Brevet FR3118217A1 — publié le 20220624

Système électronique à consommation statique réduite La présente description concerne un système électronique (30) comprenant, électriquement en parallèle entre des premier et deuxième noeuds (A, C), au moins un premier circuit électronique (20) alimenté entre les premier et deuxième noeuds, un régulateur (16) d'une tension (V REG ) entre le deuxième noeud et un troisième noeud (B), et un deuxième circuit électronique (18) entre les deuxième et troisième noeuds (C). Figure pour l'abrégé : Fig. 2 Système électronique à consommation statique réduite La présente description concerne de façon générale un système électronique comprenant des circuits électroniques. La consommation statique d'un système électronique est la puissance électrique consommée par le système électronique indépendamment de son activité. A titre d'exemple, pour un système électronique correspondant à un circuit intégré comprenant des transistors à effet de champ à grille isolée, la consommation statique comprend la consommation pour maintenir les états logiques des transistors. Il est généralement souhaitable que la consommation statique d'un système électronique soit la plus faible possible. Pour certaines applications, la consommation statique du système électronique peut être un facteur critique. Cela est le cas dans le domaine automobile, le système électronique correspondant alors au réseau de bord de l'automobile. En effet, lorsque le système électronique est alimenté par une batterie, la consommation statique du système électronique a un impact direct sur l'autonomie de la batterie. Par ailleurs, une consommation électrique élevée entraine également une élévation de température des modules électroniques qui est préjudiciable. En outre, la tendance est à l'augmentation de la tension d'alimentation des réseaux de bord des automobiles, ce qui entraîne une augmentation de la consommation statique. Un objet d'un mode de réalisation est de prévoir un système électronique palliant tout ou partie des inconvénients des systèmes électroniques décrits précédemment. Un autre objet d’un mode de réalisation est que le système électronique a une consommation statique réduite. Un mode de réalisation prévoit un système électronique comprenant, électriquement en parallèle entre des premier et deuxième noeuds, au moins un premier circuit électronique alimenté entre les premier et deuxième noeuds, un régulateur d'une tension entre le deuxième noeud et un troisième noeud, et un deuxième circuit électronique entre les deuxième et troisième noeuds. Un mode de réalisation prévoit également un procédé comprenant l'alimentation entre des premier et deuxième noeuds d'au moins un premier circuit électronique, la régulation d'une tension entre le deuxième noeud et un troisième noeud par un régulateur électriquement en parallèle du premier circuit électronique entre les premier et deuxième noeuds, et l'alimentation entre les deuxième et troisième noeuds d'un deuxième circuit électronique. Selon un mode de réalisation, le système électronique ou le procédé comprend un premier interrupteur en série avec le premier circuit électronique entre les premier et deuxième noeuds. Selon un mode de réalisation, le système électronique ou le procédé comprend un deuxième interrupteur reliant le troisième noeud à un noeud de connexion en série entre le premier circuit électronique et le premier interrupteur. Selon un mode de réalisation, au moins un troisième circuit électronique est alimenté entre les premier et troisième noeuds. Selon un mode de réalisation, au moins un troisième interrupteur est électriquement en série avec le troisième circuit électronique entre les premier et troisième noeuds. Selon un mode de réalisation, le premier circuit électronique comprend un diviseur de tension. Selon un mode de réalisation, le premier circuit électronique comprend un amplificateur. Selon un mode de réalisation, le système électronique reçoit entre les premier et troisième noeuds une tension supérieure à 15 V et le régulateur est configuré pour fournir la tension entre les deuxième et troisième noeuds inférieure à 10 V. Un mode de réalisation prévoit également un véhicule comprenant un système électronique tel que défini précédemment et une source de tension alimentant le système électronique. Selon un mode de réalisation, la source de tension comprend une batterie d'accumulateurs électriques. 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, de façon partielle et schématique, un exemple d'un système électronique alimenté par une batterie d'accumulateurs ; la représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'un système électronique alimenté par une batterie d'accumulateurs ; la représente, de façon partielle et schématique, un autre mode de réalisation d'un système électronique alimenté par une batterie d'accumulateurs ; la représente, de façon partielle et schématique, un exemple plus détaillé d'une partie du système électronique de la ; la représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation plus détaillé d'une partie du système électronique de la ; la représente, de façon partielle et schématique, un autre exemple plus détaillé d'une partie du système électronique de la ; et la représente, de façon partielle et schématique, un autre mode de réalisation plus détaillé d'une partie du système électronique de la . De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. La représente un exemple de système électronique 10 alimenté par une source 12 d'une tension d'alimentation VIN, par exemple une batterie d'accumulateurs électriques ou un générateur électrique. Le système électronique 10 comprend des noeuds A et B entre lesquels la tension d'alimentation est appliquée. Le noeud B joue, pour le système électronique 10, le rôle d'une source d'un potentiel de référence bas GND. Le système électronique 10 comprend une première branche B0 connectée entre les noeuds A et B. La première branche B0 comprend un régulateur de tension 16 (Voltage regulator) alimentant M circuits électroniques 18 (Circuit_L), M étant un nombre entier supérieur ou égal à 1, trois circuits électroniques 18 étant représentés en à titre d'exemple. Le régulateur de tension 16 comprend une entrée couplée au noeud A et un noeud de sortie C et est configuré pour fournir une tension V REG régulée entre les noeuds C et B. Les M circuits électroniques 18 sont montés en parallèle entre le noeud C de sortie du régulateur de tension 16 et le noeud B. Selon un mode de réalisation, le régulateur de tension 16 est un régulateur linéaire, par exemple un régulateur de type shunt ou un régulateur série. La tension V REG peut être inférieure à la tension V IN et les circuits électroniques 18 peuvent être des circuits devant être alimentés à une tension plus basse que la tension V IN . Le système électronique 10 comprend une deuxième branche B1 ou des deuxièmes branches B1 à BN, N étant un entier naturel supérieur ou égal à 2, connectées entre les noeuds A et B, trois deuxièmes branches B1, B2, et B3 étant représentées en à titre d'exemple. Chaque deuxième branche Bj, j variant de 1 à N, comprend un circuit électronique 20 (Circuit_H). Selon un exemple d'application, le système électronique 10 peut correspondre à une partie d'un réseau de bord d'un véhicule automobile. Les circuits électroniques 18 sont des circuits analogiques ou des circuits numériques alimentés par le régulateur de tension 16. Les circuits électroniques 20 peuvent comprendre des circuits de fourniture de tensions alimentant d'autres circuits, non représentés, du système électronique 10. On appelle I TOTAL le courant fourni au noeud A et on appelle I j , j variant de 0 à N, les courants circulant dans chaque branche B j depuis le noeud A. En particulier, I 0 est le courant circulant dans le régulateur de tension 16. Par application de la loi des noeuds, le courant I 0 est égal à la somme des courants I j , j variant de 0 à N. Lorsque le système 10 est inactif, tout en recevant la tension V IN , les courants I 0 à I N peuvent ne pas être égaux à zéro. Au moins certains des courants I 0 à I N peuvent alors correspondre à des courants de fuite. La consommation statique du système électronique 10 correspond alors à la puissance électrique consommée par le système électrique, c’est-à-dire au produit de la tension V IN et du courant I TOTAL . On note J 1 à J M les courants circulants dans les M circuits électroniques 18. Par application de la loi des noeuds, pour le système électronique 10, la somme des courants J 1 à J M est égale au courant I 0 . Pour réduire la consommation statique du système électronique 10, une pratique courante est de réduire la consommation statique de chaque circuit 18 et 20. Une autre pratique courante est d'interrompre l'alimentation de certains circuits 18 et 20 lorsque cela est possible en fonction de l'activité du système électronique 10. Dans ce but, à titre d'exemple, au moins l'une des branches Bj, j variant de 1 à N, peut comprendre un interrupteur 22 en série avec le circuit électronique 20, un interrupteur 22 étant représenté sur la branche B3 en à titre d'exemple. L'interrupteur 22 peut être commandé par un signal S, par exemple fourni par l'un des circuits électroniques 18. L'ouverture de l'interrupteur 22 entraîne l'arrêt de la circulation du courant Ij dans la branche Bj, j variant de 1 à N. Toutefois, pour certaines applications, la diminution de la consommation statique du système électronique 10, obtenue en réduisant la consommation statique de chaque circuit 18 et 20 et/ou en interrompant l'alimentation de certains circuits 18 et 20 peut ne pas être suffisante. La représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'un système électronique 30. Le système électronique 30 comprend l'ensemble des éléments du système électronique 10 à la différence qu'au moins l'une des branches Bj, j variant de 1 à N, n'est pas connectée entre les noeuds A et B mais entre les noeuds A et C. A titre d'exemple, en , les branches B1 et B2 sont représentées connectées entre les noeuds A et C. On appelle I'0 le courant circulant dans le régulateur de tension 16 pour le système électronique 30 en pour mettre en évidence que l'intensité de ce courant est différente de celle du courant I0 circulant dans le régulateur de tension 16 pour le système électronique 10 en . Les autres courants Ij, j variant de 1 à N, circulant dans les branches Bj pour le système électronique 30 en sont sensiblement les mêmes que pour le système électronique 10. Par application de la loi des noeuds, pour le système électronique 30, la somme des courants J1 à JM est égale à la somme du courant I'0 et des courants Ij des branches Bj connectées au noeud C. Il en résulte que, pour le système électronique 30, le courant ITOTAL est égal à la somme du courant I'0 et des courants des branches Bj qui ne sont pas connectées au noeud C. L'intensité du courant I TOTAL pour le système électronique 30 est donc inférieure strictement à l'intensité du courant I TOTAL pour le système électronique 10. Une réduction de la consommation statique du système électronique 30 par rapport au système électronique 10 est donc obtenue. Il peut être souhaitable que toutes les branches B j , j variant de 1 à N, ne soient pas connectées entre les noeuds A et C, mais que certaines des branches B j , j variant de 1 à N, restent connectées entre les noeuds A et B. Cela peut être le cas dans la mesure où il peut être souhaitable que le courant I' 0 reste positif pour le fonctionnement du régulateur de tension 16. Cela peut en outre être le cas lorsque le circuit électronique 20 d'une branche B j a besoin, pour son fonctionnement, d'une référence de tension peu bruitée. En effet, le potentiel au noeud B est moins bruité que le potentiel au noeud C. Cela peut en outre être le cas lorsque le circuit électronique 20 d’une branche B j présente un courant de consommation I j bruité susceptible de perturber la tension de régulation au noeud C. Selon un mode de réalisation, la tension d'alimentation V IN est supérieure à 10 V. Selon un mode de réalisation, un convertisseur, non représenté, peut être prévu entre la batterie 12 et le noeud A. Selon un mode de réalisation, le régulateur de tension 16 est configuré pour fournir la tension régulée V REG comprise entre 2 V et 6 V, par exemple environ égale à 3 V ou environ égale à 5 V. A titre d'exemple, le circuit électronique 20 peut être un circuit fournissant une tension pour la polarisation d'un composant électronique du système électronique, non représenté, par exemple un transistor à effet de champ à grille isolée, également appelé transistor MOS. De façon avantageuse, la réduction de la consommation statique du système 30 est obtenue sans entraîner une réduction de l'intensité des courants I j circulant dans les branches B j , j variant de 1 à N. Ceci permet de conserver des courants I j d'intensités suffisamment élevées pour le bon fonctionnement des circuits électroniques 20. La représente, de façon partielle et schématique, un autre mode de réalisation d'un système électronique 40. Le système électronique 40 comprend l'ensemble des éléments du système électronique 30 représenté en , et comprend, en outre, pour chacune des branches Bj, j variant de 1 à N, qui sont reliées au noeud C, un premier interrupteur SW1j reliant le circuit 20 de la branche Bj au noeud C et un deuxième interrupteur SW2j reliant le circuit 20 de la branche Bj au noeud B. Les interrupteurs SW1j et SW2j sont commandés de façon complémentaire par un signal Pj. Ceci signifie que lorsque l'un des interrupteurs SW1j et SW2j est ouvert, l'autre des interrupteurs SW1j et SW2j est fermé. Les signaux Pj peuvent être fournis par l'un des circuits 18. Il est ainsi possible de connecter les branches Bj munies des interrupteurs SW1j et SW2j entre les noeuds A et B ou entre les noeuds A et C. A titre d'exemple, en , on a représenté, pour la branche B1, un interrupteur SW11 entre le circuit 20 de la branche B1 et le noeud C et un interrupteur SW21 entre le circuit 20 de la branche B1 et le noeud B et, pour la branche B2, on a représenté un interrupteur SW12 entre le circuit 20 de la branche B2 et le noeud C et un interrupteur SW22 entre le circuit 20 de la branche B2 et le noeud B. La représente, de façon partielle et schématique, un exemple plus détaillé d'une partie du système électronique 10 de la dans le cas où le circuit électronique 20 de la branche B1 correspond à un diviseur de tension. Le circuit électronique 20 de la branche B1 comprend une première résistance R1 entre le noeud A et un noeud OUT et une deuxième résistance R2 entre le noeud OUT et le noeud B. La tension VOUT entre le noeud OUT et le noeud B peut être utilisée pour alimenter un autre élément du système électronique 10, non représenté. La représente, de façon partielle et schématique, un exemple plus détaillé d'une partie du système électronique 30 de la dans le cas où le circuit électronique 20 de la branche B1 correspond également à un diviseur de tension. Le circuit électronique 20 comprend une première résistance R'1 entre le noeud A et le noeud OUT et une deuxième résistance R'2 entre le noeud OUT et le noeud C. La tension VOUT entre le noeud OUT et le noeud B peut être utilisée pour alimenter un autre élément du système électronique 30, non représenté. Les valeurs desrésistances R'1 et R'2 sont à ajuster pour que la tension VOUT du système électronique 30 soit identique à la tension VOUT du système électronique 10. La représente, de façon partielle et schématique, un exemple plus détaillé d'une partie du système électronique 10 de la dans le cas où le circuit électronique 20 de la branche B1 correspond à un circuit d'amplification. Le circuit électronique 20 de la branche B1 comprend un amplificateur 42 dont un noeud d'alimentation est connecté au noeud A et dont l'autre noeud d'alimentation est connecté à un noeud E. Le circuit électronique 20 de la branche B1 comprend en outre une source de courant 44, fournissant le courant I1, entre le noeud E et le noeud B. Une source 46 d'une tension constance, par exemple une diode Zener, est prévue entre les noeuds A et E. L'entrée de l'amplificateur 42 et la sortie de l'amplificateur 42 sont connectées à d'autres circuits électroniques du système électronique 10 non représentés. La représente, de façon partielle et schématique, un exemple plus détaillé d'une partie du système électronique 30 de la dans le cas où le circuit électronique 20 de la branche B1 correspond également à un circuit d'amplification. Le circuit d'amplification de la a la même structure que celle représentée en à la différence que la source de courant 44 est montée entre le noeud E et le noeud C. Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. Système électronique (30 ; 40) comprenant, électriquement en parallèle entre des premier et deuxième noeuds (A, C), au moins un premier circuit électronique (20) alimenté entre les premier et deuxième noeuds, un régulateur (16) d'une tension (V REG ) entre le deuxième noeud et un troisième noeud (B), et un deuxième circuit électronique (18) entre les deuxième et troisième noeuds (C). Système électronique selon la revendication 1, comprenant un premier interrupteur (SW1 1 , SW1 2 ) en série avec le premier circuit électronique (20) entre les premier et deuxième noeuds (A, C). Système électronique selon la revendication 2, comprenant un deuxième interrupteur (SW2 1 , SW2 2 ) reliant le troisième noeud (B) à un noeud de connexion en série entre le premier circuit électronique (20) et le premier interrupteur (SW1 1 , SW1 2 ). Système électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins un troisième circuit électronique (20) est alimenté entre les premier et troisième noeuds (A, B). Système électronique selon la revendication 4, dans lequel au moins un troisième interrupteur (22) est électriquement en série avec le troisième circuit électronique (20) entre les premier et troisième noeuds (A, B). Système électronique (30 ; 40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier circuit électronique (20) comprend un diviseur de tension. Système électronique (30 ; 40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier circuit électronique (20) comprend un amplificateur. Système électronique (30 ; 40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, recevant entre les premier et troisième noeuds (A, B) une tension (V IN ) supérieure à 15 V et dans lequel le régulateur (16) est configuré pour fournir la tension (V REG ) entre les deuxième et troisième noeuds (B, C) inférieure à 10 V. Véhicule comprenant un système électronique (30 ; 40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et une source (12) de tension alimentant le système électronique. Véhicule selon la revendication 9, dans lequel la source (12) de tension comprend une batterie d'accumulateurs électriques. Procédé comprenant l'alimentation entre des premier et deuxième noeuds (A, C) d'au moins un premier circuit électronique (20), la régulation d'une tension (V REG ) entre le deuxième noeud et un troisième noeud (B) par un régulateur (16) électriquement en parallèle du premier circuit électronique entre les premier et deuxième noeuds, et l'alimentation entre les deuxième et troisième noeuds d'un deuxième circuit électronique (18).