Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR POWERING AN ELECTRONIC CONTROL UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/073157
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device (30) for powering an electronic control unit (2) comprising a first connection terminal (26_1) coupled to an electrical power supply (10), a second connection terminal (26_2) coupled to an electrical ground (32), a microprocessor (22) having a microprocessor power supply input (22_1) that is coupled, on the one hand, to a first terminal of first capacitor (C3_1) with a first capacitance (C_3) and, on the other hand, coupled to a power supply output (30_1) of the power supply device (30), the second terminal of first capacitor (C3_2) being coupled to the electrical ground (32), the power supply device (30) comprising a first power supply input (30_2) characterized in that it comprises a diode (36) coupled to the power supply input (30_2) and to the power supply output (30_1), and a switching device (38) simultaneously coupled to the diode (36).

Inventors:
BOISSIERE, Philippe (2bis rue laspeyres, PINSAGUEL, 31120, FR)
Application Number:
FR2018/052478
Publication Date:
April 18, 2019
Filing Date:
October 08, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE (1 Avenue Paul Ourliac, Intellectual Property, TOULOUSE, 31100, FR)
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalderstrasse 9, Hanovre, 30165, DE)
International Classes:
H02J1/10; B60R16/03
Foreign References:
EP0883051A11998-12-09
FR2942555A12010-08-27
US20100001581A12010-01-07
KR20010016909A2001-03-05
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE (1 Avenue Paul Ourliac, Intellectual Property, TOULOUSE, 31100, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) comportant des moyens de connexions (26) couplés à une alimentation électrique (10) et à une masse électrique (32), un microprocesseur (22) présentant une entrée d'alimentation de microprocesseur (22_1 ) couplée d'une part à une première borne de première capacité (C3_1 ) d'une première capacité (C3) et, d'autre part, couplée à une sortie d'alimentation (30_1 ) du dispositif d'alimentation (30), la seconde borne de première capacité (C3_2) étant couplée à la masse électrique (32), le dispositif d'alimentation (30) comporte en outre une première entrée d'alimentation (30_2) couplée d'une part à une première borne de connexion (26_1 ) et, d'autre part, à une entrée d'alimentation du module de puissance (24_1 ) d'un module de puissance (24), caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une diode (36) présentant une anode (36_1 ) couplée à l'entrée d'alimentation (30_2), et une cathode (36_2) couplée à la sortie d'alimentation (30_1 ), et en ce qu'un dispositif de commutation (38) est couplé en parallèle de la diode (36).

2. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de commutation (38) est adapté pour court-circuiter la diode (36) lorsque l'alimentation électrique (10) présente une valeur en dessus d'une valeur seuil de référence (V_ref_1 ).

3. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (38) est adapté pour être dans un état ouvert lorsque l'alimentation électrique (10) présente une valeur en dessous de la valeur seuil de référence (V_ref_1 ).

4. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première capacité (C3) est adaptée pour délivrer une énergie électrique suffisante au fonctionnement du microprocesseur (22) lorsque le dispositif de commutation (38) court-circuite la diode (36).

5. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première capacité (C3) est adaptée pour filtrer la tension d'alimentation (10) lorsque le dispositif de commutation (38) est dans l'état ouvert.

6. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la diode (36) est une diode interne d'un second transistor (T_52).

7. Dispositif d'alimentation (30) d'un calculateur électronique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de commutation (38) comporte au moins un premier transistor (T_50) commandé en commutation.

8. Calculateur électronique (2) comportant au moins un microprocesseur (22) et un module de puissance (24), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'alimentation (30) selon l'une des revendications 1 à 7.

Description:
Dispositif d'alimentation d'un calculateur électronique

La présente invention se rapporte de manière générale à l'alimentation d'un dispositif électronique, comme par exemple un calculateur électronique.

L'invention trouve des applications, en particulier, dans le domaine automobile. Elle peut être mise en œuvre, par exemple dans un calculateur électronique de contrôle moteur.

Un véhicule automobile comporte de nos jours de plus en plus d'électronique embarquée. Ainsi, dans un véhicule automobile, plusieurs calculateurs électroniques sont utilisés pour assurer la sécurité du conducteur, la ventilation de l'air dans l'habitacle ou le fonctionnement du moteur à combustion interne.

Un calculateur électronique comporte un nombre relativement important de composants électroniques passifs (résistances, capacités, inductances) ou actifs (microprocesseur(s), mémoires) couplés à l'aide de pistes électriques disposées sur et/ou dans un circuit imprimé.

Le nombre relativement important de calculateurs électroniques mais aussi de fonctions de commandes de puissance génèrent parfois des microcoupures ou des perturbations électriques sur les alimentations électriques desdits circuits. Ces perturbations électriques peuvent provoquer un arrêt temporaire du calculateur électronique où même parfois engendrer une remise à zéro dudit calculateur électronique.

Pour immuniser le calculateur électronique contre ces microcoupures, des capacités servant de réservoir d'énergie électrique sont utilisées. La figure 1 représente un schéma simplifié d'un calculateur électronique 2 comportant de telles capacités. Ainsi, le calculateur électronique 2 comporte au moins un microprocesseur 4 et un module de puissance 6 adapté pour commander par exemple des injecteurs. Le calculateur électronique 2 est couplé via des moyens de connexions 8 à une alimentation électrique 10 nommée Vcc. Les moyens de connexions 8 sont par exemple un connecteur 128 broches. L'alimentation électrique 10 est par exemple une batterie 12V du véhicule automobile. En outre, le calculateur électronique 2 est couplé via les moyens de connexions 8 à une masse électrique 12.

Des pistes électriques sont utilisées et adaptées pour coupler le microprocesseur 4 et le module de puissance 6 à l'alimentation électrique 10. Comme mentionné plus haut, pour immuniser le calculateur électronique 2, mais plus particulièrement le microprocesseur 4, il est utilisé une première structure capacitive C1 , une seconde structure capacitive C2 et une diode D1. La première structure capacitive C1 est couplée au microprocesseur 4 et est adaptée pour fournir de l'énergie électrique stockée en son sein pour contrecarrer une microcoupure. Pour ce faire, une première borne C1_1 de la première structure capacitive C1 est couplée à la masse électrique 12 et une seconde borne C1_2 est couplée à une entrée 4_1 du microprocesseur 4 qui est dédiée à son alimentation électrique. En outre, la seconde borne C1_2 est aussi couplée à une seconde borne D1_2 de la diode D1. La seconde borne D1_2 de la diode D1 est nommée cathode. Une anode nommée première borne D1_1 de la diode D1 est couplée aux moyens de connexions 8.

En outre, la seconde structure capacitive C2 présente une première borne C2_1 couplée à la masse électrique 12 et une seconde borne C2_2 couplée, d'une part à une entrée d'alimentation 6_1 du module de puissance 6, et d'autre part à l'alimentation électrique 10 via les moyens de connexions 8. Comme le sait l'homme de l'art, la valeur de la première structure capacitive C1 est généralement identique à celle de la seconde structure capacitive C2.

Ainsi, lors d'une microcoupure de l'alimentation électrique 10, la diode D1 se bloque, isolant électriquement le microprocesseur 4 du module de puissance 6. En outre, l'énergie électrique stockée dans la première structure capacitive C1 est délivrée au microcontrôleur 4. La seconde structure capacitive C2 a pour principale fonction le filtrage des variations de l'alimentation électrique 10. Pour assurer ces deux fonctions (filtrage et stockage de l'énergie), la taille des deux structures capacitives C1 et C2 est relativement importante, par exemple 220 μΡ (Farad), ce qui peut être gênant dans un contexte de miniaturisation des calculateurs électroniques.

L'invention propose un dispositif d'alimentation électrique permettant de remédier partiellement ou totalement au manque technique de l'art antérieur cité.

A cet effet, un premier aspect de l'invention propose un dispositif d'alimentation d'un calculateur électronique comportant des moyens de connexions couplés à une alimentation électrique et à une masse électrique, un microprocesseur présentant une entrée d'alimentation de microprocesseur couplée, d'une part, à une première borne de première capacité d'une première capacité et, d'autre part, couplée à une sortie d'alimentation du dispositif d'alimentation, la seconde borne de première capacité étant couplée à la masse électrique, le dispositif d'alimentation comporte, en outre, une première entrée d'alimentation couplée, d'une part, à la première borne de connexion et, d'autre part, à une entrée d'alimentation de module de puissance dudit module de puissance.

Selon la présente invention, une diode présentant une anode est couplée à l'entrée d'alimentation, et une cathode est couplée à la sortie d'alimentation, et un dispositif de commutation est couplé en parallèle de la diode permettant l'alimentation en énergie électrique du microprocesseur lors d'une microcoupure de ladite alimentation électrique. Dans un exemple de réalisation, le dispositif de commutation est adapté pour court-circuiter la diode lorsqu'une tension d'alimentation délivrée par l'alimentation électrique est en dessus d'une valeur seuil de référence.

Le dispositif de commutation est par exemple adapté pour être dans un état ouvert lorsque ladite tension d'alimentation est en dessous de la valeur seuil de référence.

En variante, la capacité est adaptée pour délivrer une énergie électrique suffisante au fonctionnement du microprocesseur lorsque le dispositif de commutation court-circuite la diode.

Avantageusement, pour économiser l'utilisation d'une capacité sur le calculateur électronique, celle-ci est adaptée pour filtrer la tension d'alimentation délivrée au microprocesseur et au module de puissance lorsque le dispositif de commutation est dans l'état ouvert.

Dans un souci d'amélioration de l'intégration du dispositif d'alimentation, la diode est, par exemple, une diode interne d'un second transistor.

Par exemple, le dispositif de commutation comporte au moins un premier transistor commandé en commutation.

Il est aussi proposé dans un second aspect de l'invention un calculateur électronique comportant au moins un microprocesseur et un module de puissance avec un dispositif d'alimentation selon la présente invention.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est un schéma de principe d'un calculateur électronique de l'art antérieur,

- la figure 2 est un schéma de principe d'un calculateur électronique comportant un dispositif d'alimentation selon la présente invention,

- la figure 3 est un autre mode de réalisation de l'invention.

La figure 2 représente une vue schématique simplifiée d'un calculateur électronique 20 comportant entre autre un dispositif d'alimentation 30 selon la présente invention. Le calculateur électronique 20 comporte par exemple un microprocesseur 22, un module de puissance 24, des moyens de connexions 26 et une première capacité C3.

Les moyens de connexions 26 sont, par exemple un connecteur 256 broches. Dans l'exemple de la figure 2, les moyens de connexions 26 comportent une première borne de connexion 26_1 et une seconde borne de connexion 26_2, les autres broches n'étant pas utiles à la compréhension de l'invention ne sont pas représentées sur les figures. Dans un exemple de réalisation, la première borne de connexion 26_1 est couplée à une alimentation électrique 28. L'alimentation électrique 28 est par exemple une batterie 12V. La seconde borne de connexion 26_2 est couplée à une masse électrique 32. La masse électrique 32 peut être la carrosserie du véhicule automobile.

Le microprocesseur 22 présente entre autre une entrée d'alimentation de microprocesseur 22_1 couplée, d'une part, via une première piste électrique 34_1 , à une sortie d'alimentation de dispositif d'alimentation 30_1 , et d'autre part, à une première borne de première capacité C3_1 de la première capacité C3. La première capacité C3 présente également une seconde borne C3_2 couplée à la masse électrique 32.

Astucieusement, la première capacité C3 est adaptée pour, d'une part, fournir de l'énergie électrique au microprocesseur 22 lors d'une microcoupure de l'alimentation électrique 28, et, d'autre part, filtrer de potentielles oscillations de ladite alimentation électrique 28 au niveau du module de puissance 24. Par exemple, la première capacité C3 présente une valeur de 220 μΡ.

Le dispositif d'alimentation 30 comporte également une entrée d'alimentation de dispositif d'alimentation 30_2 adaptée pour être couplée, d'une part, à la première borne de connexion 26_1 et, d'autre part, à une entrée d'alimentation de module de puissance 24_1 via une seconde piste électrique 34_2.

Les pistes électriques 34_1 , 34_2 sont par exemple réalisées en cuivre et sont disposées sur et/ou dans un circuit imprimé du calculateur électronique 20. Le microprocesseur 22 ainsi que le module de puissance 24 ne seront pas plus présentés ici car ils sont bien connus de l'homme de l'art.

Avantageusement, le dispositif d'alimentation 30 est adapté pour permettre l'alimentation en énergie électrique, stockée dans la première capacité C3, du microprocesseur 22 lors d'une microcoupure de l'alimentation électrique 28. Pour ce faire, dans un exemple de réalisation, le dispositif d'alimentation 30 présente une diode 36 et un dispositif de commutation 38 couplé en parallèle de ladite diode 36.

La diode 36 comporte une anode 36_1 couplée à l'entrée d'alimentation 30_2, et une cathode 36_2 couplée à la sortie d'alimentation 30_1. Le dispositif de commutation 38 comporte une entrée de commutation 38_1 couplée à l'entrée d'alimentation 30_2 et une sortie de commutation 38_2 couplée à la sortie de commutation 30_1 .

Le dispositif de commutation 38 est adapté pour être dans un état ouvert, correspondant à un circuit ouvert, comme illustré à la figure 2, lorsque la tension d'alimentation 28 présente une valeur inférieure à une première valeur seuil V_seuil_1 . En outre, le dispositif de commutation 38 est adapté pour être dans un état fermé, c'est-à-dire court-circuiter la diode 36, lorsque la tension d'alimentation 28 présente une valeur supérieure à la première valeur seuil V_ref_1.

Ainsi, par exemple dans le cas où la première valeur seuil V_ref_1 est égale à 8V et que la tension d'alimentation 28 présente une valeur de 12V, alors le dispositif de commutation 38 est dans un état fermé, court-circuitant la diode 36, ce qui permet, d'une part, à la première capacité C3 de se charger (dans le cas où elle ne serait pas chargée complètement) et, d'autre part, permet le filtrage des variations de l'amplitude de la tension d'alimentation 28 au niveau de la première entrée d'alimentation 24_1 .

Dans le cas où la tension d'alimentation 28 présente une valeur de 12V, la première valeur seuil V_ref_1 présentant toujours une valeur de 8V, alors le dispositif de commutation 38 est dans un état ouvert, ce qui permet à la diode 36 de se bloquer et donc d'isoler la première capacité C3 et le microcontrôleur 22 de l'alimentation électrique 28. Dans ce cas, l'énergie stockée dans la première capacité C3 est délivrée au microprocesseur 22 ce qui permet de maintenir durant un temps déterminé l'activité dudit microprocesseur 22 indépendamment de la microcoupure sur l'alimentation électrique 28.

Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de maintenir en activité le microprocesseur 22 durant une microcoupure de l'alimentation électrique 28 tout en filtrant l'alimentation électrique 28 de certaines oscillations avec une seule capacité implémentée.

La figure 3 illustre un autre mode de réalisation du module d'alimentation 30.

Le module d'alimentation 30 comporte dans ce mode de réalisation toujours la sortie d'alimentation de dispositif d'alimentation 30_1 et l'entrée d'alimentation de dispositif d'alimentation 30_2. Il comporte en outre, une première diode Zener Dz_38, une seconde diode Zener Dz_40, une première résistance R_42, une deuxième résistance R_44, une troisième résistance R_46, une quatrième résistance R_48, un premier transistor T_50 et enfin un second transistor T_52.

La première diode Zener Dz_38 comporte une première broche de première diode Zener Dz_38_1 , une seconde broche de première diode Zener Dz_38_2. La seconde diode Zener Dz_40 comporte une première broche de seconde diode Zener Dz_40_1 et une seconde broche de seconde diode Zener Dz_40_2. La première résistance R_42 comporte une première broche de première résistance R_42_1 et une seconde broche de première résistance R_42_2. La deuxième résistance R_44 comporte une première broche de deuxième résistance R_44_1 et une seconde broche de deuxième résistance R_44_2. La troisième résistance R_46 comporte une première broche de troisième résistance R_46_1 et une seconde broche de troisième résistance R_46_2. La quatrième résistance R_48 comporte une première broche de quatrième résistance R_48_1 et une seconde broche de quatrième résistance R_48_2. Le premier transistor T_50 comporte un drain T_50_d, une source T_50_s et une grille T_50_g. Enfin, le second transistor T_52 présente une base T_52_b, un collecteur T_52_c et un émetteur T_52_e.

Comme illustré à la figure 3, la première broche de première diode Zener Dz_38_1 , la première broche de troisième résistance R_46_1 , la première broche de seconde diode Zener Dz_40_1 et le drain T_50_d sont couplés à l'entrée d'alimentation du dispositif d'alimentation 30_2. La seconde broche de première diode Zener Dz_38_2 est couplée à la première broche de première résistance R_42_1 ; la seconde broche de première résistance R_42_2 est couplée à la base T_52_b et à la première broche de deuxième résistance R_44_1 . La seconde broche de deuxième résistance R_44_2 est couplée à la masse électrique, l'émetteur T_52_e étant aussi couplé à la masse électrique 32. Le collecteur T_52_c est couplé à la seconde broche de quatrième résistance R_48_2 et la première broche de quatrième résistance R_48_1 est couplée à la grille T_50_g, à la seconde broche de seconde diode Zener Dz_40_2 et à la seconde broche de troisième résistance R_46_2. Enfin, la source T_50_s est couplée à la sortie d'alimentation du dispositif d'alimentation 30_1.

Ainsi, dans cet exemple de réalisation illustré à la figure 3, la première valeur seuil V_ref_1 est déterminée par une tension seuil dite « tension Zener » de la première diode Zener Dz_38. Lorsque la valeur de la tension d'alimentation 18 est supérieure à la première valeur seuil V_ref_1 , alors la première diode Zener Dz_38 conduit permettant une augmentation du potentiel sur la base T_52_b. Lorsque le potentiel sur la base T_52_b est suffisant, alors le second transistor T_52 est saturé. Dans ce cas, un pont diviseur créé par la quatrième résistance R_48 et la troisième résistance R_46 permet l'obtention d'une tension Vgs négative correspondant à la tension présente entre la grille T_52_g et la source T_52_s du second transistor T_52. Dans ce cas, comme le premier transistor T_50 est un transistor MOS de type P, alors ce dernier conduit ce qui permet d'appliquer à la première capacité C3 la tension d'alimentation 24.

Dans le cas où la tension d'alimentation 28 est inférieure à la tension seuil V_ref_1 , alors la première diode Zener Dz_38 ne conduit plus, forçant le potentiel sur la base T_52_b à 0 V. Dans ce cas, le second transistor T_52 ne conduit pas, forçant par la même le premier transistor T_50 dans un état bloqué, c'est-à-dire que la tension Vgs est égale à 0V. Dans ce cas, le premier transistor T_50 est ouvert, isolant le microprocesseur 22 et la première capacité C3 du reste du calculateur électronique 20.

Avantageusement, grâce à l'invention, il est possible de protéger le microprocesseur de baisse(s) de tension ou de pic(s) de tension. En outre, il est possible grâce à l'invention d'obtenir un filtrage de la tension d'alimentation à la fois sur le microprocesseur et sur le boîtier d'alimentation avec une seule capacité. Ainsi, il est possible de diminuer la surface de circuit imprimé du calculateur électronique en économisant au moins une capacité par rapport à l'art antérieur.

Bien entendu, la présente invention ne se limite pas au mode de réalisation préféré décrit ci-dessus et illustré sur le dessin et aux variantes de réalisation évoquées, mais s'étend à toutes les variantes à la portée de l'homme du métier.