décharge d'une batterie. Ceux qui ont de la compétence dans ce domaine à l'état de l'art se rendront compte que la description détaillée qui suit de la présente invention est d'illustration seulement et n'est pas limitative de quelque façon. D'autres modes de réalisation de la présente invention se suggéreront aisément à de telles personnes bénéficiant des avantages de cette 35 invention. Les références détaillent des réalisations de la présente invention, comme illustré dans les schémas joints. Le cas échéant, les mêmes indicateurs de référence seront employés dans tous les schémas et dans la description détaillée qui suit, pour se rapporter à la même chose ou aux pièces semblables. Dans un intérêt de clarté, tous les dispositifs courants des réalisations décrites ci-dessus ne sont pas montrés et décrits. Bien entendu, dans le développement de telles implémentations, de nombreuses décisions spécifiques devront être 40 prise selon l'application et les contraintes liées au marché, étant donné que ces buts spécifiques varieront d'une exécution à l'autre et d'un réalisateur à l'autre.25 -5- D'ailleurs, un tel effort de développement pourrait être complexe et long, mais néanmoins serait une entreprise courante de ceux qui ont de la compétence dans ce domaine à l'état de l'art. En se tournant maintenant vers les figures : - La figure 1 (FIG. 1) est un schéma électrique de la première architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à tension constante avec une mesure précise du courant de charge, et sans calibration. Le rôle de ce circuit est de contrôler précisément, sans utilisation de calibration, la charge à tension constante de la batterie (phase dite CV), la mesure précise du courant de charge pendant cette phase de charge à tension constante, et lorsque la batterie est chargée, la mesure précise du courant de décharge de la batterie. Ce circuit comporte: - Un transistor de puissance de charge (4) connecté entre le chargeur (VCHARGER) et une résistance de mesure du courant de charge (5). La résistance de mesure du courant de charge (5) est aussi connectée à la batterie (6) à charger. - Un pont diviseur résistif (7) (8) qui est connectée entre la batterie (6) à charger et la masse, et qui génère 15 une tension (VFB) égale à un ratio de la tension (VBAT) de la batterie (6). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée négative 20 connectée à la sortie (VFB) du pont diviseur résistif (7) (8), soit son entrée négative connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée positive connectée à la sortie (VFB) du pont diviseur résistif (7) (8). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée 25 négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a sa sortie connectée à la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). 30 - Quatre interrupteurs (9) qui constituent un circuit d'interrupteurs à entrée différentielle et à sortie différentielle qui, dans la phase de mesure du courant de charge de la batterie, connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6), et dans la phase de mesure du courant de décharge de la batterie, connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de 35 la batterie (6). - Une résistance (10) connectée à la sortie positive du circuit d'interrupteurs (9). - Une résistance (14) connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie, et la masse. - Une capacité (15) connectée en parallèle avec la résistance (14), qui filtre le bruit haute fréquence de la 40 sortie en tension (VIBATTERY) du circuit. -6- - Un transistor nFET (13), dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la résistance (10) et son entrée négative connectée à la sortie négative du circuit d'interrupteurs (9), soit son entrée négative connectée à la résistance (10) et son entrée positive connectée à la sortie négative du circuit d'interrupteurs (9). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (Il) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a sa sortie connectée à la grille du transistor nFET (13). - Pendant la phase de charge à tension constante (CV) : Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (Il) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor nFET (13) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (11) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : Phase 1: VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERY1 Phase 2: VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension VIBATTERY varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VIBATTERY = (VIBATTERY1+VIBATTERY2)/2= (RS*ICHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VIBATTERY) du courant de charge de la batterie (ICHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (11) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. En supposant que l'amplificateur (2) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (2) et (3) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSV) de l'amplificateur (2), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (3) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (2). -7- En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (2) et (3) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases de la boucle en tension qui est formée par les amplificateurs (2) (3), le transistor de puissance de charge (4), et le pont diviseur résistif (7) (8) : Phase 1: VBAT = [VREF-EPSV] *[1+(Rl/R2)] = VBAT1 Phase 2: VBAT = [VREF+EPSV] *[1+(Rl/R2)] = VBAT2 La bande passante peut être rendue très faible par rapport à la fréquence de pilotage des phases 1 et 2 (par exemple 100 fois plus faible) : une solution consiste, par exemple, a ajouter une capacité (par exemple, de valeur de quelques nF) sur la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension de charge régulée VBAT varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VBAT = (VBAT1+VBAT2)/2= VREF*[1+(R1/R2)] Ainsi, la tension de charge de la batterie (VBAT) est constante, et est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (2) et (3), et est très précise sans avoir besoin de calibration, à condition également d'avoir une tension de référence (VREF) suffisamment précise pour obtenir la précision souhaitée (par exemple plus ou moins 0.5 pourcent) de la tension de la batterie à charger. - Après la charge de la batterie, pendant la phase de mesure du courant de décharge de la batterie: Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et 20 sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). 25 Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor nFET (13) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (11) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : IDISCHARGE = -ICHARGE 30 Phase 1: VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERYI Phase 2: VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension VIBATTERY varie très peu dans le 35 temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VIBATTERY = (VIBATTERY1+VIBATTERY2)/2= (RS*IDISCHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VIBATTERY) du courant de décharge de la batterie (IDISCHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (11) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. 40 - La figure 2 (FIG. 2) est un schéma électrique de la deuxième architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à tension constante avec une mesure précise du courant de charge, et sans calibration. -8- Le rôle de ce circuit est de contrôler précisément, sans utilisation de calibration, la charge à tension constante de la batterie (phase dite CV), la mesure précise du courant de charge pendant cette phase de charge à tension constante, et lorsque la batterie est chargée, la mesure précise du courant de décharge de la batterie. Ce circuit comporte: - Un transistor de puissance de charge (4) connecté entre le chargeur (VCHARGER) et une résistance de mesure du courant de charge (5). La résistance de mesure du courant de charge (5) est aussi connectée à la batterie (6) à charger. - Un pont diviseur résistif (7) (8) qui est connectée entre la batterie (6) à charger et la masse, et qui génère une tension (VFB) égale à un ratio de la tension (VBAT) de la batterie (6). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée négative connectée à la sortie (VFB) du pont diviseur résistif (7) (8), soit son entrée négative connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée positive connectée à la sortie (VFB) du pont diviseur résistif (7) (8). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a sa sortie connectée à la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). - Quatre interrupteurs (9) qui constituent un circuit d'interrupteurs à entrée différentielle et à sortie différentielle qui, dans la phase de mesure du courant de charge de la batterie, connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6), et dans la phase de mesure du courant de décharge de la batterie, connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). - Une résistance (10) connectée à la sortie négative du circuit d'interrupteurs (9). - Une résistance (14) connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie, et le chargeur (VCHARGER). Dans cette architecture, la tension donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie est la tension différentielle (VCHARGER-VIBATTERY). - Une capacité (15) connectée en parallèle avec la résistance (14), qui filtre le bruit haute fréquence de la sortie différentielle en tension (VCHARGER-VIBATTERY) du circuit. - Un transistor pFET (16), dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) cascadé avec un amplificateur de 40 tension différentielle à sortie référencée à la masse (12). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre -9- interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive du circuit d'interrupteurs (9) et son entrée négative connectée à la résistance (10), soit son entrée négative connectée à la sortie positive du circuit d'interrupteurs (9) et son entrée positive connectée à la résistance (10). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a sa sortie connectée à la grille du transistor pFET (16). - Pendant la phase de charge à tension constante (CV) : Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor pFET (16) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (Il) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : Phase 1: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY1 Phase 2: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VCHARGER-VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension (VCHARGERVIBATTERY) varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VCHARGER-VIBATTERY = ((VCHARGER-VIBATTERY 1)+(VCHARGER-VIBATTERY2))/2 30 VCHARGER-VIBATTERY = (RS*ICHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VCHARGER-VIBATTERY) du courant de charge de la batterie (ICHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (11) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. En supposant que l'amplificateur (2) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (2) et (3) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSV) 35 de l'amplificateur (2), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (3) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (2). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (2) et (3) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases de la boucle en tension qui est formée par les amplificateurs (2) (3), le transistor de puissance de charge 40 (4), et le pont diviseur résistif (7) (8) : Phase 1: VBAT = [VREF-EPSV] *[1+(R1/R2)] = VBAT1 -I0- Phase 2: VBAT = [VREF+EPSV] *[1+(R1/R2)] = VBAT2 La bande passante peut être rendue très faible par rapport à la fréquence de pilotage des phases 1 et 2 (par exemple 100 fois plus faible) : une solution consiste, par exemple, a ajouter une capacité (par exemple, de valeur de quelques nF) sur la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension de charge régulée VBAT varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VBAT = (VBAT1+VBAT2)/2= VREF*[1+(Rl/R2)] Ainsi, la tension de charge de la batterie (VBAT) est constante, et est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (2) et (3), et est très précise sans avoir besoin de calibration, à condition également d'avoir une tension de référence (VREF) suffisamment précise pour obtenir la précision souhaitée (par exemple plus ou moins 0.5 pourcent) de la tension de la batterie à charger. - Après la charge de la batterie, pendant la phase de mesure du courant de décharge de la batterie: Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et 15 sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). 20 Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor pFET (16) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (11) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : IDISCHARGE = -ICHARGE 25 Phase 1: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY1 Phase 2: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VCHARGER-VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension (VCHARGER- 30 VIBATTERY) varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VCHARGER-VIBATTERY = ((VCHARGER-VIBATTERY1)+(VCHARGER-VIBATTERY2))/2 VCHARGER-VIBATTERY = (RS*IDISCHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VCHARGER-VIBATTERY) du courant de décharge de la batterie (IDISCHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (11) et (12), et est donc très précise, sans avoir 35 besoin de calibration. - La figure 3 (FIG. 3) est un schéma électrique de la première architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à courant constant, et sans calibration. Le rôle de ce circuit est de contrôler précisément, sans utilisation de calibration, la charge à courant constant de la 40 batterie (pour la phase dite CC, ou pour la phase dite trickle charge). Ce circuit comporte: - 11 - - Un transistor de puissance de charge (4) connecté entre le chargeur (VCHARGER) et une résistance de mesure du courant de charge (5). La résistance de mesure du courant de charge (5) est aussi connectée à la batterie (6) à charger. - Quatre interrupteurs (9) qui constituent un circuit d'interrupteurs à entrée différentielle et à sortie différentielle qui, dans la phase de mesure du courant de charge de la batterie, connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6), et dans la phase de mesure du courant de décharge de la batterie, connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). - Une résistance (10) connectée à la sortie positive du circuit d'interrupteurs (9). - Une résistance (14) connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie, et la masse. - Une capacité (15) connectée en parallèle avec la résistance (14), qui filtre le bruit haute fréquence de la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit. - Un transistor nFET (13), dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (Il) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la résistance (10) et son entrée négative connectée à la sortie négative du circuit d'interrupteurs (9), soit son entrée négative connectée à la résistance (10) et son entrée positive connectée à la sortie négative du circuit d'interrupteurs (9). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a sa sortie connectée à la grille du transistor nFET (13). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée négative connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, soit son entrée négative connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée positive connectée la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit. L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie - 12 - différentielle (2) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a sa sortie connectée à la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). - Pendant la phase de charge à courant constant (CC) ou la phase de trickle charge : Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor nFET (13) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (Il) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : Phase 1: VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERY1 Phase 2: VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension VIBATTERY varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VIBATTERY = (VIBATTERY1+VIBATTERY2)/2= (RS*ICHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VIBATTERY) du courant de charge de la batterie (ICHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (11) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. En supposant que l'amplificateur (2) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (2) et (3) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSV) de l'amplificateur (2), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (3) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (2). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (2) et (3) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces 30 deux phases de la boucle en courant: Phase 1: VIBATTERY = [VREF-EPSV] = VIBATTERY1 Phase 2: VIBATTERY = [VREF+EPSV] = VIBATTERY2 La bande passante peut être rendue très faible par rapport à la fréquence de pilotage des phases 1 et 2 (par exemple 100 fois plus faible) : une solution consiste, par exemple, a ajouter une capacité (par exemple, de valeur de quelques 35 nF) sur la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension régulée VIBATTERY varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VIBATTERY = (VIBATTERY1+VIBATTERY2)/2= VREF = (RS*ICHARGE)*(R4/R3) 40 Et: ICHARGE = VREF*(R3/R4)/RS - 13 - Ainsi, le courant de charge de la batterie (ICHARGE) est constant, et est indépendant des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (2) et (3), et est très précis sans avoir besoin de calibration, à condition également d'avoir une tension de référence (VREF) suffisamment précise pour obtenir la précision souhaitée du courant de la batterie à charger. - Après la charge de la batterie, pendant la phase de mesure du courant de décharge de la batterie: Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor nFET (13) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (11) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : IDISCHARGE = -ICHARGE Phase 1: VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERYI Phase 2: VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension VIBATTERY varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VIBATTERY = (VIBATTERYI+VIBATTERY2)/2= (RS*IDISCHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VIBATTERY) du courant de décharge de la batterie (IDISCHARGE) est indépendante des erreurs 25 en tension d'entrée des amplificateurs (Il) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. - La figure 4 (FIG. 4) est un schéma électrique de la deuxième architecture du circuit de contrôle de charge de batterie, précis à courant constant, et sans calibration. Le rôle de ce circuit est de contrôler précisément, sans utilisation de calibration, la charge à courant constant de la 30 batterie (pour la phase dite CC, ou pour la phase dite trickle charge). Ce circuit comporte: - Un transistor de puissance de charge (4) connecté entre le chargeur (VCHARGER) et une résistance de mesure du courant de charge (5). La résistance de mesure du courant de charge (5) est aussi connectée à la batterie (6) à charger. 35 - Quatre interrupteurs (9) qui constituent un circuit d'interrupteurs à entrée différentielle et à sortie différentielle qui, dans la phase de mesure du courant de charge de la batterie, connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6), et dans la phase de mesure du courant de décharge de la batterie, connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de 40 la batterie (6). - Une résistance (10) connectée à la sortie négative du circuit d'interrupteurs (9). - 14 - - Une résistance (14) connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie, et le chargeur (VCHARGER). Dans cette architecture, la tension donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie est la tension différentielle (VCHARGER-VIBATTERY). - Une capacité (15) connectée en parallèle avec la résistance (14), qui filtre le bruit haute fréquence de la sortie différentielle en tension (VCHARGER-VIBATTERY) du circuit. - Un transistor pFET (16), dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive du circuit d'interrupteurs (9) et son entrée négative connectée à la résistance (10), soit son entrée négative connectée à la sortie positive du circuit d'interrupteurs (9) et son entrée positive connectée à la résistance (10). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a sa sortie connectée à la grille du transistor pFET (16). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3). L'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée négative connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, soit son entrée négative connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée positive connectée la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit. L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée négative connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), soit son entrée négative connectée à la sortie positive de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée positive connectée à la sortie négative de l'amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2). L'amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a sa sortie connectée à la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). - Pendant la phase de charge à courant constant (CC) ou la phase de trickle charge : Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) - 15 - de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor pFET (16) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (11) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : Phase 1: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY1 Phase 2: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*ICHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VCHARGER-VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension (VCHARGERVIBATTERY) varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VCHARGER-VIBATTERY = ((VCHARGER-VIBATTERY 1)+(VCHARGER-VIBATTERY2))/2 VCHARGER-VIBATTERY = (RS*ICHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VCHARGER-VIBATTERY) du courant de charge de la batterie (ICHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (11) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. En supposant que l'amplificateur (2) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (2) et (3) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSV) de l'amplificateur (2), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (3) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (2). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (2) et (3) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases de la boucle en courant: Phase 1: VIBATTERY = [VREF-EPSV] = VIBATTERYI Phase 2: VIBATTERY = [VREF+EPSV] = VIBATTERY2 La bande passante peut être rendue très faible par rapport à la fréquence de pilotage des phases 1 et 2 (par exemple 100 fois plus faible) : une solution consiste, par exemple, a ajouter une capacité (par exemple, de valeur de quelques nF) sur la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 30 50 pourcent), la tension régulée VIBATTERY varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VIBATTERY = (VIBATTERY1+VIBATTERY2)/2= VREF VCHARGER-VIBATTERY = VCHARGER-VREF = (RS*ICHARGE)*(R4/R3) Et: ICHARGE = (VCHARGER-VREF)*(R3/R4)/RS 35 Ainsi, le courant de charge de la batterie (ICHARGE) est constant, et est indépendant des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (2) et (3), et est très précis sans avoir besoin de calibration, à condition également d'avoir une tension de référence différentielle (VCHARGER-VREF) suffisamment précise pour obtenir la précision souhaitée du courant de la batterie à charger. - Après la charge de la batterie, pendant la phase de mesure du courant de décharge de la batterie: 40 Le circuit d'interrupteurs (9) connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). - 16 - En supposant que l'amplificateur (11) a un gain grand, l'erreur en tension d'entrée de l'ensemble constitué des amplificateurs cascadés (11) et (12) est déterminée principalement par l'erreur en tension d'entrée (dénommée EPSI) de l'amplificateur (11), étant donné que l'erreur en tension d'entrée de l'amplificateur (12) est divisée par le gain élevé de l'amplificateur (11). Le courant traversant la résistance (10) passe dans le transistor pFET (16) et dans la résistance (14). En supposant que les interrupteurs (1) connectés aux amplificateurs (11) et (12) sont pilotés de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent) selon deux phases, nous pouvons écrire les équations suivantes pendant ces deux phases : IDISCHARGE = -ICHARGE Phase 1: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)-EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY1 Phase 2: VCHARGER-VIBATTERY = [(RS*IDISCHARGE)+EPSI] *(R4/R3) = VCHARGER-VIBATTERY2 La capacité Cl (15) filtre la tension de sortie (VCHARGER-VIBATTERY) à une fréquence très faible (par exemple, 100 fois plus faible que la fréquence de pilotage des phases 1 et 2). Ainsi, en considérant que les deux phases 1 et 2 sont pilotées de manière égale dans le temps (rapport cyclique de 50 pourcent), la tension (VCHARGER- VIBATTERY) varie très peu dans le temps et est presque égale à sa valeur moyenne qui est : VCHARGER-VIBATTERY = ((VCHARGER-VIBATTERY1)+(VCHARGER-VIBATTERY2))/2 VCHARGER-VIBATTERY = (RS*IDISCHARGE)*(R4/R3) Ainsi, la mesure (VCHARGER-VIBATTERY) du courant de décharge de la batterie (IDISCHARGE) est indépendante des erreurs en tension d'entrée des amplificateurs (Il) et (12), et est donc très précise, sans avoir besoin de calibration. REVENDICATIONS1. Circuit de contrôle de charge d'une batterie sans calibration, caractérisé en qu'il effectue une charge d'une batterie 5 à tension constante très précise sans calibration et une mesure très précise du courant de charge ou de décharge d'une batterie sans calibration, et en ce qu'il comporte : - Un transistor de puissance de charge (4) connecté entre le chargeur (VCHARGER) et une résistance de mesure du courant de charge (5), ladite résistance de mesure du courant de charge (5) est aussi connectée à la batterie (6) à charger. 10 - Un pont diviseur résistif (7) (8) qui est connectée entre la batterie (6) à charger et la masse, et qui génère une tension (VFB) égale à un ratio de la tension (VBAT) de la batterie (6). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3), ledit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son 15 entrée positive connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée négative connectée à la sortie (VFB) du pont diviseur résistif (7) (8), soit son entrée négative connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée positive connectée à la sortie (VFB) du pont diviseur résistif (7) (8), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive dudit amplificateur 20 de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée négative connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), soit son entrée négative connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée positive connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a sa sortie connectée à la grille (VDRIVE) du transistor de puissance 25 de charge (4). - Quatre interrupteurs (9) qui constituent un circuit d'interrupteurs à entrée différentielle et à sortie différentielle qui, dans la phase de mesure du courant de charge de la batterie, connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6), et dans la phase de mesure du courant de décharge de la batterie, connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance 30 de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). - Une résistance (10) connectée à la sortie positive dudit circuit d'interrupteurs (9), ladite résistance (10) peut aussi dans une variante du circuit être connectée à la sortie négative dudit circuit d'interrupteurs (9). - Une résistance (14) connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie et la masse, ladite résistance (14) peut aussi dans une variante du circuit être connectée 35 entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure (VCHARGER-VIBATTERY) du courant de charge ou de décharge de la batterie et le chargeur (VCHARGER). - Une capacité (15) connectée en parallèle avec la résistance (14), qui filtre le bruit haute fréquence de la sortie en tension du circuit, (VIBATTERY) ou (VCHARGER-VIBATTERY). - Un transistor nFET (13) dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le 40 drain est connecté à la résistance (10), ledit transistor nFET (13) peut dans une variante du circuit être remplacé par- 18 - un pFET (16) dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12), ledit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la résistance (10) et son entrée négative connectée à la sortie négative dudit circuit d'interrupteurs (9), soit son entrée négative connectée à la résistance (10) et son entrée positive connectée à la sortie négative dudit circuit d'interrupteurs (9), ledit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a dans le cas d'une variante du circuit, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive dudit circuit d'interrupteurs (9) et son entrée négative connectée à la résistance (10), soit son entrée négative connectée à la sortie positive dudit circuit d'interrupteurs (9) et son entrée positive connectée à la résistance (10), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée négative connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), soit son entrée négative connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée positive connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a sa sortie connectée soit à la grille du transistor nFET (13) soit dans une variante du circuit à la grille du transistor pFET (16). 2. Circuit de contrôle de charge d'une batterie sans calibration, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il effectue une charge d'une batterie à courant constant très précise sans calibration et une mesure très précise du courant de charge ou de décharge d'une batterie sans calibration, et en ce qu'il comporte : - Un transistor de puissance de charge (4) connecté entre le chargeur (VCHARGER) et une résistance de mesure du courant de charge (5), ladite résistance de mesure du courant de charge (5) est aussi connectée à la batterie (6) à charger. - Quatre interrupteurs (9) qui constituent un circuit d'interrupteurs à entrée différentielle et à sortie différentielle qui, dans la phase de mesure du courant de charge de la batterie, connecte sa sortie positive au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie négative à la borne positive (VBAT) de la batterie (6), et dans la phase de mesure du courant de décharge de la batterie, connecte sa sortie négative au drain (VCC) du transistor de puissance de charge (4) et sa sortie positive à la borne positive (VBAT) de la batterie (6). - Une résistance (10) connectée à la sortie positive dudit circuit d'interrupteurs (9), ladite résistance (10) peut aussi dans une variante du circuit être connectée à la sortie négative dudit circuit d'interrupteurs (9). - Une résistance (14) connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure du courant de charge ou de décharge de la batterie et la masse, ladite résistance (14) peut aussi dans une variante du circuit être connectée entre la sortie en tension (VIBATTERY) donnant la mesure (VCHARGER-VIBATTERY) du courant de charge ou de décharge de la batterie et le chargeur (VCHARGER). - Une capacité (15) connectée en parallèle avec la résistance (14), qui filtre le bruit haute fréquence de la sortie en 40 tension du circuit, (VIBATTERY) ou (VCHARGER-VIBATTERY).-19- - Un transistor nFET (13) dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10), ledit transistor nFET (13) peut dans une variante du circuit être remplacé par un pFET (16) dont la source est connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, et dont le drain est connecté à la résistance (10). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12), ledit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la résistance (10) et son entrée négative connectée à la sortie négative dudit circuit d'interrupteurs (9), soit son entrée négative connectée à la résistance (10) et son entrée positive connectée à la sortie négative dudit circuit d'interrupteurs (9), ledit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) a dans le cas d'une variante du circuit, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive dudit circuit d'interrupteurs (9) et son entrée négative connectée à la résistance (10), soit son entrée négative connectée à la sortie positive dudit circuit d'interrupteurs (9) et son entrée positive connectée à la résistance (10), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée négative connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), soit son entrée négative connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11) et son entrée positive connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (11), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (12) a sa sortie connectée soit à la grille du transistor nFET (13) soit dans une variante du circuit à la grille du transistor pFET (16). - Un amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) cascadé avec un amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3), ledit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée négative connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, soit son entrée négative connectée à une tension de référence précise (VREF) et son entrée positive connectée à la sortie en tension (VIBATTERY) du circuit, ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a, en fonction du temps et de manière égale dans le temps, par l'intermédiaire de quatre interrupteurs (1), soit son entrée positive connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée négative connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), soit son entrée négative connectée à la sortie positive dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2) et son entrée positive connectée à la sortie négative dudit amplificateur de tension différentiel à sortie différentielle (2), ledit amplificateur de tension différentielle à sortie référencée à la masse (3) a sa sortie connectée à la grille (VDRIVE) du transistor de puissance de charge (4).