FR2743219A1 - Convertisseur de tension bidirectionnel - Google Patents
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Abstract
Un convertisseur de tension bidirectionnel (102) comporte un premier port (200/400), un deuxième port (202/402) et un circuit de conversion bidirectionnel (208-215/404-408, 410, 412-415) couplé entre les premier et deuxième ports (200/400, 202/402). Les premier et deuxième ports (200/400, 202/402) transmettent des signaux à un premier niveau de tension et à un deuxième niveau de tension, respectivement. Le deuxième niveau de tension est différent du premier niveau de tension. Lorsque l'entrée de signal du premier port au premier niveau de tension au premier port (200/400) est détectée, le circuit de conversion bidirectionnel (208-215/404-408, 410, 412-415) convertit le signal du premier port en deuxième niveau de tension au niveau du deuxième port (202/402) et désactive la conversion d'un signal du deuxième port (202/402) vers le premier port (200/400). Lorsque l'entrée de signal du deuxième port au deuxième niveau de tension au deuxième port (202/402) est détectée, le circuit de conversion bidirectionnel (208-215/404-408, 410, 412-415) convertit le signal du deuxième port en premier niveau de tension au niveau du premier port (200/400) et désactive la conversion d'un signal du premier port (200/400) vers le deuxième port (202/402).
Description
Titre:
CONVERTISSEUR DE TENSION BIDIRECTIONNEL
Domaine de l'invention La présente invention concerne en général des convertisseurs de tension et, plus particulièrement, un
convertisseur de tension qui est bidirectionnel.
Arrière-Dlan de l'invention Des systèmes électroniques emploient des convertisseurs de tension pour servir d'interface entre des dispositifs électroniques qui fonctionnent à des niveaux différents de tension. De tels convertisseurs de tension sont parfois bidirectionnels afin de faciliter le transfert des données. Les convertisseurs de tension bidirectionnels existants utilisent une ligne de commande de lecture et d'écriture pour commander la direction de la transmission des données. La ligne de commande de lecture et d'écriture est commandée par l'un des dispositifs électroniques couplé au convertisseur de tension bidirectionnel. En raison des limitations imposées par le matériel, certains dispositifs électroniques ne peuvent accepter la ligne de commande de lecture et d'écriture. Le câblage en stock existant n'accepte pas la ligne de commande de lecture et d'écriture. Il y a donc un besoin pour un convertisseur de tension bidirectionnel, qui n'utilise pas la ligne de
commande de lecture et d'écriture.
Il est également intéressant de mettre en oeuvre un convertisseur de tension bidirectionnel utilisant des
composants discrets peu coûteux.
Brève description des dessins
La figure 1 représente un système électronique employant un convertisseur de tension bidirectionnel; la figure 2 représente un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel de la figure 1; la figure 3 représente un circuit schématique du mode de réalisation de la figure 2; la figure 4 représente un schéma fonctionnel d'un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel de la figure 1; la figure 5 représente un diagramme d'états d'un processus de commande de la direction des données employant le mode de réalisation de la figure 4; et la figure 6 représente un circuit schématique du
mode de réalisation de la figure 5.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
Un convertisseur de tension bidirectionnel comporte un premier port, un deuxième port et un circuit de convertisseur bidirectionnel couplé entre les premier et deuxième ports. Les premier et deuxième ports transmettent des signaux à un premier niveau de tension et à un deuxième niveau de tension, respectivement. Le deuxième niveau de tension est différent du premier niveau de tension. Lorsqu'une entrée de signal du premier port, au premier niveau de tension, sur le premier port est détectée, le circuit de conversion bidirectionnel convertit le signal du premier port en deuxième niveau de tension, sur le deuxième port et désactive la conversion
d'un signal du deuxième port vers le premier port.
Lorsqu'une entrée de signal du deuxième port au deuxième niveau de tension, sur le deuxième port, est détectée, le circuit de conversion bidirectionnel convertit le signal du deuxième port en premier niveau de tension, sur le premier port et désactive la conversion d'un signal du premier port vers le deuxième port. Contrairement à la technique antérieure, le convertisseur de tension bidirectionnel permet à deux dispositifs électroniques ayant des niveaux de tension incompatibles de communiquer par l'intermédiaire d'un simple câble bidirectionnel,
sans utiliser de ligne de commande séparée.
La figure 1 représente un système électronique 100
employant un convertisseur de tension bidirectionnel 102.
Le système électronique 100 comporte un dispositif électronique 104, un câble 106, un dispositif électronique 108 et un câble 110. Le dispositif électronique 104 fonctionne à un premier niveau de tension, par exemple 3 V. Le câble 106 transmet des signaux au premier niveau de tension. Le dispositif électronique 108 fonctionne à un deuxième niveau de tension, par exemple 5 V. Le câble 110 transmet des signaux au deuxième niveau de tension. Le dispositif électronique 104 est couplé de manière amovible au convertisseur de tension bidirectionnel 102, par l'intermédiaire du câble 106. Le dispositif électronique 108 est couplé de manière amovible au convertisseur de tension bidirectionnel 102, par l'intermédiaire du câble 110. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 permet aux dispositifs électroniques 104, 108 de communiquer par l'intermédiaire des câbles 110, 106, qui constituent un simple câble bidirectionnel, sans utiliser de ligne de commande de direction séparée pour la conversion, comme une ligne de commande de lecture et
d'écriture de conversion.
Les dispositifs électroniques 104, 108 communiquent en utilisant des protocoles compatibles. De tels protocoles permettent de récupérer la communication à partir de collisions de données. Le dispositif électronique 104 émet des signaux de communication ayant le premier niveau de tension sur le câble 106. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 convertit le niveau de tension de ces signaux en un deuxième niveau de tension et couple les signaux convertis au dispositif électronique 108 par l'intermédiaire du câble 110. Le dispositif électronique 108 émet des signaux de communication ayant le deuxième niveau de tension sur le câble 110. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 convertit le niveau de tension de ces signaux en un premier niveau de tension et couple les signaux convertis au dispositif électronique 104 par l'intermédiaire du
câble 106.
Chacun des dispositifs électroniques 104, 108 peut faire partie d'une pluralité de dispositifs électroniques, comportant, mais n'étant pas limitée à, un radiotéléphone cellulaire, une station de base cellulaire, un émetteur-récepteur, un dispositif d'appel de personnes, un assistant personnel numérique, un ordinateur, un modem, une carte PCMCIA, une carte SIM (module d'identification d'abonné), un lecteur de cartes SIM, une carte intelligente, un lecteur de cartes intelligentes, un téléphone à lignes terrestres, un chargeur de batteries et similaires et le terme "dispositif" utilisé ci-après désigne l'un de ces
dispositifs ou leurs équivalents.
Le dépannage de l'un des dispositifs électroniques 104, 108 peut être exécuté par l'intermédiaire du système électronique 100. Par exemple, le système électronique peut être utilisé pour transférer des données d'identification de système de radiotéléphone cellulaire et des données d'exploitation (données de numéro de série électronique (ESN) et/ou de module d'attribution de numéro (NAM)) à partir du dispositif électronique 104, qui est un radiotéléphone cellulaire qui doit être réparé, vers le dispositif électronique 108, qui est un radiotéléphone cellulaire prêté, par l'intermédiaire d'un convertisseur de tension bidirectionnel 102. Le système électronique 100 peut être utilisé pour programmer de telles données d'identification et d'exploitation de système de radiotéléphone cellulaire à partir d'un dispositif électronique 104, qui est un ordinateur ou un boîtier de programmation spécialisé, vers un dispositif électronique 108, qui est un radiotéléphone cellulaire, par l'intermédiaire d'un convertisseur de tension bidirectionnel 102. Le système électronique 100 peut aussi être utilisé pour tester le fonctionnement du dispositif électronique 104 en couplant le dispositif électronique 108, qui peut être une partie ou l'ensemble du rack de l'équipement d'essai, par l'intermédiaire d'un
convertisseur de tension bidirectionnel 102.
Le convertisseur de tension bidirectionnel 102, le câble 110 et le dispositif électronique 108 peuvent être Vendus ensemble dans le commerce pour fournir un accessoire, comme l'accessoire 112, qui est compatible avec le dispositif électronique 104. Sur la figure 1, les circuits électroniques comprenant un accessoire 112 sont illustrés comme le dispositif électronique 108 et fonctionnent à un niveau de tension qui est différent de celui du dispositif électronique 104. L'accessoire 112 est couplé de manière amovible au dispositif électronique 104 par l'intermédiaire du câble 106. L'accessoire 112 peut être un accessoire pour véhicule, comme un accessoire de mains libres pour un radiotéléphone cellulaire, un accessoire de données, comme un modem ou
une carte PCMCIA ou équivalent.
Le convertisseur de tension bidirectionnel 102, mis en oeuvre sans ligne de commande de direction séparée et uniquement avec des composants discrets, est représenté sur la figure 2. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 de la figure 2 comprend un circuit de conversion bidirectionnel comportant des ports 200, 202, des circuits d'excursion haute 208-211 et des tampons
212-215.
Les ports 200, 202 sont caractérisés par le niveau de tension des câbles 106, 110, respectivement. Les ports 200, 202 reçoivent des câbles 106, 110, respectivement, des signaux, qui doivent être convertis. Le port 200 est couplé au câble 106, au circuit d'excursion haute 208 et aux tampons 212, 213, 214. Le port 202 est couplé au câble 110, au circuit d'excursion haute 210 et aux
tampons 212, 213, 215.
Les tampons 212, 213 convertissent les niveaux de tension des signaux aux ports 200, 202. Les tampons 212, 213 sont unidirectionnels et comportent des entrées respectives 216, 218, des sorties respectives 220, 222 et des ports de validation 224, 226. L'entrée 216 du tampon 212 et la sortie 222 du tampon 213 sont couplées au port 200. La sortie 220 du tampon 212 et l'entrée 218 du tampon 213 sont couplées au port 202. Les ports de validation 224, 226 des tampons 212, 213, respectivement,
sont couplés aux tampons 214, 215.
Les tampons 214, 215 commandent le sens de conversion des tampons 212, 213. Les tampons 214, 215 sont unidirectionnels et comportent des entrées respectives 232, 234, des sorties respectives 236, 238 et des ports de validation 240, 242. L'entrée 234 du tampon 215 est couplée au port 200. L'entrée 234 du tampon 215 est couplée au port 202. La sortie 236 du tampon 214 est couplée au port de validation 242 du tampon 215, au circuit d'excursion haute 209 et au port de validation 226 du tampon 213. La sortie 238 du tampon 215 est couplée au port de validation 240 du tampon 214, au circuit d'excursion haute 211 et au port de validation
224 du tampon 212.
Les tampons 212, 213, 214, 215 sont des tampons non inverseurs, à drain ou à collecteur ouvert. Les tampons 212, 213, 214, 215 sont activés pour convertir les niveaux de tension des signaux lorsque les ports de validation 224, 226, 240, 242, respectivement, sont amenés à un niveau de tension élevé. Les tampons 212, 213, 214, 215 sont désactivés lorsque les ports de validation 224, 226, 240, 242, respectivement, sont
amenés à un niveau de tension bas.
Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est à l'état libre lorsqu'aucun signal à convertir n'est présent au port 200 ou au port 202. A l'état libre, les circuits d'excursion haute 208, 210 amènent les câbles 106, 110 et les ports 200, 202, respectivement, à leurs niveaux de tension requis. Si le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est un convertisseur 3V - 5V, le circuit d'excursion haute 208 amène le câble 106 et le port 200 à 3V et le circuit d'excursion haute 211 amène le câble 110 et le port 202 à 5V. Les circuits d'excursion haute 209, 211 activent les tampons 212, 213, 214, 215 en amenant les ports de validation 224, 226,
240, 242, respectivement, au niveau de tension élevé.
Lorsqu'un signal à convertir est émis au port 200, le tampon 214 est activé. Alors, le tampon 214 amène le port de validation 226 du tampon 213 et le port de
validation 242 du tampon 215 au niveau de tension bas.
Cela désactive les tampons 213, 215 afin de désactiver la transmission des signaux du port 202 au port 200. Une fois la transmission désactivée, le niveau de tension du signal est converti par le tampon 212 en un niveau de tension caractérisant le port 202 et le câble 110. Le signal converti est émis sur le port 202. En désactivant les tampons 213, 215 pendant la conversion du port 200 au port 202, le signal converti ou un autre signal au niveau du port 202 ne peut pas désactiver le tampon 213 et/ou amener à l'état bas ou verrouiller le port 200 et le
câble 106 par l'intermédiaire du tampon 213.
Lorsqu'un signal à convertir est émis au port 202, le tampon 215 est activé. Alors, le tampon 215 amène le port de validation 224 du tampon 212 et le port de
validation 240 du tampon 214 au niveau de tension bas.
Cela désactive les tampons 212, 214 afin de désactiver la transmission des signaux du port 200 au port 202. Le niveau de tension du signal est alors converti par le tampon 213 en un niveau de tension caractérisant le port et le câble 106. En désactivant les tampons 212, 214 pendant la conversion du port 202 au port 200, le signal converti ou un autre signal au niveau du port 200 ne peut pas désactiver le tampon 212 et/ou amener à l'état bas ou verrouiller le port 202 et le câble 110 par
l'intermédiaire du tampon 212.
Si les signaux à convertir sont émis aux ports 200, 202 simultanément, tous les tampons 212, 213, 214, 215 sont désactivés. Les tampons 212, 213, 214, 215 restent désactivés jusqu'à ce que les signaux aux ports 200, 202 soient libérés par leurs dispositifs électroniques
respectifs 104, 108 de la figure 1.
Outre la désactivation des tampons, le verrouillage du convertisseur de tension bidirectionnel 102 est, de plus, évité en fabriquant des tampons 212, 213 ayant un temps de propagation plus long que le temps de propagation des tampons 214, 215. Hormis la fabrication, le temps de propagation peut être augmenté en couplant d'autres tampons à retard en série avec les tampons 212, 213. La figure 3 représente le circuit du convertisseur de tension bidirectionnel 102 de la figure 2. Les tampons 212, 213 comportent les transistors 300, 302 et les transistors 304, 306, respectivement. Les tampons 214,
215 comportent les transistors 308, 310, respectivement.
Chacun des transistors 300, 302, 304, 306, 308, 310 est, de préférence, un transistor MOS-FET (transistor à effet de champ MOS) à enrichissement à n canaux et comporte une grille, un drain et une base et une source couplées qui
sont, en outre, couplées à la masse.
Les transistors 300, 302, 304, 306, 308, 310 sont connectés comme suit. La grille du transistor 300 du tampon 212 est couplée au port 200. Le drain du transistor 300 est couplé à la grille du transistor 302 du tampon 212, à la grille du transistor 308 du tampon 214 et au drain du transistor 310 du tampon 215. Le drain du transistor 302 du tampon 212 est couplé au port 202. La grille du transistor 304 du tampon 213 est couplée au port 202. Le drain du transistor 304 est couplé à la grille du transistor 306 du tampon 213, à la grille du transistor 310 du tampon 215 et au drain du transistor 308 du tampon 214. Le drain du transistor 306 du tampon 213 est couplé au port 200. Le drain du transistor 308 du tampon 214 est couplé à la grille du transistor 310 du tampon 215. Le drain du transistor 310
est couplé à la grille du transistor 308.
Les circuits d'excursion haute 208-211 comportent respectivement des alimentations électriques +V1, +V2,
+V3, +V4 et des résistances respectives Ri, R2, R3, R4.
Le circuit d'excursion haute 208 est couplé au port 200 et au drain du transistor 306 du tampon 213. Le circuit d'excursion haute 209 est couplé aux grilles des transistors 306, 310 des tampons 213, 215, respectivement, et aux drains des transistors 304, 308 des tampons 213, 214, respectivement. Le circuit d'excursion haute 210 est couplé au port 202 et au drain du transistor 302 du tampon 212. Le circuit d'excursion haute 211 est couplé aux grilles des transistors 302, 308 des tampons 212, 214, respectivement, et aux drains des transistors 300, 310 des tampons 212, 215, respectivement. Si le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est un convertisseur 3V - 5V, les valeurs correctes pour les alimentations électriques +V1, +V2, +V3, +V4 sont 3V, 5V, 5V et 5V, respectivement, et la valeur correcte pour les résistances Ri, R2, R3, R4
est de 10 kQ.
A l'état libre, le port 200 est amené à la tension +V1 par l'intermédiaire du circuit d'excursion haute 208 et du drain ouvert du transistor 306. De même, le port 202 est amené à la tension +V3 par l'intermédiaire du circuit d'excursion haute 210 et du drain ouvert du transistor 302. Les tampons 212, 213, 214, 215 sont effectivement activés par les circuits d'excursion haute 209, 211 et par les drains ouverts des transistors 300,
304, 308, 310.
Lorsque la conversion démarre sous l'effet du signal au port 200, la tension au niveau de la grille du transistor 300 du tampon 212 passe à un niveau bas. De ce fait, le transistor 300 est mis en marche et le drain du transistor 300 passe à un niveau de tension élevé. Le niveau de tension élevé au niveau du drain du transistor 300 fait que la tension au niveau des grilles des 1l
transistors 302, 308 passe également à un niveau élevé.
En réponse, les drains des transistors 302, 308 sont amenés à un niveau de tension bas. Le fait d'amener le drain du transistor 302 à un niveau de tension bas convertit le signal et permet le transfert du signal converti au port 202. Le fait d'amener le drain du transistor 308 à un niveau de tension bas désactive les transistors 304, 306, 310 en réglant le drain du transistor 304 et les grilles des transistors 306, 310 à un niveau de tension bas. Les drains des transistors 306,
310 s'ouvrent.
Lorsque la conversion démarre sous l'effet du signal au port 202, la tension à la grille du transistor 304 du tampon 213 passe à un niveau bas. De ce fait, le transistor 304 est mis en marche et le drain du transistor 304 passe à un niveau de tension élevé. Le niveau de tension élevé au niveau du drain du transistor 304 fait que la tension au niveau des grilles des
transistors 306, 310 passe également à un niveau élevé.
En réponse, les drains des transistors 306, 310 sont amenés à un niveau de tension bas. Le fait d'amener le drain du transistor 306 à un niveau de tension bas convertit le signal et permet le transfert du signal converti au port 200. Le fait d'amener le drain du transistor 310 à un niveau bas désactive les transistors 300, 302, 308 en réglant le drain du transistor 300 et les grilles des transistors 302, 308 à un niveau de tension bas. Les drains des transistors 306, 310 s'ouvrent. Lorsque la conversion est simultanément démarrée sous l'effet des signaux des deux ports 200, 202, les transistors 300, 304 excitent les transistors 308, 310, respectivement, de sorte que les drains des transistors 308, 310 soient simultanément amenés au niveau de tension bas. De ce fait, les drains des transistors 302, 306 s'ouvrent. Les transistors 302, 306 restent dans cet état jusqu'à ce que les signaux aux ports 200, 202 soient libérés par leurs dispositifs électroniques 104, 108, respectifs, de la figure 1. Un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel 102, qui est également mis en oeuvre sans ligne de commande de direction séparée, est représenté sur la figure 4. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 de la figure 4 comprend un circuit de conversion bidirectionnel comportant des ports 400, 402, des tampons 404-407, un dispositif à logique programmable (PLD) 408, une horloge 410 et des circuits d'excursion haute 412-415. Les ports 400, 402 sont caractérisés par
le niveau de tension des câbles 106, 110, respectivement.
Les ports 400, 402 reçoivent des signaux de données à
convertir des câbles 106, 110, respectivement.
Le tampon 404 fonctionne comme un comparateur, qui détecte la présence d'un signal de données entrant à convertir au port 400. Le tampon 404 comporte une entrée 416 et une sortie 418. L'entrée 416 du tampon 404 est
couplée au port 400 et au circuit d'excursion haute 412.
La sortie 418 du tampon 404 est couplée au circuit d'excursion haute 413 et au port IN1 du PLD 408. Lorsque le signal de données à convertir est détecté par le tampon 404, un niveau de tension élevé est émis au port IN1; sinon, un niveau de tension bas est émis au port IN1. Le tampon 405 convertit le niveau de tension des signaux de données émis au port 402. Le tampon 405 comporte une entrée 420 et une sortie 422. L'entrée 420 du tampon 405 est couplée au port OUT1 du PLD 408. La sortie 422 du tampon 405 est couplée au port 400 et au circuit d'excursion haute 412. Le tampon 405 est mis en marche et convertit les signaux de données émis au port 402 en signaux de données convertis sortants, lorsque le port OUT1 est réglé à un niveau de tension élevé par le PLD 408. Lorsque le port OUT1 est réglé à un niveau de tension bas par le PLD 408, le tampon 405 reste arrêté. Le tampon 406 fonctionne comme un comparateur, qui détecte la présence d'un signal de données entrant à convertir au port 402. Le tampon 406 comporte une entrée 424 et une sortie 426. L'entrée 424 du tampon 406 est
couplée au port 402 et au circuit d'excursion haute 415.
La sortie 426 du tampon 406 est couplée au circuit d'excursion haute 414 et au port IN2 du PLD 408. Lorsque le signal de données à convertir est détecté par le tampon 406, un niveau de tension élevé est émis au port IN2; sinon, un niveau de tension bas est émis au port IN2. Le tampon 407 convertit le niveau de tension des signaux de données émis au port 400. Le tampon 407 comporte une entrée 428 et une sortie 430. L'entrée 428 du tampon 407 est couplée au port OUT2 du PLD 408. La sortie 430 du tampon 407 est couplée au port 402 et au circuit d'excursion haute 415. Le tampon 407 est mis en marche et convertit les signaux de données émis au port 400 en signaux de données convertis sortants, lorsque le port OUT2 est réglé à un niveau de tension élevé par le PLD 408. Lorsque le port OUT2 est réglé à un niveau de
tension bas par le PLD 408, le tampon 407 reste arrêté.
Le PLD 408 commande le sens de la conversion du signal de données du convertisseur de tension bidirectionnel 102 en fonction d'un automate fini 500 représenté sur la figure 5. L'automate fini 500 est mis en oeuvre selon le logiciel stocké dans le PLD 408 de la figure 4. Chaque état de l'automate fini 500 représente le sens de la conversion du signal de données. Le bloc 502 indique un état libre dans lequel aucune conversion de signal de données ne se produit. Le bloc 504 indique un état dans lequel les signaux de données reçus au niveau du port 400 de la figure 4 sont convertis et émis au port 402 de la figure 4. Le bloc 506 indique un état dans lequel les signaux de données reçus au niveau du port 402 de la figure 4 sont convertis et sortis sur le port 402. Le bloc 508 indique un état illégal. Dans le cas o le bloc 508 est atteint, l'automate fini 500
revient au bloc 502.
L'automate fini 500 fonctionne de manière synchrone, en fonction d'un train d'impulsions d'horloge envoyées au PLD 408 par l'horloge 410. L'évaluation de et l'entrée dans l'état se produisent avec la détection de chaque impulsion d'horloge. Les états sont déclenchés en fonction des niveaux de tension aux ports IN1, IN2, OUT1, OUT2 du PLD 408 de la figure 4. L'automate fini 500 reste au bloc 502 lorsque les ports IN1, IN2, OUT1, OUT2 sont à un niveau de tension bas, indiqué sur la figure 5 par 00/00. L'automate fini 500 reste également au bloc 502 lorsque les ports INl, IN2 sont au niveau de tension élevé et les ports OUT1, OUT2 au niveau de tension bas, indiqué par 11/00. L'automate fini 500 passe du bloc 502 au bloc 504 lorsque le port IN1 est à un niveau de tension élevé et que les ports IN2, OUT1, OUT2 sont à un niveau de tension bas, indiqué par 10/00. L'automate fini 500 passe du bloc 502 au bloc 506 lorsque le port IN2 est à un niveau de tension élevé et que les ports IN1, OUT1,
OUT2 sont à un niveau de tension bas, indiqué par 01/00.
L'automate fini 500 reste au bloc 504 lorsque les ports IN1, OUT2 de la figure 4 sont à un niveau de tension élevé et que les ports IN2, OUT1 de la figure 4 sont à un niveau de tension bas, indiqué sur la figure 5 par 10/01. L'automate fini 500 reste également au bloc 504 lorsque les ports IN1, IN2, OUT2 sont à un niveau de tension élevé et le port OUT1 à un niveau de tension bas, indiqué par 11/01. L'automate fini 500 passe du bloc 504 au bloc 502 lorsque les ports IN2, OUT2 sont à un niveau de tension élevé et que les ports IN1, OUT1 sont à un niveau de tension bas, indiqué par 01/01. L'automate fini 500 passe également du bloc 504 au bloc 502 lorsque le port OUT2 est à un niveau de tension élevé et que les ports IN1, IN2, OUT1 sont à un niveau de tension bas,
indiqué par 00/01.
L'automate fini 500 reste au bloc 506 lorsque les ports IN2, OUT1 de la figure 4 sont à un niveau de tension élevé et que les ports IN1, OUT2 de la figure 4 sont à un niveau de tension bas, indiqué sur la figure 5 par 01/10. L'automate fini 500 reste également au bloc 506 lorsque les ports IN1, IN2, OUT1 sont à un niveau de tension élevé et le port OUT2 à un niveau de tension bas, indiqué par 11/10. L'automate fini passe du bloc 506 au bloc 502 lorsque les ports IN1, OUT1 sont à un niveau de tension élevé et que les ports IN2, OUT2 sont à un niveau de tension bas, indiqué par 10/10. L'automate fini 500 passe également du bloc 506 au bloc 502 lorsque le port OUT1 est à un niveau de tension élevé et que les ports IN1, IN2, OUT2 sont à un niveau de tension bas, indiqué
par 00/10.
Bien que l'automate fini 500 soit mis en oeuvre par l'intermédiaire du PLD 408, on reconnaîtra que l'automate fini 500 peut aussi être mis en oeuvre en utilisant un microprocesseur ou des composants discrets, comme des
bascules.
La figure 6 est une représentation partielle du circuit du convertisseur de tension bidirectionnel 102 de la figure 4. Les tampons 406, 408 comportent des comparateurs 500, 502, respectivement. Les tampons 405,
407 comportent des transistors 504, 506, respectivement.
Les circuits d'excursion haute 412-415 comportent des alimentations électriques respectives +Vl, +V2, +V3, +V4 et des résistances respectives R1, R2, R3, R4. Si le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est un convertisseur 3V - 5V, les valeurs correctes pour les alimentations électriques +Vl, +V2, +V3, +V4 sont 3V, 5V, V et 5V, respectivement, et les valeurs correctes pour les résistances R1, R2, R3, R4 sont 100 kQ, 10 kQ, 10 kQ et 15 kf, respectivement. On reconnaîtra que d'autres
valeurs peuvent être utilisées pour les résistances R1 -
R4. Les comparateurs 500, 502 sont couplés entre les ports 400, 402, respectivement, et le PLD 408, pour comparer le niveau de tension des signaux de données entrant, provenant des ports 400, 402, respectivement, en un niveau de tension dérivé des tensions de référence +V5, +V6, respectivement. Lorsque le niveau de tension du signal de données entrant au port 400, en association avec la résistance R6, est supérieur ou approximativement égal à un niveau de tension dérivé de +V5, aux résistances R5, R7, R8, et au niveau de tension de sortie du comparateur 500, le comparateur 500 émet un niveau de tension bas au port IN1 du PLD 408. Lorsque le niveau de tension du signal de données entrant au port 402, en association avec la résistance R10, est supérieur ou approximativement égal à un niveau de tension dérivé de +V6, aux résistances R9, Rll, R12, et au niveau de tension de sortie du comparateur 502, le comparateur 502 émet un niveau de tension bas au port IN2 du PLD408. Si le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est un convertisseur 3V - 5V, les valeurs correctes pour les tensions de référence +V5, +V6 sont 3V et 5V, respectivement, et les valeurs correctes pour les résistances R5, R6, R7, R8, R9, R10, Rll, R12 sont 10 kQ k , 10 k , 100 kQ, 10 kQ, 10 k , 10 kQ et 100 kf, respectivement. On reconnaîtra que d'autres valeurs
peuvent être utilisées pour les résistances R5 - R12.
Les transistors 504, 506, sensibles au PLD 408, convertissent les signaux de données entrants, provenant des ports 402, 400, respectivement, et couplent les signaux de données convertis aux ports 400, 402, respectivement. Les transistors 504, 506 sont des transistors à jonctions bipolaires à collecteur ouvert, comportant une base, un collecteur et un émetteur. Les bases des transistors 504, 506 sont couplées aux ports OUT1, OUT2 du PLD 408, respectivement. Si un signal entrant, provenant du port 402 doit être converti, le PLD 408 émet un signal à haute tension par l'intermédiaire du port OUT2 pour mettre le transistor 506 en marche. Le transistor 506, en association avec les résistances R15, R16, génère le niveau de tension converti du signal entrant au port 402. Si un signal entrant, provenant du port 400, doit être converti, le PLD 408 émet un signal à haute tension par l'intermédiaire du port OUT1 pour mettre le transistor 504 en marche. Le transistor 504, en association avec les résistances R13, R14, génère le
niveau de tension converti du signal entrant au port 402.
Si le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est un óonvertisseur 3V - 5V, les valeurs correctes pour les résistances R13, R14, R15, R16 sont 2,2 kQ, 10 kn, 2,2 k Q et 10 kQ, respectivement. On reconnaîtra que d'autres
valeurs peuvent être utilisées pour les résistances R13 -
R16. Un convertisseur de tension bidirectionnel 102 a
été illustré sur les figures 1-6, avec un câble unique.
Cela signifie que les câbles 106, 110 représentent des câbles bidirectionnels simples. On reconnaîtra que les mises en oeuvre ci- dessus peuvent être compatibles avec des bus employant des câbles multiples, comme les bus à trois câbles utilisés dans les produits de radiotéléphones fabriqués et commercialisés par Motorola, Inc. Par exemple, l'ensemble du mode de réalisation des figure 2 et 3 peut être reproduit pour chaque ligne supplémentaire d'un bus à plusieurs lignes. Selon une autre solution, les tampons peuvent être répétés et un tampon unique, comme le tampon 214 de la figure 2, peut être utilisé pour commander les tampons dans un sens et un autre tampon unique, comme le tampon 215 de la figure 2, peut être utilisé pour commander les tampons dans l'autre sens. Conformément au mode de réalisation des figures 4-6, tous les composants, sauf le PLD et l'horloge, peuvent être reproduits pour chaque ligne supplémentaire d'un bus à plusieurs lignes. Cela signifie que chaque ligne supplémentaire nécessite quatre tampons,
quatre circuits d'excursion haute et un automate fini.
En conséquence, un convertisseur de tension bidirectionnel peut être mis en oeuvre, pour permettre à deux dispositifs électroniques ayant des niveaux de tension incompatibles de communiquer sur un simple câble bidirectionnel, sans utiliser de ligne de commande de direction séparée. Cela permet d'utiliser le convertisseur de tension bidirectionnel sans ajouter de câbles supplémentaires aux câblages existants ou un autre matériel aux dispositifs électroniques. Le convertisseur de tension électronique peut utiliser un automate fini synchrone ou des composants discrets pour déterminer le sens de la conversion des données en fonction uniquement de la détection des signaux au niveau des ports. Lorsque la direction des données est déterminée, le convertisseur de tension bidirectionnel assure une protection contre le verrouillage en désactivant la partie du convertisseur
non utilisée pour convertir les données.
Claims (10)
1. Convertisseur de tension bidirectionnel (102) caractérisé par: un premier port (200) permettant de transmettre un signal à un premier niveau de tension; un deuxième port (202) permettant de transmettre un signal à un deuxième niveau de tension, le deuxième niveau de tension étant différent du premier niveau de tension; et un circuit de conversion bidirectionnel (208-215) couplé au premier port et au deuxième port, le circuit de conversion bidirectionnel, lors de la détection d'une entrée de signal du premier port au premier niveau de tension du premier port, convertissant le signal du premier port en un deuxième niveau de tension au niveau du deuxième port et désactivant la conversion d'un signal au niveau du deuxième port vers le premier port et le circuit de conversion bidirectionnel, lors de la détection d'une entrée de signal du deuxième port au deuxième niveau de tension du deuxième port, convertissant le signal du deuxième port en un premier niveau de tension au niveau du premier port et désactivant la conversion d'un signal au niveau du
premier port vers le deuxième port.
2. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de conversion bidirectionnel comprend: des circuits (214, 215) permettant de détecter d'abord le signal du premier port ou le signal du deuxième port et de désactiver la transmission de l'autre signal du premier ou du deuxième port alors que le
premier est présent.
3. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les circuits de
détection comprennent des composants discrets.
4. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les circuits de
détection comprennent un automate fini (500).
5. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de conversion bidirectionnel comprend: un premier tampon unidirectionnel (212) comportant une première entrée (216), une première sortie (220) et un premier port de validation (224), la première entrée étant couplée au premier port, la première sortie étant couplée au deuxième port, le premier tampon unidirectionnel, en l'absence d'un premier signal de désactivation au niveau du premier port de validation, convertissant le signal du premier port en deuxième niveau de tension au deuxième port; et un deuxième tampon unidirectionnel (213) comportant une deuxième entrée (218), une deuxième sortie (222) et un deuxième port de validation (226), la deuxième entrée étant couplée au deuxième port, la deuxième sortie étant couplée au premier port, le deuxième tampon unidirectionnel, en l'absence d'un deuxième signal de désactivation au niveau du deuxième port de validation, convertissant le signal du deuxième port en premier
niveau de tension au premier port.
6. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de conversion bidirectionnel comprend: un troisième tampon unidirectionnel (214) comportant une troisième entrée (232), une troisième sortie (236) et un troisième port de validation (240), la troisième entrée étant couplée au premier port, la troisième sortie étant couplée au deuxième port de validation du deuxième tampon unidirectionnel, le troisième port de validation étant couplé au premier port de validation du premier tampon unidirectionnel, le troisième tampon unidirectionnel, lors de la détection du signal du premier port au premier niveau de tension du premier port et en l'absence du premier signal de désactivation au niveau du troisième port de validation, générant le deuxième signal de désactivation à la
troisième sortie.
7. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de conversion bidirectionnel comprend: un quatrième tampon unidirectionnel (215) comportant une quatrième entrée (234), une quatrième sortie (238) et un quatrième port de validation (242), la quatrième entrée étant couplée au deuxième port, la quatrième sortie étant couplée au premier port de validation du premier tampon unidirectionnel, le quatrième port de validation étant couplé au deuxième port de validation du deuxième tampon unidirectionnel, le quatrième tampon unidirectionnel, lors de la détection du signal du deuxième port au deuxième niveau de tension du deuxième port et en l'absence du deuxième signal de désactivation au niveau du quatrième port de validation, générant le premier signal de désactivation à la
quatrième sortie.
8. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, dans lequel circuit de conversion bidirectionnel possède un premier temps de propagation lors de la conversion du signal du premier port en deuxième niveau de tension au niveau du deuxième port et de la conversion du signal du deuxième port en premier niveau de tension au niveau du premier port et un deuxième temps de propagation lors de la détection de l'entrée de signal du premier port au premier niveau de tension du premier port et de la détection de l'entrée de signal du deuxième port au deuxième niveau de tension au niveau du deuxième port, le premier temps de propagation
étant supérieur au deuxième temps de propagation.
9. Accessoire (112) caractérisé par: des circuits d'accessoire (108) fonctionnant à un premier niveau de tension; un premier port permettant de transmettre des signaux au premier niveau de tension; un deuxième port permettant la connexion à un dispositif électronique (104), le deuxième port permettant de transmettre les signaux à un deuxième niveau de tension, le deuxième niveau de tension étant différent du premier niveau de tension; et un circuit de conversion bidirectionnel (102) couplé au premier port et au deuxième port, le circuit de conversion bidirectionnel, lors de la détection d'une entrée de signal du premier port au premier niveau de tension au premier port à partir d'un dispositif électronique, convertissant le signal du premier port en deuxième niveau de tension au deuxième port et désactivant la conversion d'un signal du deuxième port vers le premier port et le circuit de conversion bidirectionnel, lors de la détection d'une entrée de signal du deuxième port au deuxième niveau de tension au deuxième port à partir du circuit d'accessoire, convertissant le signal du deuxième port en premier niveau de tension au premier port et désactivant la conversion d'un signal du premier port vers le deuxième port.
10. Accessoire selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit de conversion bidirectionnel comprend: des circuits (214, 215) permettant de détecter d'abord le signal du premier port ou le signal du deuxième port et pour désactiver la transmission de
l'autre signal du premier ou du deuxième port alors que le premier est présent.
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