EP3529876A1 - Dispositif d'alimentation électrique et système de communication correspondant - Google Patents

Dispositif d'alimentation électrique et système de communication correspondant

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Publication number
EP3529876A1
EP3529876A1 EP17784651.6A EP17784651A EP3529876A1 EP 3529876 A1 EP3529876 A1 EP 3529876A1 EP 17784651 A EP17784651 A EP 17784651A EP 3529876 A1 EP3529876 A1 EP 3529876A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
source
voltage
power supply
supply device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17784651.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Guilbaud
Kimmo Vuorinen
Xavier CAITUCOLI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Electricite et Gaz France SA
Lacroix Electronics Cesson SAS
Original Assignee
Esoftthings
Direct Energie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Esoftthings, Direct Energie SA filed Critical Esoftthings
Publication of EP3529876A1 publication Critical patent/EP3529876A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators

Definitions

  • the field of the invention is that of the power supply of electronic systems consuming a peak electrical power greater than an available power supply power, at least during certain phases of their operation.
  • the invention relates to a device for supplying such an electronic system, the feeding device according to the described technique being itself powered by a power supply of power less than the peak electric power in question.
  • the invention has many applications, particularly but not exclusively for the supply of communication devices present in a limited available electrical power environment (such a communication device typically having peaks in power consumption during transmission and / or receiving data frames).
  • a communication device typically having peaks in power consumption during transmission and / or receiving data frames.
  • ERL communication systems for "Linky Radio Transmitter” intended to equip the Linky TM electricity meters of Enedis.
  • the Linky TM electric meters of the Enedis company provide for a specific interface called TIC (for "Tele-Information Client") to connect an ERL communication system for the transmission of data from the meter to a user.
  • TIC for "Tele-Information Client”
  • Such an ICT interface includes a connector for supplying the ERL system.
  • This power supply is sized to deliver an alternating voltage at 50kHz that can vary from 13V RMS (for "Root Mean Square” in English) to empty, up to 6V RMS at full load.
  • this power supply is specified to be able to deliver 130mW when the meter is new. However, this power can drop to 90mW after two years of operation.
  • an ERL system is to allow the transmission of data from the meter to a user.
  • the communication standards present in the various devices (smartphone, computer, ...) conventionally used by such a user to communicate with his connected objects are de facto different from the aforementioned standards.
  • such equipment is nowadays equipped by default technologies such as Bluetooth or WiFi.
  • the user has an immediate interest in being able to communicate with a counter of the Linky TM type by using such a technology already present in his equipment, thus avoiding having to equip himself with a new means of communication.
  • the electric powers that can be delivered by such a counter via its TIC interface are incompatible with the power consumption required for a communication module of Bluetooth or WiFi type.
  • the typical consumption of a WiFi transmitter is of the order of 1W when transmitting data
  • that of a WiFi receiver is of the order of 100mW when receiving data.
  • a power supply device enabling an electronic system to operate, although consuming, during at least certain phases of its operation, an electric power greater than the power of the power supply that is available to power it. .
  • a power supply device to guarantee that the power delivered by the available power supply remains lower than the maximum power that the latter can deliver, thereby preventing it from going into a mode of operation. of security.
  • a power supply device configured to deliver an output power.
  • a power supply device comprises:
  • a source of voltage delivering a source power P s under a source voltage V s , the voltage source being voltage regulatable via a regulation signal V reg ;
  • a feedback device delivering the regulation signal V reg according to information relating to the source power P s , the regulation signal V reg tending to maintain the source power P s around a reference source power P s re f by inducing a reduction, respectively an increase, of the source voltage V s when the information indicates that the source power P s increases, respectively decreases;
  • a buffer power supply powered by the voltage source, and configured to provide a buffer power contributing to the output power at least when the output power is greater than the reference source power P s re f.
  • the invention proposes a new and inventive solution to allow the supply of electronic systems requiring electrical power greater than that available at the terminals of a given voltage source during certain phases of their use.
  • the described technique proposes to use a buffer power configured to contribute to the power delivered to the electronic system in question.
  • the buffer supply is thus able to absorb the power peaks necessary for the operation of the electronic system while recharging the voltage source at other times.
  • the feedback device makes it possible to adjust the voltage delivered by the voltage source so as to tend to regulate the voltage.
  • faulting could for example occur during power supply phases of a system requiring an electrical power greater than the maximum source power P s max that can be delivered by the voltage source.
  • faulting could also occur during the buffer power recharge phases when the latter has a maximum power greater than the maximum source power P s max . Indeed, it would then be likely to draw on the voltage source a current corresponding to a power greater than Ps max l ° rs of its recharge in this case.
  • the power supply device further comprises means for inactivating the feedback device when the information representative of the source power P s indicates a source power P s less than a predetermined threshold.
  • the inactivation means comprise a diode.
  • the feedback device comprises a sensor configured to measure a current delivered by the voltage source, the information representative of the source power P s corresponding to the measured delivered current.
  • the voltage delivered by the voltage regulatable voltage source being determined elsewhere (eg the reference voltage V sref corresponding to its operating point in the absence of a setpoint coming from the feedback device according to the technique described)
  • a simple current measurement makes it possible to determine whether the source power delivered by the voltage source is greater or less than P s re f.
  • the resulting implementation is thus particularly simple and robust.
  • the voltage source comprises a DC / DC converter of the voltage controllable chopper type via a servo input.
  • the regulation signal corresponds to a return voltage V reg applied to the servo input of said chopper type DC / DC converter.
  • DC / DC converter also called DC / DC circuit
  • DC / DC circuit can be reused as it is via its servo input dedicated to the determination of its operating point.
  • the power supply device further comprises a non-return device limiting a return of current from the buffer supply to the voltage source.
  • Such a device thus forces the current delivered by the buffer power from the load of the power supply described. In this way, a current is always drawn from the voltage source, even though a complement of current is delivered by the buffer power supply in order to deliver to the load an electric power greater than the maximum source power P s max .
  • the proper functioning of the voltage source eg a DC / DC circuit
  • the power supply device further comprises an AC / DC conversion device supplying the voltage source.
  • Such an AC / DC conversion device also called “rectifier” makes it possible to supply the power supply device described with alternating current and voltage even though the voltage source requires a continuous supply, as it is for example for DC / DC circuits classically available.
  • a communication system comprises:
  • a communication device powered by the power supply device; the communication device requiring a higher instantaneous power to the reference power P ref s during at least one phase of operation of finite duration.
  • the buffer power supply is dimensioned to store the surplus energy required by the device during the finite period in question.
  • the communication system further comprises: a device for measuring a voltage V ana delivered by the buffer supply; and means for authorizing a data transmission by the communication device, based on a comparison between a measurement provided by the measuring device and a voltage threshold.
  • the data transmission can be conditioned to a sufficient load of the buffer supply. This makes it possible to guarantee that this transmission will take place under good electrical supply conditions of the communication device.
  • the authorization means comprise a processor or a dedicated computing machine configured to provide at least one data frame to said communication device when the measurement of a voltage V ana corresponds to a sufficient load of the buffer supply to allow transmission of the data frame by the communication device.
  • a communication device as conventionally available commercially (eg a WiFi radio frequency circuit) can be reused as is. Indeed, such a commercial circuit sends data frames "as soon as possible” (ie as soon as the network allows such an operation) when they are provided. So, the conditioning this provision of frame (s) to a sufficient load of the buffer power supply with the aid of a third party system makes it possible to guarantee that the transmission of the corresponding frame will be carried out under good electrical power supply conditions. communication device, without modification of the latter.
  • an electric meter comprises a communication system as described above, according to any one of its embodiments.
  • the characteristics and advantages of this electric meter are the same as those of the communication system described above and are therefore not detailed further.
  • FIG. 1 illustrates the structure of a particular embodiment of an electric meter comprising a communication system comprising a power supply device and a communication device;
  • FIG. 2 illustrates an example of temporal evolution of the quantities involved in the operation of the regulation of the voltage source of the power supply device of the communication system of FIG. 1; and
  • FIG. 3 illustrates an example of time evolution of the output voltage of the power supply device of the communication system of FIG. 1, in an operating scenario of the communication device of the communication system of FIG. 1.
  • the general principle of the described technique consists of a power supply device comprising a voltage regulatable voltage source, a feedback device acting on the source voltage delivered by the voltage source. and tending to maintain the source power delivered by the voltage source around a reference source power, and a buffer power configured to provide buffering power contributing to the power output of the power device at least when the power output of the power supply device is greater than a reference power source.
  • the buffer power supply is able to absorb the power peaks necessary for the operation of an electronic system while recharging near the voltage source at other times.
  • the feedback device makes it possible to obtain that the power demanded at the voltage source remains lower than a maximum source power, thus avoiding a fault in its own power supply in the case where it is limited in power.
  • an electric meter comprising a communication system comprising a power supply device and a communication device is described next.
  • the communication system is supplied with electricity by a power supply 190 of maximum power supply P max supplied by the electric meter 1010, for example the power supplied via a TIC bus of a Linky TM meter. .
  • the communication system comprises a communication device 160 intended to communicate with a user equipment.
  • the communication device 160 includes a modem 160b (or "modulator-demodulator") intended inter alia for generating and supplying the radiofrequency transceiver 160a with the radio waveforms from the frames of data to be transmitted to the user equipment, and reciprocally, to estimate the data received from the user equipment on the basis of the radio signals provided by the receiver portion of the radio frequency transceiver 160a.
  • the communication device 160 is also based on a radiofrequency standard requiring instantaneous power greater than the power maximum power supply P max for at least one phase of operation of finite duration. This is for example a Bluetooth or WiFi standard.
  • a power supply device 1000 is disposed between the power supply 190 and the communication device 160.
  • Such a power supply device 1000 comprises:
  • a source of voltage 100 delivering a source power P s under a source voltage V s , the voltage source 100 being voltage regulatable via a regulation signal V reg ;
  • a feedback device 110 delivering the regulation signal V reg according to information relating to the source power P s .
  • a regulation signal V reg tends to maintain the source power P s around a reference source power P s re f by inducing a reduction, respectively an increase, of the source voltage V s when the information indicates that the power source P s increases, respectively decreases;
  • a buffer supply 120 powered by the voltage source 100, and configured to provide a buffer power contributing to the output power of the power supply device 1000 at least when the output power is greater than the reference power source P s re f.
  • the cooperation of the feedback device 110 with the source voltage control system V s delivered by the voltage source 100 on the basis of the regulation signal V reg makes it possible to obtain the power demanded at the voltage source 100 remains below a predetermined maximum power source P s max that the latter can deliver without inducing fault in the power supply 190.
  • the voltage source 100 necessarily has a finite output. In other words, when the power supply 190 delivers a source power P s , it itself consumes an electric power also taken from the power supply 190. Thus, the maximum source power P s max is chosen.
  • the reference source power P s re f is chosen to be lower than the maximum source power P s max so that the source power P s remains lower than the maximum source power P s max despite the fluctuations resulting from the latencies and other uncertainties in the component values used to implement the different features described above. Such fluctuations are furthermore described also below in connection with FIG. 2.
  • the voltage source 100 comprises a DC / DC converter of the chopper type (also called DC / DC circuit) 100a, voltage regulatable via a servocontrol input 100c, for example a LM53600 circuit. marketed by Texas Instrument.
  • a LM53600 circuit for example a LM53600 circuit.
  • Texas Instrument a circuit having a very good conversion efficiency while having the possibility of being regulated in voltage as it is necessary in the described technique.
  • a divider bridge based on the use of resistors 100b defines the default value applied to the servocontrol input 100c so as to define a reference voltage V s re f to be delivered by the power source.
  • this reference voltage V s corresponds to the supply voltage under which the RF and analog parts of the communication device 160 must be fed.
  • the regulation signal corresponds to a return voltage V reg applied to the servo input 100c and superimposed on the default value defined by the resistive bridge.
  • the voltage source 100 comprises a linear regulator of the LDO type (for "low-dropout" in English), having a lower efficiency than a DC / DC, but not exhibiting problem of harmonic frequency generation of the hash frequency (such frequencies can indeed pollute the RF parts of the communication device 160).
  • the servo input on which the regulation signal V reg is applied corresponds to the input of the LDO on which the reference voltage is applied.
  • the regulation signal corresponds to a return voltage V reg applied to this servo input 100c and superimposed on the reference voltage.
  • the feedback device 110 comprises a sensor composed of a resistor 110a and a differential amplifier 110b configured to measure a current I s delivered by the voltage source 100.
  • the source voltage V s delivered by the voltage source 100 being known elsewhere (eg the reference voltage V s corresponding to its operating point in the absence of a setpoint from the feedback device according to the technique described), a simple current measurement makes it possible to determine whether the source power delivered by the voltage source is greater or less than P s re f.
  • the information representative of the source power P s corresponds to the current I s delivered by the voltage source 100.
  • the resulting implementation is thus particularly simple and robust.
  • the current I s is measured by a Hall effect sensor disposed in place of the resistor 110a.
  • RMS is used. In this way, the source power P s is directly evaluated and used to regulate the system.
  • the power supply device 1000 also comprises inactivation means 115 of the feedback device 110 when the information representative of the source power P s indicates a source power P s less than one predetermined threshold.
  • a diode 115 makes it possible to apply the signal delivered by the feedback device 110 to the servocontrol input 100c only if the delivered signal induces across the diode 115 a voltage greater than the conduction threshold of the latter.
  • a suitable dimensioning of the resistor 110a and the gain of the differential amplifier 110b makes it possible to obtain this conduction of the diode 115 only if the current I s delivered by the voltage source 100 is greater than a reference current l re re f.
  • the feedback device 110 becomes effective in the regulation only when the information representative of the source power P s corresponds to a source power P s greater than the reference source power P s re f which is in this case given by V s re f * l s re f. In this way, a behavior tending to replicate that of a "limiter" of the source power P s is obtained.
  • the power supply device 1000 also comprises an AC / DC conversion device 140 (also called a "rectifier") for converting the AC voltage delivered by the power supply 190 into a voltage Continuous adapted to the supply of the voltage source 100 (eg based on DC / DC or LDO).
  • an AC / DC conversion device 140 comprises a diode rectifier bridge 140a (which may be double alternation as shown in FIG. 1, but also alternating mono), and a low pass filter 140b delivering an average value of the rectified signal.
  • the voltage source 100 operates directly on the basis of an AC voltage delivered by the power supply 190.
  • the voltage source 100 includes a dimmer for delivering a value AC voltage. effective variable according to a regulation signal V reg .
  • the regulation signal V reg is delivered by a feedback device 110 based for example on an RMS type detector.
  • the AC / DC conversion device 140 is disposed downstream of the feedback device 110, so as to supply the communication device 160 in DC voltage and current.
  • the power supply device 1000 further comprises a non-return device 130 (eg a diode) limiting a current return from the buffer supply 120 to the voltage source 100.
  • a non-return device 130 eg a diode
  • the latter can only flow to the communication device 160.
  • a current is always taken from the voltage source 100, even though a complement of current is delivered by the buffer supply 120 in order to deliver to the communication device 160 an electrical power greater than the maximum source power P s max .
  • a non-return device 130 eg a diode
  • the buffer power supply 120 is implemented as a capacity. In other embodiments, the buffer power supply 120 is implemented as a rechargeable battery.
  • the capacity of the buffer supply 120 is dimensioned to enable the surplus energy necessary for the operation of the communication device 160 to be stored during the operating phases during which the latter requires an electric power greater than the reference power source P s re f.
  • the communication system further comprises a measuring device 150 (eg an analog-digital converter) of a voltage V ana delivered by the buffer supply 120 as well as authorization means a data transmission by the communication device 160, based on a comparison between a measurement provided by the measuring device 150 and a predetermined voltage threshold.
  • a measuring device 150 eg an analog-digital converter
  • authorization means a data transmission by the communication device 160, based on a comparison between a measurement provided by the measuring device 150 and a predetermined voltage threshold.
  • the data transmission can be conditioned to a sufficient load of the buffer supply 120. This makes it possible to guarantee that this transmission will be effected under good electrical supply conditions of the communication device 160, in particular that the voltage V ana delivered by the buffer supply 120 will not fall below the minimum acceptable voltage level by the communication device 160.
  • the authorization means are integrated in the modem 160b of the communication device 160 (eg a software functionality implemented in the management layer of the physical layer of the communication device 160 and receiving the measurement information made by the device measurement 150 via a dedicated interface bus), the latter conditioning a data transmission to the result of the comparison between the measurement provided by the measuring device 150 and the voltage threshold.
  • the authorization means take the form of a processor or a dedicated computing machine 170 configured to provide at least one data frame, via a dedicated interface bus 165, to the device 160 when the measurement of the voltage V ana corresponds to a sufficient load of the buffer supply 120 to allow transmission of the data frame by the communication device 160.
  • a radio frequency circuit of the WiFi or Bluetooth type as commercially available can be reused as is (for example a BCM4343 circuit marketed by Cypress).
  • the dedicated interface bus 165 can take the form of an I2C bus (for "Inter-lntegrated Circuit” in English), SDIO (for “Secure Digital Input Output” in English), SPI (for "Serial Peripheral Interface ”) or UART (for" Universal Asynchronous Receiver Transmitter ").
  • I2C bus for "Inter-lntegrated Circuit” in English
  • SDIO for "Secure Digital Input Output” in English
  • SPI for "Serial Peripheral Interface ”
  • UART for Universal Asynchronous Receiver Transmitter
  • the power supply device In the embodiment of FIG. 1, the power supply device
  • a DC / DC voltage converter 180 for converting the voltage V ana delivered by the power supply device 1000 to a lower voltage adapted to supply the digital portions of the communication device 160.
  • the voltage source 100 comprises a DC / DC circuit 100a voltage regulatable via a servo input 100c.
  • the device feedback 110 comprises a sensor composed of a resistor 110a and a differential amplifier 110b configured to measure a current I s delivered by the voltage source 100.
  • the voltages V s and V reg are proportional to each other as long as the feedback device 110 is inactivated via the inactivation means 115.
  • a non-zero source current I s is pulled so as to charge in particular the buffer supply 120.
  • this source current l s never reaches the value of the current reference l s ref corresponding to the activation threshold of the feedback device 110, the load of the buffer supply 120 being performed mainly before the source voltage V s reaches the reference voltage value V ref s .
  • a large current demand results from a change of state of operation of the communication device 160 (for example linked to the triggering of a transmission of a data frame).
  • the source current I s delivered by the voltage source 100 exceeds the value of the reference current I s re f.
  • the feedback device 110 is activated, ie the voltage value delivered by the differential amplifier 110b induces a voltage greater than the threshold voltage of the diode 115 at the terminals of the latter. In this way, the feedback signal delivered by the feedback device 110 is taken into account at the servo input 100c, thereby leading to an increase in the regulating voltage V reg .
  • the source voltage V s is reduced by the DC / DC circuit 100a, thereby inducing a reduction of the source current I s pulled by the load of the voltage source 100 until the latter again falls below the value of the voltage.
  • reference current l s re f at time t t c .
  • the feedback device 110 is inactivated again by the means
  • the control voltage V reg is again imposed solely by the divider bridge constituted by the resistors 100b.
  • the time evolution of the output voltage of the power supply device 1000 of the communication system of FIG. 1 is described in an operating scenario of the communication device 160.
  • the communication device 160 is based on a WiFi communication standard.
  • the communication device 160 receives a network control frame (eg a "beacon" frame in the WiFi standard).
  • the communication device 160 consumes a power PRX which is greater than the reference power source P s re f.
  • the buffer power supply 120 delivers a power buffer contributing to the power supplied by the power supply device 1000 to the communication device 160.
  • the voltage V a na drops as a function of the discharge of the buffer supply 120.
  • the communication device 160 enters a communication mode with the network in order to reassemble data to the network, the processor or the dedicated computing machine 170 having provided the latter with at least a data frame following the measurement made by the measuring device 150.
  • the buffer supply 120 delivers a buffer power which contributes mainly to the power supplied by the power supply device 1000 to the communication device 160 (ie the power of the buffer power supply 120 is greater than that of the voltage source 100).
  • the voltage V a na drops substantially, as a function of the discharge of the buffer supply 120.
  • a suitable dimensioning of the buffer supply 120 as a function of the power PJX and the duration ⁇ makes it possible to guarantee that the voltage V has na not fall below a minimum value V min year required for proper operation of the communication device 160.
  • the communication device 160 returns to standby mode and again consumes power that is less than the reference source power P s re f.
  • the power consumed is delivered by the voltage source 100 and the complement of power delivered by the voltage source 100 allows the charging of the buffer supply 120.
  • the feedback device 110 makes it possible to guarantee that the source power P s delivered by the voltage source 100 remains lower than the maximum source power P s max .
  • the power of the buffer power supply 120 is greater than that of the voltage source 100, it would be able to draw from the voltage source a current corresponding to a power greater than P s max when it is being recharged.
  • the voltage V a na present at the output of the power supply device 1000 increases again in depending on the load of the buffer supply 120 up to its maximum value Vana max-
  • the measuring device 150 delivers a measurement of the voltage V ann to the processor or to the dedicated computing machine 170 indicating that the load of the buffer power supply 120 is again sufficient to allow a transmission of a data frame by the communication device 160 if necessary.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

Il est proposé un dispositif d'alimentation électrique (1000) comprenant : une source de tension (100) régulable en tension via un signal de régulation Vreg, et délivrant une puissance source Ps sous une tension source Vs; un dispositif de rétroaction (110) délivrant le signal de régulation Vreg en fonction d'une information relative à la puissance source Ps, le signal de régulation Vreg tendant à maintenir la puissance source Ps autour d'une puissance source de référence Ps_ ref en induisant une réduction, respectivement une augmentation, de la tension source Vs lorsque l'information indique que la puissance source Ps augmente, respectivement diminue; et une alimentation tampon (120), alimentée par la source de tension, et contribuant à la puissance de sortie du dispositif d'alimentation électrique au moins quand la puissance de sortie est supérieure à la puissance source de référence Ps_ ref.

Description

Dispositif d'alimentation électrique et système de communication correspondant.
1 DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine de l'invention est celui de l'alimentation électrique des systèmes électroniques consommant une puissance électrique crête supérieure à une puissance d'alimentation électrique disponible, au moins pendant certaines phases de leur fonctionnement.
Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'alimentation d'un tel système électronique, le dispositif d'alimentation selon la technique décrite étant lui- même alimenté par une alimentation électrique de puissance inférieure à la puissance électrique crête en question.
L'invention a de nombreuses applications, notamment mais non exclusivement pour l'alimentation de dispositifs de communication présents dans un environnement de puissance électrique disponible limitée (un tel dispositif de communication présentant classiquement des pics de consommation électrique lors de l'émission et/ou de la réception de trames de données). A titre d'exemple, on peut citer les systèmes de communication dits ERL (pour « Emetteur Radio Linky ») destinées à équiper les compteurs électriques Linky™ de la société Enedis.
2 ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Les compteurs électriques Linky™ de la société Enedis prévoient une interface spécifique dite TIC (pour « Télé-Information Client ») permettant de connecter un système de communication ERL destiné à la transmission des données issues du compteur à un utilisateur.
Une telle interface TIC comprend notamment une connectique destinée à l'alimentation du système ERL. Cette alimentation est dimensionnée pour délivrer une tension alternative à 50kHz pouvant varier de 13V RMS (pour « Root Mean Square » en anglais) à vide, jusqu'à 6V RMS en pleine charge. Par ailleurs, cette alimentation est spécifiée pour pouvoir délivrer 130mW lorsque le compteur est neuf. Cependant, cette puissance peut chuter à 90mW au bout de deux ans de fonctionnement.
Au delà de l'aspect régulation d'une telle alimentation qui semble nécessaire au vu des variations annoncées, il apparaît de prime abord que la puissance disponible au bornes de cette alimentation ne permet d'alimenter que des systèmes ERL basés sur des systèmes de communication réputés être basse consommation. En effet, les produits annoncés se basent sur des standards comme le Zigbee ou le Konnex (ou KNX) à 868MHz.
Cependant, le but d'un système ERL est de permettre de transmettre les données issues du compteur à un utilisateur. Or, il se trouve que les standards de communication présents dans les différents équipements (smartphone, ordinateur,...) classiquement utilisés par un tel utilisateur pour communiquer avec ses objets connectés sont de facto différents des standards précédemment cités. En effet, de tels équipements sont de nos jours équipés par défaut de technologies telles que le Bluetooth ou le WiFi.
Ainsi, l'utilisateur a un intérêt immédiat à pouvoir communiquer avec un compteur du type Linky™ en utilisant une telle technologie déjà présente dans ses équipements, évitant par là-même de devoir s'équiper d'un nouveau moyen de communication.
Cependant, il semble à première vue que les puissances électriques pouvant être délivrées par un tel compteur via son interface TIC sont incompatibles avec la consommation électrique nécessaire pour un module de communication du type Bluetooth ou WiFi. Par exemple, la consommation typique d'un émetteur WiFi est de l'ordre de 1W lors de l'émission de données, et celle d'un récepteur WiFi est de l'ordre de lOOmW lors de la réception de données.
L'alimentation directe d'un tel système via une interface TIC est donc impossible. Par ailleurs, il apparaît que le système délivrant l'alimentation fournie par le compteur via son interface TIC se met en sécurité dès que l'on tire une puissance supérieure à la puissance qu'il est capable de délivrée, engendrant par là-même des problématiques de remise en route du système.
Il existe ainsi un besoin pour un dispositif d'alimentation permettant à un système électronique de fonctionner, bien que consommant, pendant au moins certaines phases de son fonctionnement, une puissance électrique supérieure à la puissance de l'alimentation qui est disponible pour l'alimenter. Il existe également un besoin pour qu'un tel dispositif d'alimentation garantisse que la puissance débitée par l'alimentation disponible reste inférieure à la puissance maximale que cette dernière peut débiter, évitant par là-même que cette dernière ne se mette dans un mode de sécurité.
3 RESUME
Dans un mode de réalisation de la technique décrite, il est proposé un dispositif d'alimentation électrique configuré pour délivrer une puissance de sortie. Un tel dispositif d'alimentation électrique comprend :
une source de tension délivrant une puissance source Ps sous une tension source Vs, la source de tension étant régulable en tension via un signal de régulation Vreg ; un dispositif de rétroaction délivrant le signal de régulation Vreg en fonction d'une information relative à la puissance source Ps, le signal de régulation Vreg tendant à maintenir la puissance source Ps autour d'une puissance source de référence Ps ref en induisant une réduction, respectivement une augmentation, de la tension source Vs lorsque l'information indique que la puissance source Ps augmente, respectivement diminue ; et
une alimentation tampon, alimentée par la source de tension, et configurée pour délivrer une puissance tampon contribuant à la puissance de sortie au moins quand la puissance de sortie est supérieure à la puissance source de référence Ps ref.
Ainsi, l'invention propose une solution nouvelle et inventive pour permettre l'alimentation de systèmes électroniques nécessitant une puissance électrique supérieure à celle disponible aux bornes d'une source de tension donnée durant certaines phases de leur utilisation.
Pour ce faire, la technique décrite propose d'utiliser une alimentation tampon configurée pour contribuer à la puissance délivrée au système électronique en question. L'alimentation tampon est ainsi apte à absorber les pics de puissance nécessaires au fonctionnement du système électronique tout en se rechargeant auprès de la source de tension à d'autres moments.
Par ailleurs, le dispositif de rétroaction selon la technique décrite permet d'ajuster la tension délivrée par la source de tension de manière à tendre à réguler la puissance source autour d'une puissance source de référence Ps ref. Ceci permet d'obtenir que la puissance demandée à la source de tension reste inférieure à une puissance source maximale Ps max prédéterminée que cette dernière peut délivrer, évitant par là-même une mise en défaut de la source de tension et/ou de sa propre alimentation.
En effet, en l'absence d'une telle régulation, une telle mise en défaut pourrait par exemple arriver lors des phases d'alimentation d'un système nécessitant une puissance électrique supérieure à la puissance source maximale Ps max pouvant être délivrée par la source de tension. De même, dans certains modes de réalisation, une telle mise en défaut pourrait également arriver pendant les phases de recharge de l'alimentation tampon lorsque cette dernière présente une puissance maximale supérieure à la puissance source maximale Ps max. En effet, elle serait alors susceptible de tirer sur la source de tension un courant correspondant à une puissance supérieure à Ps max l°rs de sa recharge dans ce cas.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'alimentation électrique comprend en outre des moyens d'inactivation du dispositif de rétroaction lorsque l'information représentative de la puissance source Ps indique une puissance source Ps inférieure à un seuil prédéterminé.
Ainsi, il est possible de ne réguler en puissance la source de tension que lorsque la puissance source Ps s'approche de la puissance source maximale Ps max que cette dernière peut délivrer. Un comportement du type « limiteur » de la puissance source Ps est ainsi obtenu via la coopération entre la source de tension régulable, le dispositif de rétroaction et les moyens d'inactivation selon la technique décrite.
Selon une caractéristique particulière, les moyens d'inactivation comprennent une diode.
Ainsi, l'implémentation obtenue est particulièrement simple et robuste.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de rétroaction comprend un capteur configuré pour mesurer un courant délivré par la source de tension, l'information représentative de la puissance source Ps correspondant au courant délivré mesuré. Ainsi, la tension délivrée par la source de tension régulable en tension étant déterminée par ailleurs (e.g. la tension de référence Vs ref correspondant à son point de fonctionnement en l'absence de consigne provenant du dispositif de rétroaction selon la technique décrite), une simple mesure de courant permet de déterminer si la puissance source délivrée par la source de tension est supérieure ou inférieure à Ps ref. L'implémentation résultante est ainsi particulièrement simple et robuste.
Selon un mode de réalisation, la source de tension comprend un convertisseur continu/continu du type hacheur régulable en tension via une entrée d'asservissement. Le signal de régulation correspond à une tension de retour Vreg appliquée sur l'entrée d'asservissement dudit convertisseur continu/continu du type hacheur.
Ainsi, un tel convertisseur continu/continu (aussi appelé circuit DC/DC), comme il se trouve disponible classiquement dans le commerce, peut être réutilisé tel quel via son entrée d'asservissement dédiée à la détermination de son point de fonctionnement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'alimentation électrique comprend en outre un dispositif anti-retour limitant un retour de courant depuis l'alimentation tampon vers la source de tension.
Un tel dispositif oblige ainsi le courant délivré par l'alimentation tampon à partir vers la charge de l'alimentation électrique décrite. De la sorte, un courant est toujours tiré de la source de tension, quand bien même un complément de courant est délivré par l'alimentation tampon afin de délivrer à la charge une puissance électrique supérieure à la puissance source maximale Ps max. Ainsi, le bon fonctionnement de la source de tension (e.g. un circuit DC/DC) est assuré, un tel dispositif garantissant que la source de tension ne se bloque pas.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'alimentation électrique comprend en outre un dispositif de conversion alternatif/continu alimentant la source de tension.
Ainsi, un tel dispositif de conversion alternatif/continu (aussi appelé « redresseur ») permet d'alimenter le dispositif d'alimentation décrit en courant et tension alternatifs quand bien même la source de tension nécessite une alimentation continue, comme il se trouve par exemple pour les circuits DC/DC classiquement disponibles. Dans un autre mode de réalisation, il est proposé un système de communication. Un tel système de communication comprend :
un dispositif d'alimentation électrique tel que décrit précédemment, selon l'un quelconque de ses modes de réalisation ; et
un dispositif de communication alimenté par le dispositif d'alimentation électrique ; le dispositif de communication nécessitant une puissance instantanée supérieure à la puissance de référence Ps ref pendant au moins une phase de fonctionnement de durée finie.
Ainsi, il peut être utilisé un dispositif de communication nécessitant une puissance instantanée supérieure à la puissance maximale Ps max pouvant être délivrée par la source de tension, et ce pendant une durée finie. Pour ce faire, l'alimentation tampon est dimensionnée pour stocker le surplus d'énergie nécessaire au dispositif pendant la durée finie en question.
Dans un mode de réalisation, le système de communication comprend en outre : un dispositif de mesure d'une tension Vana délivrée par l'alimentation tampon ; et des moyens d'autorisation d'une transmission de données par le dispositif de communication, en fonction d'une comparaison entre une mesure fournie par le dispositif de mesure et un seuil de tension.
Ainsi, la transmission de données peut être conditionnée à une charge suffisante de l'alimentation tampon. Ceci permet de garantir que cette transmission s'effectuera dans de bonnes conditions d'alimentation électrique du dispositif de communication.
Selon une caractéristique particulière, les moyens d'autorisation comprennent un processeur ou une machine de calcul dédiée configuré(e) pour fournir au moins une trame de données audit dispositif de communication lorsque la mesure d'une tension Vana correspond à une charge suffisante de l'alimentation tampon pour permettre une transmission de la trame de données par le dispositif de communication.
Ainsi, un dispositif de communication tel que classiquement disponible dans le commerce (e.g. un circuit radiofréquence WiFi) peut être réutilisé tel quel. En effet, un tel circuit du commerce envoie les trames de données « dès que possible » (i.e. dès que le réseau autorise une telle opération) lorsque ces dernières lui sont fournies. Ainsi, le conditionnement de cette fourniture de trame(s) à une charge suffisante de l'alimentation tampon à l'aide d'un système tiers permet de garantir que l'émission de la trame correspondante s'effectuera dans de bonnes conditions d'alimentation électrique du dispositif de communication, sans modification de ce dernier.
Dans encore un autre mode de réalisation, il est proposé un compteur électrique. Un tel compteur électrique comprend un système de communication tel que décrit précédemment, selon l'un quelconque de ses modes de réalisation. Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce compteur électrique sont les mêmes que ceux du système de communication décrit précédemment et ne sont donc pas détaillés plus avant.
4 LISTE DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 illustre la structure d'un mode de réalisation particulier d'un compteur électrique comprenant un système de communication comprenant un dispositif d'alimentation électrique et un dispositif de communication ;
la figure 2 illustre un exemple d'évolution temporelle des grandeurs impliquées dans le fonctionnement de la régulation de la source de tension du dispositif d'alimentation électrique du système de communication de la figure 1 ; et la figure 3 illustre un exemple d'évolution temporelle de la tension de sortie du dispositif d'alimentation électrique du système de communication de la figure 1, dans un scénario de fonctionnement du dispositif de communication du système de communication de la figure 1.
5 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence.
Le principe général de la technique décrite consiste en un dispositif d'alimentation électrique comprenant une source de tension régulable en tension, un dispositif de rétroaction agissant sur la tension source délivrée par la source de tension et tendant à maintenir la puissance source délivrée par la source de tension autour d'une puissance source de référence, et une alimentation tampon configurée pour délivrer une puissance tampon contribuant à la puissance de sortie du dispositif d'alimentation au moins quand la puissance de sortie du dispositif d'alimentation électrique est supérieure à une puissance source de référence.
Ainsi, l'alimentation tampon est apte à absorber les pics de puissance nécessaires au fonctionnement d'un système électronique tout en se rechargeant auprès de la source de tension à d'autres moments.
Par ailleurs, le dispositif de rétroaction selon la technique décrite permet d'obtenir que la puissance demandée à la source de tension reste inférieure à une puissance source maximale, évitant par là-même une mise en défaut de sa propre alimentation dans le cas où celle-ci est limitée en puissance.
On décrit maintenant, en relation avec la figure 1, la structure d'un mode de réalisation particulier d'un compteur électrique comprenant un système de communication comprenant un dispositif d'alimentation électrique et un dispositif de communication.
Selon ce mode de réalisation, le système de communication est alimenté en électricité par une alimentation électrique 190 de puissance d'alimentation maximale Pmax fournie par le compteur électrique 1010, par exemple l'alimentation fournie via un bus TIC d'un compteur Linky™.
Par ailleurs, le système de communication comprend un dispositif de communication 160 destiné à communiquer avec un équipement utilisateur. Plus particulièrement, le dispositif de communication 160 comprend un modem 160b (ou « modulateur-démodulateur ») destiné entre autre à générer et fournir à l'émetteur- récepteur radiofréquence 160a les formes d'ondes radio à partir des trames de données à transmettre à l'équipement utilisateur, et, réciproquement, à estimer les données reçues de l'équipement utilisateur sur la base des signaux radio que lui fournit la partie récepteur de l'émetteur-récepteur radiofréquence 160a.
Le dispositif de communication 160 est par ailleurs basé sur un standard radiofréquence nécessitant une puissance instantanée supérieure à la puissance d'alimentation maximale Pmax pendant au moins une phase de fonctionnement de durée finie. Il s'agit par exemple d'un standard Bluetooth ou WiFi.
Pour que le dispositif de communication 160 puisse être alimenté correctement pendant toutes ses phases de fonctionnement sans qu'une puissance supérieure à la puissance d'alimentation maximale Pmax ne soit débitée de l'alimentation électrique 190, un dispositif d'alimentation électrique 1000 est disposé entre l'alimentation électrique 190 et le dispositif de communication 160. Un tel dispositif d'alimentation électrique 1000 comprend :
une source de tension 100 délivrant une puissance source Ps sous une tension source Vs, la source de tension 100 étant régulable en tension via un signal de régulation Vreg ;
un dispositif de rétroaction 110 délivrant le signal de régulation Vreg en fonction d'une information relative à la puissance source Ps. Un tel signal de régulation Vreg tend à maintenir la puissance source Ps autour d'une puissance source de référence Ps ref en induisant une réduction, respectivement une augmentation, de la tension source Vs lorsque l'information indique que la puissance source Ps augmente, respectivement diminue ; et
une alimentation tampon 120, alimentée par la source de tension 100, et configurée pour délivrer une puissance tampon contribuant à la puissance de sortie du dispositif d'alimentation électrique 1000 au moins quand la puissance de sortie est supérieure à la puissance source de référence Ps ref.
Ainsi, la coopération du dispositif de rétroaction 110 avec le système de contrôle de la tension source Vs délivrée par la source de tension 100 sur la base du signal de régulation Vreg permet d'obtenir que la puissance demandée à la source de tension 100 reste inférieure à une puissance source maximale Ps max prédéterminée que cette dernière peut délivrer sans induire une mise en défaut de l'alimentation électrique 190. En pratique, la source de tension 100 présente nécessairement un rendement fini. En d'autres termes, lorsque l'alimentation électrique 190 délivre une puissance source Ps, elle consomme elle-même une puissance électrique également prélevée sur l'alimentation électrique 190. Ainsi, la puissance source maximale Ps max est choisie inférieure à la puissance d'alimentation maximale Pmax de manière à ce que lorsque la puissance source Ps délivrée par la source de tension 100 s'approche de cette valeur Ps max/ la puissance demandée à l'alimentation électrique 190 reste inférieure à la puissance d'alimentation maximale Pmax, évitant par là-même une mise en défaut potentielle de l'alimentation électrique 190.
De même, la puissance source de référence Ps ref est choisie inférieure à la puissance source maximale Ps max de manière à ce que la puissance source Ps reste inférieure à la puissance source maximale Ps max malgré les fluctuations résultant des latences et autres incertitudes dans les valeurs de composants utilisés pour implémenter les différentes fonctionnalité décrites ci-dessus. De telles fluctuations sont par ailleurs décrites également ci-dessous en relation avec la figure 2.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, la source de tension 100 comprend un convertisseur continu/continu du type hacheur (aussi appelé circuit DC/DC) 100a, régulable en tension via une entrée d'asservissement 100c, par exemple un circuit LM53600 commercialisé par la société Texas Instrument. Un tel circuit à l'avantage de présenter un très bon rendement de conversion tout en ayant la possibilité d'être régulé en tension comme il est nécessaire dans la technique décrite.
Selon ce mode de réalisation, un pont diviseur basé sur l'usage de résistances 100b définit la valeur par défaut appliquée sur l'entrée d'asservissement 100c de manière à définir une tension de référence Vs ref devant être délivrée par la source de tension 100. En pratique, cette tension de référence Vs ref correspond ici à la tension d'alimentation sous laquelle doivent être alimentées les parties RF et analogique du dispositif de communication 160.
Le signal de régulation correspond dans ce cas à une tension de retour Vreg appliquée sur l'entrée d'asservissement 100c et superposée à la valeur par défaut définie par le pont résistif.
Dans un autre mode de réalisation (non illustré), la source de tension 100 comprend un régulateur linéaire du type LDO (pour « low-dropout » en anglais), présentant un rendement moindre qu'un DC/DC, mais ne présentant pas de problème de génération de fréquences harmoniques de la fréquence de hachage (de telles fréquences pouvant en effet polluer les parties RF du dispositif de communication 160). Dans cet autre mode de réalisation, l'entrée d'asservissement sur laquelle est appliqué le signal de régulation Vreg correspond à l'entrée du LDO sur laquelle est appliquée la tension de référence. Le signal de régulation correspond à une tension de retour Vreg appliquée sur cette entrée d'asservissement 100c et superposée à la tension de référence.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif de rétroaction 110 comprend un capteur composé d'une résistance 110a et d'un amplificateur différentiel 110b configuré pour mesurer un courant ls délivré par la source de tension 100. En effet, la tension source Vs délivrée par la source de tension 100 étant connue par ailleurs (e.g. la tension de référence Vs ref correspondant à son point de fonctionnement en l'absence de consigne provenant du dispositif de rétroaction selon la technique décrite), une simple mesure de courant permet de déterminer si la puissance source délivrée par la source de tension est supérieure ou inférieure à Ps ref. Ainsi, selon ce mode de réalisation, l'information représentative de la puissance source Ps correspond au courant ls délivré par la source de tension 100. L'implémentation résultante est ainsi particulièrement simple et robuste.
Dans un autre mode de réalisation, le courant ls est mesuré par un capteur à effet Hall disposé en lieu et place de la résistance 110a.
Dans encore un autre mode de réalisation, un détecteur de puissance de type
RMS est utilisé. De la sorte, la puissance source Ps est directement évaluée et utilisée pour réguler le système.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif d'alimentation électrique 1000 comprend également des moyens d'inactivation 115 du dispositif de rétroaction 110 lorsque l'information représentative de la puissance source Ps indique une puissance source Ps inférieure à un seuil prédéterminé. Par exemple, une diode 115 permet de n'appliquer le signal délivré par le dispositif de rétroaction 110 sur l'entrée d'asservissement 100c que si le signal délivré induit aux bornes de la diode 115 une tension supérieure au seuil de conduction de cette dernière. Par exemple, un dimensionnement adéquat de la résistance 110a et du gain de l'amplificateur différentiel 110b permet de n'obtenir cette conduction de la diode 115 que si le courant ls délivré par la source de tension 100 est supérieur à un courant de référence ls ref. De la sorte, le dispositif de rétroaction 110 ne devient effectif dans la régulation que lorsque l'information représentative de la puissance source Ps correspond à une puissance source Ps supérieure à la puissance source de référence Ps ref qui est dans ce cas donnée par Vs ref * ls ref. De la sorte, un comportement tendant à répliquer celui d'un « limiteur » de la puissance source Ps est obtenu.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif d'alimentation électrique 1000 comprend également un dispositif de conversion alternatif/continu 140 (aussi appelé « redresseur ») permettant de convertir la tension alternative délivrée par l'alimentation électrique 190 en une tension continue adaptée à l'alimentation de la source de tension 100 (e.g. à base de DC/DC ou de LDO). Un tel dispositif de conversion alternatif/continu 140 comprend un pont redresseur à diodes 140a (qui peut être double alternance comme représenté sur la figure 1, mais également mono alternance), et un filtre passe bas 140b délivrant une valeur moyenne du signal redressé.
Dans d'autres modes de réalisation, la source de tension 100 fonctionne directement sur la base d'une tension alternative délivrée par l'alimentation électrique 190. Par exemple, la source de tension 100 comprend un gradateur permettant de délivrer une tension alternative de valeur efficace variable en fonction d'un signal de régulation Vreg. Le signal de régulation Vreg est délivré par un dispositif de rétroaction 110 basé par exemple sur un détecteur de type RMS.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif de conversion alternatif/continu 140 est disposé en aval du dispositif de rétroaction 110, de manière à alimenter le dispositif de communication 160 en tension et courant continus.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif d'alimentation électrique 1000 comprend en outre un dispositif anti-retour 130 (e.g. une diode) limitant un retour de courant depuis l'alimentation tampon 120 vers la source de tension 100. Ainsi, lorsqu'un courant est délivré par l'alimentation tampon, ce dernier ne peut que s'écouler vers le dispositif de communication 160. De la sorte, un courant est toujours tiré de la source de tension 100, quand bien même un complément de courant est délivré par l'alimentation tampon 120 afin de délivrer au dispositif de communication 160 une puissance électrique supérieure à la puissance source maximale Ps max. Ainsi, un tel dispositif permet de garantir que la source de tension 100 ne se bloque pas, par exemple lorsque cette dernière est implémentée à l'aide d'un convertisseur DC/DC.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'alimentation tampon 120 est implémentée sous forme d'une capacité. Dans d'autres modes de réalisation, l'alimentation tampon 120 est implémentée sous forme d'une batterie rechargeable. La capacité de l'alimentation tampon 120 est dimensionnée pour permettre de stocker le surplus d'énergie nécessaire au fonctionnement du dispositif de communication 160 lors des phases de fonctionnement pendant lesquelles ce dernier nécessite une puissance électrique supérieure à la puissance source de référence Ps ref.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le système de communication comprend en outre un dispositif de mesure 150 (e.g. un convertisseur analogique- numérique) d'une tension Vana délivrée par l'alimentation tampon 120 ainsi que des moyens d'autorisation d'une transmission de données par le dispositif de communication 160, en fonction d'une comparaison entre une mesure fournie par le dispositif de mesure 150 et un seuil de tension prédéterminé. Ainsi, la transmission de données peut être conditionnée à une charge suffisante de l'alimentation tampon 120. Ceci permet de garantir que cette transmission s'effectuera dans de bonnes conditions d'alimentation électrique du dispositif de communication 160, en particulier que la tension Vana délivrée par l'alimentation tampon 120 ne descendra pas en dessous du niveau de tension minimale acceptable par le dispositif de communication 160.
Dans une variante, les moyens d'autorisation sont intégrés au modem 160b du dispositif de communication 160 (e.g. une fonctionnalité logicielle implémentée dans la couche de gestion de la couche physique du dispositif de communication 160 et recevant l'information de mesure effectuée par le dispositif de mesure 150 via un bus d'interface dédié), ce dernier conditionnant une transmission de données au résultat de la comparaison entre la mesure fournie par le dispositif de mesure 150 et le seuil de tension. Dans une autre variante, les moyens d'autorisation prennent la forme d'un processeur ou d'une machine de calcul dédiée 170 configuré(e) pour fournir au moins une trame de données, via un bus d'interface dédié 165, au dispositif de communication 160 lorsque la mesure de la tension Vana correspond à une charge suffisante de l'alimentation tampon 120 pour permettre une transmission de la trame de données par le dispositif de communication 160. De la sorte, un circuit radiofréquence du type WiFi ou Bluetooth tel que disponible dans le commerce peut être réutilisé tel quel (par exemple un circuit BCM4343 commercialisé par la société Cypress).
En effet, un tel circuit du commerce envoie les trames de données « dès que possible » (i.e. dès que le réseau autorise une telle opération) lorsque ces dernières lui sont fournies. Ainsi, le conditionnement de cette fourniture de trame(s) à une charge suffisante de l'alimentation tampon à l'aide du processeur ou de la machine de calcul dédiée 170 permet de garantir que l'émission de la trame correspondante s'effectuera dans de bonnes conditions d'alimentation électrique du dispositif de communication, sans modification du dispositif de communication 160.
Dans ces variantes, le bus d'interface dédié 165 peut prendre la forme d'un bus I2C (pour « Inter-lntegrated Circuit » en anglais), SDIO (pour « Secure Digital Input Output » en anglais), SPI (pour « Sériai Peripheral Interface » en anglais) ou UART (pour « Universal Asynchronous Receiver Transmitter » en anglais).
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif d'alimentation électrique
1000 comprend en outre un convertisseur de tension 180 de type DC/DC permettant de convertir la tension Vana délivrée par le dispositif d'alimentation électrique 1000 vers une tension plus basse adaptée à l'alimentation des parties digitales du dispositif de communication 160.
On décrit maintenant, en relation avec la figure 2, l'évolution temporelle des grandeurs impliquées dans le fonctionnement de la régulation de la source de tension du dispositif d'alimentation électrique 1000 du système de communication de la figure 1.
Comme détaillé plus haut, la source de tension 100 comprend un circuit DC/DC 100a régulable en tension via une entrée d'asservissement 100c. Le dispositif de rétroaction 110 comprend un capteur composé d'une résistance 110a et un amplificateur différentiel 110b configuré pour mesurer un courant ls délivré par la source de tension 100.
Lors de la mise sous tension du dispositif d'alimentation électrique 1000, la tension source Vs augmente d'une valeur nulle à l'instant t=0 jusqu'à la valeur de tension de référence Vs ref à l'instant t=ta, cette valeur de référence étant imposée par le signal Vrego résultant du pont diviseur constitué par les résistances 100b. Il est à noter que les tensions Vs et Vreg sont proportionnelles entre elles tant que le dispositif de rétroaction 110 est inactivé via les moyens d'inactivation 115.
Par ailleurs, dès l'instant t=0 un courant source ls non nul est tiré de manière à charger notamment l'alimentation tampon 120. Cependant, dans le cas présent, ce courant source ls n'atteint jamais la valeur du courant de référence ls ref correspondant au seuil d'activation du dispositif de rétroaction 110, la charge de l'alimentation tampon 120 s' effectuant principalement avant que la tension source Vs n'atteigne la valeur de tension de référence Vs ref.
Cependant, à l'instant t=tab un appel de courant important résulte d'un changement d'état de fonctionnement du dispositif de communication 160 (par exemple lié au déclenchement d'une émission d'une trame de données).
A l'instant t=tb le courant source ls délivré par la source de tension 100 dépasse la valeur du courant de référence ls ref. Le dispositif de rétroaction 110 est activé, i.e. la valeur de tension délivrée par l'amplificateur différentiel 110b induit une tension supérieure à la tension de seuil de la diode 115 aux bornes de cette dernière. De la sorte, le signal de rétroaction délivré par le dispositif de rétroaction 110 est pris en compte au niveau de l'entrée d'asservissement 100c, conduisant par là-même à une augmentation de la tension de régulation Vreg. La tension source Vs est réduite par le circuit DC/DC 100a, induisant par là-même une réduction du courant source ls tiré par la charge de la source de tension 100 jusqu'à ce que ce dernier redevienne inférieur à la valeur du courant de référence ls ref à l'instant t=tc.
A l'instant t=tc, le courant étant inférieur à la valeur du courant de référence ls ref, le dispositif de rétroaction 110 est inactivé à nouveau par les moyens d'inactivation 115. La tension de régulation Vreg est à nouveau imposée uniquement par le pont diviseur constitué par les résistances 100b. Les tensions Vs et Vreg sont à nouveau proportionnelles entre elles jusqu'à un instant t=td où le courant source ls tiré par la charge redevient à nouveau supérieur à la valeur du courant de référence ls ref. Une phase identique à celle décrite ci-dessus en rapport avec les événements compris entre les instants t=tb et t=tc débute à nouveau.
Par ailleurs, la tension Vana présente en sortie du dispositif d'alimentation électrique 1000 reste relativement constante même pour des instants postérieurs à l'instant t=tb, l'alimentation tampon compensant au premier ordre les fluctuations de la tension source Vs.
On décrit maintenant, en relation avec la figure 3, l'évolution temporelle de la tension de sortie du dispositif d'alimentation électrique 1000 du système de communication de la figure 1, dans un scénario de fonctionnement du dispositif de communication 160.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif de communication 160 est basé sur un standard de communication WiFi.
Avant l'instant t=ti, le dispositif de communication 160 est en veille et l'alimentation tampon est chargée. La puissance consommée par le dispositif de communication 160 est ainsi inférieure à la puissance source de référence Ps ref. La puissance consommée est délivrée par la source de tension 100, l'alimentation tampon 120 restant à sa charge maximale. La tension Vana présente en sortie du dispositif d'alimentation électrique 1000 est à sa valeur maximale Vana max. Le dispositif de mesure 150 délivre ainsi une mesure de la tension Vana au processeur ou à la machine de calcul dédiée 170 indiquant que la charge de l'alimentation tampon 120 est suffisante pour permettre une transmission d'une trame de données par le dispositif de communication 160 si nécessaire.
A l'instant t=ti, le dispositif de communication 160 reçoit une trame de contrôle du réseau (e.g. une trame dite « beacon » dans le standard WiFi). Le dispositif de communication 160 consomme une puissance PRX qui se trouve être supérieure à la puissance source de référence Ps ref. L'alimentation tampon 120 délivre une puissance tampon contribuant à la puissance fournie par le dispositif d'alimentation électrique 1000 au dispositif de communication 160. La tension Va na chute en fonction de la décharge de l'alimentation tampon 120.
A l'instant t=t2, le dispositif de communication 160 entre dans un mode de communication avec le réseau dans le but de remonter des données au réseau, le processeur ou à la machine de calcul dédiée 170 ayant fourni à ce dernier au moins une trame de données suite à la mesure effectuée par le dispositif de mesure 150. Ce mode de communication s'étendant su r la durée x=t3-t2 se caractérise par u ne succession de phases de réception (« RX ») et d'émission (« TX ») de trames de données nécessitant une puissance électrique sensiblement dimensionnée par la puissance PJX nécessaire pour l'émission. L'alimentation tampon 120 délivre une puissance tampon contribuant majoritairement à la puissance fournie par le d ispositif d'alimentation électriq ue 1000 au dispositif de communication 160 (i.e. la puissance de l'alimentation tampon 120 est su périeure à celle de la source de tension 100). La tension Va na chute sensiblement, en fonction de la décharge de l'alimentation tampon 120. Cependant, un dimensionnement adéquat de l'alimentation tampon 120 en fonction de la puissance PJX et de la durée τ permet de garantir que la tension Va na ne chute pas en dessous d'une valeur minimale Vana min nécessaire au bon fonctionnement du dispositif de communication 160.
A l'instant t=t3, le d ispositif de communication 160 revient en mode veille et consomme à nouveau une puissance inférieure à la puissance source de référence Ps ref. La puissance consommée est délivrée par la source de tension 100 et le complément de puissance délivrée par la source de tension 100 permet la charge de l'alimentation tampon 120.
Lors de cette phase de recharge de l'alimentation tampon 120, le dispositif de rétroaction 110 permet de garantir que la puissance source Ps délivrée par la source de tension 100 reste inférieure à la puissance source maximale Ps max. En effet, la puissance de l'alimentation tampon 120 étant supérieure à celle de la source de tension 100, elle serait susceptible de tirer su r la source de tension un courant correspondant à une puissance supérieure à Ps max lors de sa recharge. Par ailleurs, la tension Va na présente en sortie du dispositif d'alimentation électrique 1000 augmente à nouveau en fonction de la charge de l'alimentation tampon 120 jusqu'à sa valeur maximale Vana max-
Le dispositif de mesure 150 délivre une mesure de la tension Va na a u processeur ou à la machine de calcul dédiée 170 indiquant que la charge de l'alimentation tampon 120 est à nouveau suffisante pour permettre une transmission d'une trame de données par le dispositif de communication 160 si nécessaire.
A l'instant t=t4, le dispositif de communication 160 reçoit à nouveau une trame de contrôle du réseau et une séquence identique à celle décrite ci-dessus en rapport avec les événements postérieurs à l'instant t=ti débute à nouveau.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'alimentation électrique (1000) configuré pour délivrer une puissance de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend :
une source de tension (100) délivrant une puissance source Ps sous une tension source Vs, ladite source de tension étant régulable en tension via un signal de régulation Vreg ;
un dispositif de rétroaction (110) délivrant ledit signal de régulation Vreg en fonction d'une information relative à la puissance source Ps, ledit signal de régulation Vreg tendant à maintenir la puissance source Ps autour d'une puissance source de référence Ps ref en induisant une réduction, respectivement une augmentation, de ladite tension source Vs lorsque ladite information indique que la puissance source Ps augmente, respectivement diminue ; et
une alimentation tampon (120), alimentée par ladite source de tension, et configurée pour délivrer une puissance tampon contribuant à ladite puissance de sortie au moins quand ladite puissance de sortie est supérieure à la puissance source de référence Ps ref.
2. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens d'inactivation (115) du dispositif de rétroaction lorsque ladite information représentative de la puissance source Ps indique une puissance source Ps inférieure à un seuil prédéterminé.
3. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'inactivation comprennent une diode.
4. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit dispositif de rétroaction comprend un capteur (110a, 110b) configuré pour mesurer un courant délivré par ladite source de tension, ladite information représentative de la puissance source Ps correspondant audit courant délivré mesuré.
5. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la source de tension (100) comprend un convertisseur continu/continu du type hacheur régulable en tension via une entrée d'asservissement (100c), et dans lequel ledit signal de régulation correspond à une tension de retour Vreg appliquée sur l'entrée d'asservissement dudit convertisseur continu/continu du type hacheur.
6. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre un dispositif anti-retour (130) limitant un retour de courant depuis ladite alimentation tampon vers ladite source de tension.
7. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre un dispositif de conversion alternatif/continu (140) alimentant ladite source de tension.
8. Système de communication caractérisé en ce qu'il comprend :
un dispositif d'alimentation électrique (1000) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ; et
un dispositif de communication (160) alimenté par ledit dispositif d'alimentation électrique ;
ledit dispositif de communication nécessitant une puissance instantanée supérieure à ladite puissance de référence Ps ref pendant au moins une phase de fonctionnement de durée finie (τ).
9. Système de communication selon la revendication 8, comprenant en outre : un dispositif de mesure (150) d'une tension Vana délivrée par ladite alimentation tampon ; et des moyens d'autorisation (160b, 170) d'une transmission de données par le dispositif de communication, en fonction d'une comparaison entre une mesure fournie par le dispositif de mesure et un seuil de tension.
10. Système de communication selon la revendication 9, dans lequel les moyens d'autorisation comprennent un processeur ou une machine de calcul dédiée (170) configuré(e) pour fournir au moins une trame de données audit dispositif de communication lorsque ladite mesure d'une tension Vana correspond à une charge suffisante de ladite alimentation tampon pour permettre une transmission de ladite trame de données par ledit dispositif de communication.
11. Compteur électrique (1010) caractérisé en ce qu'il comprend un système de communication selon l'une quelconque des revendications 8 à 10.
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