Brevet FR3001590A1 — publié le 20140801

La présente invention concerne un procédé d'alimentation en énergie électrique d'un dispositif électronique ainsi qu'un dispositif d'alimentation correspondant. Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs électroniques qui sont montés sur des circuits imprimés. On retrouve généralement sur un circuit imprimé 5 un calculateur, un dispositif d'alimentation en énergie électrique ainsi que d'autres composants électroniques définis en fonction de l'utilisation prévue du circuit imprimé. Le plus souvent, une source d'énergie extérieure au circuit imprimé est prévue et fournit au circuit de l'énergie électrique à une tension donnée. Dans le cas de circuits électroniques utilisés pour le domaine de l'automobile, une batterie fournit une tension 10 d'alimentation aux alentours de 12V. À partir de cette tension, une tension moindre, généralement de l'ordre de 6,5 V, est générée et est appliquée en entrée d'un dispositif d'alimentation concerné par la présente invention. Ce dispositif d'alimentation fournit alors aux composants électroniques du circuit intégré habituellement plusieurs tensions continues constantes en fonction des besoins de ces composants, par exemple une 15 tension continue de 1,2 V, une autre de 3,3 V et encore une autre de 5,0 V. Il existe principalement deux types d'alimentation différents : les alimentations de type linéaire et les alimentations dites à découpage. En résumé, une alimentation de type linéaire est un transformateur de tension tandis qu'une alimentation de type à découpage est un transformateur d'énergie. Une alimentation linéaire présente l'avantage 20 d'être bon marché mais est inadaptée pour alimenter des composants électroniques puissants avec une consommation électrique élevée car l'alimentation linéaire dissipe alors beaucoup d'énergie. Pour ces composants énergivores, il convient alors de choisir une alimentation de type à découpage qui présente toutefois l'inconvénient d'avoir un prix de revient plus élevé. 25 Il existe déjà des dispositifs d'alimentation qui, alimentés par une tension donnée (par exemple 6,5 V), fournissent diverses tensions pour les composants du circuit imprimé correspondant et sont adaptés à la fois aux alimentations de types linéaires et aux alimentations de type à découpage. Ces dispositifs d'alimentation sont configurés pour s'adapter au type d'alimentation à l'aide d'une broche de raccordement en entrée du 30 dispositif. L'entrée est par exemple mise à la masse (niveau 0) lorsque l'alimentation est de type linéaire et est à un potentiel prédéterminé (niveau 1) pour une alimentation à découpage. Les dispositifs d'alimentation réalisent de plus en plus de fonctions (par exemple de contrôle) pour lesquels il est nécessaire de prévoir des broches de 35 raccordement en entrée. L'idée originale à la base de la présente invention part de la constatation qu'il manque parfois une broche de raccordement à l'entrée du dispositif d'alimentation pour réaliser les fonctions prévues dans celui-ci. Pour avoir cette broche supplémentaire, il est alors nécessaire de prévoir un connecteur de taille supérieure, augmentant alors sensiblement le prix de revient du dispositif d'alimentation. Le problème posé par l'invention est alors de réaliser l'économie d'une broche de raccordement à l'entrée d'un dispositif d'alimentation. De façon originale, il est proposé de faire l'économie de la broche de raccordement utilisée pour configurer le dispositif d'alimentation au type d'alimentation, de type linéaire ou à découpage. La présente invention propose tout d'abord un procédé d'alimentation en énergie d'un dispositif électronique relié par un bus informatique à un dispositif d'alimentation configurable pour pouvoir fonctionner selon deux modes distincts, un premier mode dit mode linéaire et un second mode dit mode à découpage. Selon la présente invention, ce procédé comporte les étapes suivantes : - à la mise sous tension du dispositif d'alimentation, ce dernier fonctionne selon le premier mode de fonctionnement et fournit de l'énergie au composant électronique, - initialisation du composant électronique, - envoi d'une instruction par le composant électronique via le bus informatique à destination du dispositif d'alimentation pour lui demander soit de continuer à fonctionner selon le premier mode de fonctionnement, soit de changer de mode de fonctionnement et d'adopter le second mode de fonctionnement, et - changement éventuel du mode de fonctionnement du dispositif d'alimentation. Un même dispositif d'alimentation peut alors être utilisé pour un circuit électronique fonctionnant avec une alimentation linéaire et pour un circuit électronique fonctionnant avec une alimentation à découpage. Le procédé prévoit que la configuration du dispositif d'alimentation est réalisée de manière logicielle et non plus au niveau des composants matériels (« hardware » en anglais). Il devient donc inutile, grâce au procédé proposé, de prévoir une broche de raccordement pour la configuration linéaire/découpage du dispositif d'alimentation. Pour que la configuration du dispositif d'alimentation soit réalisée rapidement, on peut prévoir que l'envoi de l'instruction concernant le mode de fonctionnement du dispositif d'alimentation fait partie de l'étape d'initialisation du composant électronique. En alternative, l'envoi de cette instruction peut être réalisé à brève échéance (par exemple moins d'une seconde) après la fin du processus d'initialisation du composant électronique. On évite ainsi que le composant électronique fonctionne trop longtemps avec une alimentation non adaptée. La présente invention concerne en outre un dispositif d'alimentation en énergie électrique d'un dispositif électronique configurable pour pouvoir fonctionner selon deux modes distincts, un premier mode dit mode linéaire et un second mode dit mode à découpage, et comportant des moyens lui permettant de communiquer par l'intermédiaire d'un bus informatique au moins avec ledit dispositif électronique. Selon la présente invention un tel dispositif comporte, d'une part, des moyens de commutation permettant de passer du mode de fonctionnement linéaire au mode de fonctionnement à découpage et, d'autre part, des moyens de commande permettant d'agir sur lesdits moyens de commutation à partir d'une instruction reçue par un bus informatique. Avec un tel dispositif il est possible de s'adapter à une alimentation linéaire et à une alimentation à découpage sans prévoir de broche de raccordement spécifique pour la configuration dudit dispositif. Un dispositif d'alimentation selon la présente invention est par exemple un 15 composant électronique intégrant une solution logicielle adaptée (ASIC ou « ApplicationSpecific Integrated Circuit », soit en français « circuit intégré propre à une application »). La présente invention concerne enfin une carte électronique comportant un dispositif électronique de type calculateur alimenté par un dispositif d'alimentation et relié à ce dernier par un bus informatique, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation 20 est un dispositif d'alimentation tel que décrit ci-dessus. Dans une telle carte électronique, le dispositif d'alimentation peut être par exemple un circuit intégré de type SBC (abréviation anglaise de « System Basis Chip », soit en français « puce système de base ») au sein duquel sont réalisées, outre des fonctions d'alimentation et de régulation de tension, d'autres fonctions nécessaires pour la 25 fonctionnalité de la carte électronique. Le bus informatique utilisé dans une carte selon la présente invention peut être par exemple un bus de type interface périphérique série. Une carte électronique selon la présente invention intègre avantageusement aussi un pré-régulateur fournissant une tension d'alimentation sensiblement continue en 30 entrée du dispositif d'alimentation. Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel : - La figure 1 est une vue schématique d'une carte électronique selon la 35 présente invention, et - La figure 2 est une variante de réalisation de la carte de la figure 1. La description qui suit concerne plus particulièrement le domaine de l'électronique appliquée dans l'industrie automobile. Toutefois, la présente invention ne se limite pas à ce domaine d'application et les valeurs numériques données sont issues de ce domaine mais ne sont pas limitatives. Les figures 1 et 2 illustrent des composants prenant place sur une carte 2 de circuit imprimé. Les mêmes références sont utilisées sur la figure 1 et sur la figure 2 pour désigner des éléments similaires. La carte 2 de circuit imprimé est par exemple une carte couramment appelée PCB (abréviation anglaise de « Printed Circuit Board »). D'autres composants électroniques non représentés peuvent prendre place sur la carte 2 illustrée. On a représenté sur les figures annexées un microcontrôleur 4 relié par un bus informatique 6 à un dispositif d'alimentation 8. Ce dernier est alimenté par un pré-régulateur qui sur la figure 1 est différent de celui illustré sur la figure 2. Le microcontrôleur 4 est un calculateur qui, selon sa nature et son utilisation, a besoin de plus ou moins d'énergie. Pour un microcontrôleur 4 ayant de faibles besoins énergétiques, on peut envisager une alimentation de type linéaire comme illustré sur la figure 1. Ce type d'alimentation présente l'avantage d'être particulièrement bon marché. Par contre, si le microcontrôleur 4 est plus gourmand en énergie, il conviendra d'envisager une alimentation à découpage pour lui fournir l'énergie électrique dont il a besoin. Le prix de revient d'une telle alimentation est plus élevé mais une alimentation à découpage permet de diminuer sensiblement les pertes énergétiques (par effet Joule) par rapport à une alimentation linéaire. Ainsi, même avec un microcontrôleur 4 relativement puissant, et donc consommant beaucoup d'énergie, il est possible de limiter les pertes énergétiques qui sont dissipées thermiquement et donc d'éviter une surchauffe des composants au niveau de la carte 2. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'alimentation est de type linéaire. Le pré-régulateur illustré ici comporte un composant MOS 10 qui permet de fournir une tension d'entrée de par exemple 6,5 V à l'entrée du dispositif d'alimentation 8. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'alimentation est de type à découpage. Le pré- régulateur comporte ici également un composant MOS 10 mais aussi une inductance 12, une capacité 14 et une diode 16 qui sont montées de manière classique pour une alimentation à découpage. On réalise ici un transformateur d'énergie alors que l'alimentation linéaire réalise un transformateur de tension. Selon la présente invention, le même dispositif d'alimentation 8 est utilisé pour 35 le montage de la figure 1 et celui de la figure 2. En outre, comme il ressort de la description qui va suivre, le montage de ce dispositif d'alimentation 8 est semblable dans les deux cas de figures. Il est inutile de venir configurer ce dispositif en raccordant de manière adéquate une broche de raccordement de celui-ci. Cependant, ce dispositif d'alimentation 8 comporte des moyens de commutation 18 internes ainsi que des commandes 19 soit pour le mode découpage soit pour le mode linéaire, qui permettent de faire passer le dispositif d'alimentation 8 d'un fonctionnement d'alimentation linéaire à un fonctionnement d'alimentation à découpage et inversement. Le dispositif d'alimentation 8 est par exemple un composant électronique intégrant une solution logicielle adaptée connu sous l'acronyme anglais ASIC. Plus particulièrement, ce dispositif peut être un système appelé SBC. Habituellement un tel système réalise plusieurs fonctions qui peuvent être par exemple des fonctions du type régulation de tension et/ou contrôle de tension et/ou générateur de mise à zéro et/ou chien de garde (de l'anglais « watchdog ») et/ou interface de bus et/ou mise en veille/réveil. Lorsque la carte 2 est mise sous tension, ou plus précisément lorsque le pré-régulateur est alimenté par exemple par mise en liaison électrique avec une borne + d'une 15 batterie de véhicule automobile, le pré-régulateur fournit une tension de 6,5 V (donnée simplement illustrative) au dispositif d'alimentation 8. Le dispositif d'alimentation 8 commence alors à fonctionner en mode linéaire et ses sorties 20 fournissent des tensions, par exemple 5 V, 3,3 V et 1,2 V. Les divers composants électroniques de la carte 2 sont alors alimentés et commencent à fonctionner 20 à leur tour. Le microcontrôleur 4 notamment se met alors lui aussi en route. De manière habituelle pour un tel composant, un processus d'initialisation est prévu. Au cours du processus d'initialisation, ou peu de temps après, par exemple au plus 1 s après la fin du processus d'initialisation, le microcontrôleur 4 envoie des données au dispositif d'alimentation 8 par l'intermédiaire du bus 6. Ce bus 6 est un bus 25 informatique permettant au dispositif d'alimentation 8 de communiquer avec le microcontrôleur 4 (et inversement). Il s'agit par exemple d'une liaison dite SPI (abréviation anglaise de « Serial Peripheral Interface » soit en français « Interface Périphérique Série »), c'est-à-dire un bus de données série synchrone qui établit une relation maître-esclave entre les composants reliés. Ici le microcontrôleur agit en maître et envoie des 30 données (instructions) au dispositif d'alimentation 8 qui est l'esclave. Sur les figures 1 et 2, on a représenté schématiquement un registre Rx de données à l'intérieur du dispositif d'alimentation 8 à proximité des moyens de commutation 18. Ce registre Rx correspond à un ensemble de données envoyées par le microcontrôleur 4 au dispositif d'alimentation 8. On peut par exemple prévoir que ce 35 registre Rx est le premier registre (R-1) envoyé par le microcontrôleur 4 au dispositif d'alimentation 8 après sa mise sous tension. Dans le registre Rx une donnée, schématisée par une croix sur les figures 1 et 2, correspond au mode de fonctionnement du microcontrôleur 4 et permet d'indiquer au dispositif d'alimentation 8 si le mode de fonctionnement pour alimenter le microcontrôleur 4 est un mode linéaire ou à découpage. Cette donnée peut être 5 simplement binaire, soit 0, soit 1. On suppose par exemple que la valeur 0 de cette donnée correspond au mode de fonctionnement linéaire (figure 1). Lorsque cette donnée vaut alors 0, les moyens de commutation 18 au sein du dispositif d'alimentation 8 restent dans la position dans laquelle ils se trouvent puisque le dispositif d'alimentation 8 lors de sa mise sous tension a commencé à fonctionner en mode linéaire. Par contre, lorsque 10 cette donnée vaut 1, valeur correspondant au mode de fonctionnement à découpage, les moyens de commutation 18 commutent et font passer le dispositif d'alimentation 8 en mode de fonctionnement à découpage. De cette manière, la commutation au niveau du dispositif d'alimentation 8 entre le fonctionnement linéaire et le fonctionnement à découpage est réalisée de 15 manière logicielle. Il est donc inutile de prévoir une broche de raccordement pour configurer le dispositif d'alimentation 8 lors du montage de celui-ci sur la carte 2. La solution proposée ici permet ainsi d'avoir un même dispositif d'alimentation 8 qui peut être utilisé tant pour une alimentation linéaire que pour une alimentation à découpage sans avoir à prévoir lors du montage de ce dispositif une 20 quelconque opération visant à configurer le dispositif d'alimentation 8 au(x) composant(s) électronique(s) associé(s). Il devient donc ici inutile de prévoir une broche de configuration qu'il convient de connecter de manière adéquate en fonction du type d'alimentation souhaité (linéaire ou à découpage). Dans une production de cartes électroniques, un seul dispositif d'alimentation 25 peut être prévu pour réaliser les cartes conçues pour fonctionner avec une alimentation linéaire et pour réaliser les cartes conçues pour fonctionner avec une alimentation à découpage. Le système de gestion des composants n'a alors qu'une seule référence de composant à gérer pour le dispositif d'alimentation. Lors de la conception d'une nouvelle carte électronique qui serait par exemple 30 simplifiée par rapport à une carte électronique existante car elle implémente moins de fonctions, il peut être intéressant pour diminuer le coût de la nouvelle carte électronique de passer d'une alimentation à découpage à une alimentation linéaire. Dans un tel cas, le dispositif d'alimentation de la carte électronique existante peut alors être conservé pour la nouvelle carte électronique. REVENDICATIONS1. Procédé d'alimentation en énergie d'un dispositif électronique (4) relié par un bus (6) informatique à un dispositif d'alimentation (8) configurable pour pouvoir fonctionner selon deux modes distincts, un premier mode dit mode linéaire et un second mode dit mode à découpage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - à la mise sous tension du dispositif d'alimentation (8), ce dernier fonctionne selon le premier mode de fonctionnement et fournit de l'énergie au composant électronique (4), - initialisation du composant électronique (4), - envoi d'une instruction par le composant électronique (4) via le bus (6) informatique à destination du dispositif d'alimentation (8) pour lui demander soit de continuer à fonctionner selon le premier mode de fonctionnement, soit de changer de mode de fonctionnement et d'adopter le second mode de fonctionnement, et - changement éventuel du mode de fonctionnement du dispositif d'alimentation (8). 2. Procédé d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'envoi de l'instruction concernant le mode de fonctionnement du dispositif d'alimentation (8) fait partie de l'étape d'initialisation du composant électronique (4). 3. Dispositif d'alimentation (8) en énergie électrique d'un dispositif électronique (4) configurable pour pouvoir fonctionner selon deux modes distincts, un premier mode dit mode linéaire et un second mode dit mode à découpage, et comportant des moyens lui permettant de communiquer par l'intermédiaire d'un bus (6) informatique au moins avec ledit dispositif électronique (4), caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, des moyens de commutation (18) permettant de passer du mode de fonctionnement linéaire au mode de fonctionnement à découpage et, d'autre part, des moyens de commande permettant d'agir sur lesdits moyens de commutation (18) à partir d'une instruction reçue par un bus (6) informatique. 4. Dispositif d'alimentation (8) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un composant électronique intégrant une solution logicielle adaptée (ASIC). 5. Carte électronique (2) comportant un dispositif électronique de type calculateur (4) alimenté par un dispositif d'alimentation (8) et relié à ce dernier par un bus (6) informatique, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation (8) est un dispositif d'alimentation (8) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4. 6. Carte électronique (2) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation (8) est un circuit intégré de type SBC au sein duquel sont réalisées, outre des fonctions d'alimentation et de régulation de tension, d'autres fonctions nécessaires pour la fonctionnalité de la carte électronique (2). 7. Carte électronique (2) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le bus (6) informatique est un bus de type interface périphérique série. 8. Carte électronique selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un pré-régulateur (10 ; 10, 12, 14, 16) /0 fournissant une tension d'alimentation sensiblement continue en entrée du dispositif d'alimentation (8).