Brevet FR3121556A1 — publié le 20221007

Convertisseur de tension La présente description concerne un convertisseur de tension configuré pour fonctionner par une succession de cycles de fonctionnement, chaque cycle comprenant une phase d'accumulation d'énergie et une phase de restitution d'énergie, le convertisseur étant configuré pour que la durée d'une des phases soit déterminée par la comparaison d'une rampe de tension (RAMP2) et une première tension de référence (Vref), la pente de ladite rampe de tension (RAMP2) dépendant du signe du courant dans une inductance (15) à la fin du cycle de fonctionnement précédent. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Convertisseur de tension La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques, et concerne plus particulièrement les convertisseurs de tension de type alimentation à découpage ("Switched Mode Power Supply") ou SMPS et leur fonctionnement. Dans un convertisseur à découpage, une tension d'alimentation du convertisseur est découpée (ou hachée) en commutant des transistors MOS ("Metal Oxide Semiconductor" – métal oxyde semiconducteur) de manière à mettre en oeuvre des phases d'accumulation d'énergie dans un ensemble (l’ensemble comprenant un élément inductif et un élément capacitif) et des phases de restitution de l'énergie accumulée dans cet ensemble. Dans un convertisseur à découpage configuré pour pouvoir fonctionner en mode PFM, c'est-à-dire à modulation de fréquence d'impulsion ("Pulse Frequency Modulation"), chaque cycle de fonctionnement du convertisseur comprend une phase d'accumulation d'énergie dans l'ensemble suivie d'une phase de restitution d'énergie à la charge connectée au convertisseur. Pendant la phase d'accumulation d'énergie, le courant traversant l'élément inductif augmente. Pendant la phase de restitution d'énergie, le courant traversant l'élément inductif diminue. Pour chaque cycle de fonctionnement, il est souhaitable que le courant traversant l'élément inductif soit nul au début de la phase d'accumulation d'énergie et à la fin de la phase de restitution d'énergie. Les convertisseurs à découpage connus, notamment de type PFM, présentent divers inconvénients. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des convertisseurs de tension connus. Un mode de réalisation prévoit un convertisseur de tension configuré pour fonctionner par une succession de cycles de fonctionnement, chaque cycle comprenant une phase d'accumulation d'énergie et une phase de restitution d'énergie, le convertisseur étant configuré pour que la durée d'une des phases soit déterminée par la comparaison d'une rampe de tension et une première tension de référence, la pente de ladite rampe de tension dépendant du signe du courant dans une inductance à la fin du cycle de fonctionnement précédent. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de commande d'un convertisseur de tension comprenant une succession de cycles de fonctionnement, chaque cycle comprenant une phase d'accumulation d'énergie et une phase de restitution d'énergie, la durée d'une des phases étant déterminée par la comparaison d'une rampe de tension et une première tension de référence, la pente de ladite rampe de tension dépendant du signe du courant dans une inductance à la fin du cycle de fonctionnement précédent. Selon un mode de réalisation, ladite une des phases est la phase de restitution d'énergie. Selon un mode de réalisation, le convertisseur est configuré pour rendre, d'un cycle à l'autre, la pente de ladite rampe de tension plus importante si le courant dans l'inductance est négatif, et moins importante si le courant dans l'inductance est positif. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend des premier et deuxième transistors reliés en série entre un premier noeud d'application d'une tension d'alimentation et un deuxième noeud d'application d'une deuxième tension de référence, les premier et deuxième transistors étant reliés l'un à l'autre par un troisième noeud, le troisième noeud étant relié à un quatrième noeud de sortie par l'inductance, le quatrième noeud de sortie étant relié au deuxième noeud d'application de la deuxième tension de référence par un premier condensateur. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend un premier circuit relié au troisième noeud configuré pour déterminer le signe du courant traversant l'inductance. Selon un mode de réalisation, le premier circuit comprend des troisième et quatrième transistors reliés en série entre des cinquième et sixième noeuds, les troisième et quatrième transistors étant reliés l'un à l'autre par un septième noeud relié au troisième noeud, le cinquième noeud étant relié au premier noeud d'application de la tension d'alimentation par un premier élément résistif, et le sixième noeud est relié au deuxième noeud d'application de la tension de référence par un deuxième élément résistif, la borne de commande du troisième transistor étant reliée au deuxième noeud, et la borne de commande du quatrième transistor est reliée à un premier noeud, le deuxième circuit comprenant : - un huitième noeud de sortie sur lequel est fourni un premier signal prenant une première valeur lorsque la tension sur le troisième noeud est supérieure à la première tension d'alimentation et une deuxième valeur lorsque la tension sur le troisième noeud est inférieure à la première tension d'alimentation ; et - un neuvième noeud de sortie sur lequel est fourni un deuxième signal prenant une première valeur lorsque la tension sur le troisième noeud est inférieure à la deuxième tension et une deuxième valeur lorsque la tension sur le troisième noeud est supérieure à la deuxième tension. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend un deuxième circuit configuré pour générer la rampe de tension, la pente de la rampe de tension étant dépendante d'un troisième signal. Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit comprend un circuit capacitif à capacité variable configuré pour être chargé lors de la génération de la rampe, la capacité du circuit dépendant de la valeur du troisième signal. Selon un mode de réalisation, le troisième signal a un nombre fini de valeur possibles, chaque valeur du signal correspondant à une valeur de capacité. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend un troisième circuit configuré pour déterminer la modification du troisième signal selon les valeurs des premier et deuxième signaux. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente schématiquement un mode de réalisation d'un convertisseur de tension ; la est un ensemble de chronogrammes illustrant le fonctionnement du circuit de la ; la représente plus en détails une partie du mode de réalisation de la ; la est un ensemble de chronogrammes illustrant le fonctionnement du circuit de la ; la est un ensemble de chronogrammes illustrant le fonctionnement du circuit de la ; la représente plus en détails une autre partie du mode de réalisation de la ; et la représente plus en détails une partie du mode de réalisation de la . Convertisseur de tension configuré pour fonctionner par une succession de cycles de fonctionnement, chaque cycle comprenant une phase d'accumulation d'énergie et une phase de restitution d'énergie, le convertisseur étant configuré pour que la durée d'une des phases soit déterminée par la comparaison d'une rampe de tension (RAMP2) et une première tension de référence (Vref), la pente de ladite rampe de tension (RAMP2) dépendant du signe du courant dans une inductance (15) à la fin du cycle de fonctionnement précédent. Convertisseur selon la revendication 1, dans lequel ladite une des phases est la phase de restitution d'énergie. Convertisseur selon la revendication 2, dans lequel le convertisseur est configuré pour rendre, d'un cycle à l'autre, la pente de ladite rampe de tension (RAMP2) plus importante si le courant dans l'inductance (15) est négatif, et moins importante si le courant dans l'inductance (15) est positif. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le convertisseur comprend des premier (9) et deuxième (13) transistors reliés en série entre un premier noeud (3) d'application d'une tension d'alimentation (VDD) et un deuxième noeud (5) d'application d'une deuxième tension de référence (GND), les premier (9) et deuxième (13) transistors étant reliés l'un à l'autre par un troisième noeud (11), le troisième noeud (11) étant relié à un quatrième noeud de sortie (2) par l'inductance (15), le quatrième noeud de sortie étant relié au deuxième noeud d'application (5) de la deuxième tension de référence (GND) par un premier condensateur (16). Convertisseur selon la revendication 4, dans lequel le convertisseur comprend un premier circuit (19) relié au troisième noeud (11) configuré pour déterminer le signe du courant traversant l'inductance (15). Convertisseur selon la revendication 5, dans lequel le premier circuit comprend des troisième (108) et quatrième (110) transistors reliés en série entre des cinquième (112) et sixième (114) noeuds, les troisième et quatrième transistors étant reliés l'un à l'autre par un septième noeud (102) relié au troisième noeud (11), le cinquième noeud (112) étant relié au premier noeud d'application (3) de la tension d'alimentation (Vbat) par un premier élément résistif (116), et le sixième noeud (114) est relié au deuxième noeud d'application (5) de la tension de référence (GND) par un deuxième élément résistif (118), la borne de commande du troisième transistor (108) étant reliée au deuxième noeud, et la borne de commande du quatrième transistor (110) est reliée à un premier noeud, le deuxième circuit (10) comprenant : - un huitième noeud de sortie (106) sur lequel est fourni un premier signal (NEG) prenant une première valeur lorsque la tension (VLX) sur le troisième noeud est supérieure à la première tension d'alimentation (Vbat) et une deuxième valeur lorsque la tension (VLX) sur le troisième noeud est inférieure à la première tension d'alimentation (Vbat) ; et - un neuvième noeud de sortie (104) sur lequel est fourni un deuxième signal (POS) prenant une première valeur lorsque la tension (VLX) sur le troisième noeud est inférieure à la deuxième tension (GND) et une deuxième valeur lorsque la tension sur le troisième noeud est supérieure à la deuxième tension. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le convertisseur comprend un deuxième circuit (174) configuré pour générer la rampe de tension, la pente de la rampe de tension étant dépendante d'un troisième signal (TRIM). Convertisseur selon la revendication 7, dans lequel le deuxième circuit (174) comprend un circuit capacitif à capacité variable configuré pour être chargé lors de la génération de la rampe (RAMP2), la capacité du circuit dépendant de la valeur du troisième signal. Convertisseur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le troisième signal (TRIM) a un nombre fini de valeur possibles, chaque valeur du signal correspondant à une valeur de capacité. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le convertisseur comprend un troisième circuit configuré pour déterminer la modification du troisième signal selon les valeurs des premier et deuxième signaux. Procédé de commande d'un convertisseur de tension (1) comprenant une succession de cycles de fonctionnement, chaque cycle comprenant une phase d'accumulation d'énergie et une phase de restitution d'énergie, la durée d'une des phases étant déterminée par la comparaison d'une rampe de tension (RAMP2) et une première tension de référence (Vref), la pente de ladite rampe de tension (RAMP2) dépendant du signe du courant dans une inductance (15) à la fin du cycle de fonctionnement précédent. Procédé selon la revendication 11 appliqué à un convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.