FR2748359A1 - Convertisseur de tension bidirectionnel - Google Patents
Convertisseur de tension bidirectionnel Download PDFInfo
- Publication number
- FR2748359A1 FR2748359A1 FR9704081A FR9704081A FR2748359A1 FR 2748359 A1 FR2748359 A1 FR 2748359A1 FR 9704081 A FR9704081 A FR 9704081A FR 9704081 A FR9704081 A FR 9704081A FR 2748359 A1 FR2748359 A1 FR 2748359A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- port
- voltage level
- coupled
- voltage
- terminal
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
- H03K19/018507—Interface arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
- H03K19/018592—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only with a bidirectional operation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Un convertisseur de tension bidirectionnel (102) comporte un premier port, un deuxième port et un circuit de commutation. Le premier port communique un premier signal à une première tension ou une deuxième tension (V1 ). Le deuxième port communique un deuxième signal à la première tension ou à une troisième tension (V2 ). Les deuxième (V1 ) et troisième tensions (V2 ) sont différentes. Le circuit de commutation est couplé au premier port et au deuxième port. Le circuit de commutation, en réponse au premier signal à la première tension et au deuxième signal à la troisième tension (V2 ) communique au deuxième port le deuxième signal à la première tension. Le circuit de commutation, en réponse au deuxième signal à la première tension et au premier signal à la deuxième tension (V1 ) communique au premier port le premier signal à la première tension.
Description
A Titre Convertisseur de tension bidirectionnel Domaine de l'invention La
présente invention concerne de façon générale les convertisseurs de tension et plus précisément un convertisseur de tension qui est bidirectionnel. Arrière-plan de l'invention Les systèmes électroniques emploient des convertisseurs de tension pour raccorder des dispositifs électroniques fonctionnant à des niveaux de tension différents. Les convertisseurs de tension de ce type sont parfois bidirectionnels afin de faciliter le transfert de données. Certains convertisseurs de tension bidirectionnels existants nécessitent une ligne de commande de lecture ou d'écriture pour commander le sens de la communication de données. La ligne de commande de lecture ou d'écriture est commandée par l'un des dispositifs électroniques couplés au convertisseur de tension bidirectionnel. Toutefois, les limites matérielles empêchent les dispositifs électroniques existants, qui ne comportent pas de circuits de commande pour communiquer avec une ligne de commande de lecture ou d'écriture, d'être remis à niveau facilement pour communiquer avec la ligne de commande de lecture ou d'écriture. De plus, les connecteurs et les câblages de ces dispositifs existants ne prévoient pas de loger de ligne de
commande de lecture ou d'écriture.
Les convertisseurs de tension bidirectionnels existants sont également composés de nombreux composants électroniques qui requièrent d'être logés dans des boîtiers relativement grands. Ces grands boîtiers peuvent être difficiles à stocker et à transporter par les utilisateurs de dispositifs mobiles. De plus, ces convertisseurs doivent être mécaniquement couplés aux dispositifs électroniques, avec lesquels ils sont utilisés, par l'intermédiaire de câblages. De tels câblages peuvent être montés de façon permanente sur le boîtier du convertisseur ou s'adapter sur des connecteurs qui sont appariés, de façon amovible, à des connecteurs sur le boîtier du convertisseur. Les utilisateurs souhaitent souvent transporter le convertisseur de tension bidirectionnel avec leur dispositif électronique afin de pouvoir le raccorder à des dispositifs en différents endroits, par
exemple à la maison, au travail ou en voyage.
Toutefois, le boîtier de taille assez importante et le grand nombre de câbles rendent le stockage difficile si l'on n'augmente pas de façon significative la taille des sacs utilisés pour transporter les dispositifs, le
convertisseur et les câbles.
On a donc besoin d'un convertisseur de tension bidirectionnel qui n'utilise pas de ligne de commande de lecture ou d'écriture et qui ne comprend qu'un nombre minimal de composants électriques de façon qu'il
soit portable.
Il est également avantageux de mettre en oeuvre un convertisseur de tension bidirectionnel utilisant un
composant de faible coût disponible sur stock.
Brève description des dessins
La figure 1 illustre un système électronique employant des dispositifs électroniques et un convertisseur de tension bidirectionnel; la figure 2 est un schéma de circuits d'un port de sortie employé par chacun des dispositifs électroniques de la figure 1; la figure 3 est un schéma fonctionnel du convertisseur de tension bidirectionnel de la figure 1; la figure 4 est un schéma de circuits d'un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel de la figure 1; la figure 5 est un schéma de circuits d'un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel de la figure 1; la figure 6 est un schéma de circuits d'un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel de la figure 1; et la figure 7 est un schéma de circuits d'un autre mode de réalisation du convertisseur de tension
bidirectionnel de la figure 1.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
Un convertisseur de tension bidirectionnel comprend un premier port, un deuxième port et un circuit de commutation. Le premier port communique un premier signal à un premier niveau de tension ou un deuxième niveau de tension. Le deuxième port communique un deuxième signal au premier niveau de tension ou à un troisième niveau de tension. Les deuxième et troisième niveaux de tension sont différents. Le circuit de commutation est couplé au premier port et au deuxième port. Le circuit de commutation, en réponse au premier signal (par l'intermédiaire du premier port) au premier niveau de tension et au deuxième signal au troisième niveau de tension, communique au deuxième port le deuxième signal au premier niveau de tension. Le circuit de commutation, en réponse au deuxième signal (par l'intermédiaire du deuxième port) au premier niveau de tension et au premier signal au deuxième niveau de tension, communique au premier port le
premier signal au premier niveau de tension.
La figure 1 illustre un système électronique 100 o10 qui emploie un convertisseur de tension bidirectionnel 102. Le système électronique 100 comporte également un dispositif électronique 104, un bus 106, un dispositif électronique 108 et un bus 110. Le dispositif électronique 104 fonctionne à un premier niveau de
tension fourni par une batterie 112 couplée à celui-ci.
Le dispositif électronique 104 est couplé au convertisseur de tension bidirectionnel 102 grâce au bus 106. Le dispositif électronique 108 fonctionne à un deuxième niveau de tension fourni par la batterie 114 couplée à celui-ci. Dans le mode de réalisation illustré, le premier niveau de tension est différent du deuxième niveau de tension. Le dispositif électronique 108 est couplé au convertisseur de tension bidirectionnel 102 grâce au bus 110. Chacun des dispositifs électroniques 104 et 108 peuvent être l'un des dispositifs de la pluralité de dispositifs électroniques y compris un radiotéléphone cellulaire, une station de base cellulaire, un téléphone par voie terrestre, un radiotéléphone bidirectionnel, un dispositif d'appel de personnes, un agenda électronique, un ordinateur, un modem, une carte PCMCIA (association internationale de cartes de mémoire d'ordinateur personnel), une carte SIM (module d'identification d'abonné), un lecteur de carte SIM, une carte à mémoire, un lecteur de carte à mémoire, un chargeur de batterie ou similaires et le terme "dispositif" se réfère ici à chacun de ces éléments et à
leurs équivalents.
Les dispositifs électroniques 104 et 108 comportent un circuit de commande de communication 200 représenté sur la figure 2. Le circuit de commande de communication comporte un transistor 202 et un circuit d'excursion haute 204. Le transistor 202 est employé dans une configuration à collecteur ouvert et comporte une base couplée à une première borne de sortie, VOUT1, un émetteur couplé à la masse, et un collecteur couplé à la fois à une borne d'entrée VIN et à une deuxième borne de sortie VOUT2. Le circuit d'excursion haute 204 comporte une alimentation en tension V couplée en série à une résistance R. L'alimentation en tension V fonctionne à un premier niveau de tension fourni par la batterie 112 du dispositif électronique 104 ou au deuxième niveau de tension fourni par la batterie 114 du dispositif électronique 108. Le circuit d'excursion haute 204 est couplé à VOUT2. VOUT2 du circuit de commande de communication 200 des dispositifs électroniques 104 et 108 est en outre couplée aux bus 106 et 110, respectivement. Lorsque le dispositif électronique 104 ou 108 fixe VOUT2 à un niveau de tension bas logique, le circuit d'excursion haute 204 fixe VOUT2 au niveau de tension de l'alimentation en tension V, un signal haut logique. Le signal haut logique est communiqué sur le bus 106 par le dispositif électronique 104 à un premier niveau de tension et communiqué sur le bus 110 par le dispositif électronique 108 à un deuxième niveau de tension. Le signal haut logique communiqué sur le bus 106 ou le bus 110 est surveillé par le dispositif électronique 104 ou 108, respectivement, en VIN. Lorsque le dispositif électronique 104 ou 108 fixe VOUT1 à un niveau de tension haut logique, VOUT2 passe du niveau de tension de V à la masse ou OV, et un signal bas logique est communiqué sur le bus 106 ou 110, respectivement. Le signal bas logique communiqué sur le bus 106 ou le bus 110 est surveillé par le dispositif électronique 104 ou 108, respectivement, en VIN. Bien que le transistor 202 soit représenté et décrit comme un BJT (transistor à jonctions bipolaires) dans une configuration à collecteur ouvert, le circuit de commande de communication 200 peut également être mis en oeuvre en utilisant un TEC (transistor à effet de champ) dans une configuration à drain ouvert ou un autre dispositif approprié. Bien qu'il ait été décrit et représenté dans les dispositifs électroniques 104 et 108, le circuit d'excursion haute 204 peut également être placé dans le convertisseur de tension
bidirectionnel 102 tel que représenté sur la figure 3.
Les dispositifs électroniques 104 et 108 communiquent les signaux haut et bas logique sur les bus 106 et 110 respectivement, selon des protocoles compatibles. De tels protocoles sont connus et permettent la détection et la récupération de signaux de communication à la suite de collisions entre signaux qui circulent simultanément dans les deux sens, sur un
support commun.
Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 reçoit les signaux haut et bas logique communiqués sur les bus 106 et 110 par les dispositifs électroniques 104 et 108, respectivement. Le signal haut logique au premier niveau de tension reçu du dispositif électronique 104 par l'intermédiaire du bus 106 est transformé par le convertisseur de tension bidirectionnel 102 en signal haut logique au deuxième niveau de tension, sur le bus 110. Le signal bas logique reçu du dispositif électronique 104 par l'intermédiaire du bus 106 est communiqué par le convertisseur de tension bidirectionnel 102 au bus 110. Les signaux qui se trouvent sur le bus 110 sont détectés par le dispositif électronique 108. Le signal haut logique au deuxième niveau de tension reçu du dispositif électronique 108 par l'intermédiaire du bus 110 est transformé par le convertisseur de tension bidirectionnel 102 en signal haut logique au premier niveau de tension se trouvant sur le bus 106. Le signal bas logique reçu du dispositif électronique 108 par l'intermédiaire du bus 110 est communiqué par le
convertisseur de tension bidirectionnel 102 au bus 106.
Les signaux qui se trouvent sur le bus 106 sont
détectés par le dispositif électronique 104.
Le convertisseur de tension bidirectionnel 102, le bus 110 et le dispositif électronique 108 peuvent être conditionnés dans le commerce afin de fournir un accessoire, comme l'accessoire 116, pouvant être utilisé avec le dispositif électronique 104. Sur la figure 1, les circuits électroniques comprenant l'accessoire 16 sont illustrés en tant que dispositif électronique 108 et fonctionnent à un deuxième niveau de tension fourni par la batterie 114. L'accessoire 116 est couplé, de façon amovible, au dispositif
électronique 104 par l'intermédiaire du bus 106.
L'accessoire 116 peut être un accessoire de véhicule, comme un accessoire mains libres pour radiotéléphone cellulaire, un accessoire de données, comme un modem ou
une carte PCMCIA ou tout autre accessoire équivalent.
Le service de maintenance de l'un des dispositifs électroniques 104 et 108 peut être effectué par l'intermédiaire du système électronique 100. Par exemple, le système électronique 100 peut être utilisé pour transférer des données de fonctionnement et d'identification (numéro de série électronique (ESN) et/ou données de module d'attribution de numéro (NAM) d'un système de radiotéléphonie cellulaire du dispositif électronique 104, qui est un radiotéléphone cellulaire à réparer, au dispositif électronique 108, qui est un radiotéléphone cellulaire emprunté, par l'intermédiaire du convertisseur de tension bidirectionnel 102. Le système électronique 100 peut être utilisé pour programmer ce type de données de fonctionnement et d'identification de système de radiotéléphonie cellulaire entre le dispositif électronique 104, qui est un ordinateur ou une boîte de programmation spécialisée, et le dispositif électronique 108, qui est un radiotéléphone cellulaire, par l'intermédiaire du convertisseur de tension bidirectionnel 102. Le système électronique 100 peut également être utilisé pour tester le fonctionnement du dispositif électronique 104 en couplant le dispositif électronique 108, qui peut être une pièce individuelle ou un ensemble de pièces du matériel de test, par l'intermédiaire du convertisseur de tension
bidirectionnel 102.
Une représentation logique du convertisseur de tension bidirectionnel 102 est illustrée sur la figure 3. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 comprend les ports 300 et 302, les circuits d'excursion haute 304 et 308 et le circuit de commutation 310. Les ports 300 et 302 sont couplés aux bus 106 et 110, respectivement. Les circuits d'excursion haute 304 et
308 sont couplés aux ports 300 et 302, respectivement.
Les circuits d'excursion haute 304 et 308 comprennent des alimentations en courant respectives V1 et V2
couplées en série aux résistances respectives R1 et R2.
Les alimentations en tension V1 et V2 sont fournies par les batteries 112 et 114 des dispositifs électroniques 104 et 108 qui sont connectés au convertisseur de tension bidirectionnel 102 par l'intermédiaire des câbles des bus 106 et 110, respectivement. Selon une autre solution, les alimentations en tension V1 et V2 peuvent être fournies par une alimentation en courant qui est indépendante des dispositifs électroniques 104 et 108. Bien qu'il ait été décrit et représenté en tant que partie du convertisseur de tension bidirectionnel 102, le circuit d'excursion haute 304 peut, selon une autre solution, être placé à l'intérieur du dispositif électronique 104 et/ou le circuit d'excursion haute 308 peut, selon une autre solution, être placé à l'intérieur du dispositif
électronique 108, tel que représenté sur la figure 2.
Le circuit de commutation 310 comporte le commutateur 312 et la porte ET 314. Le commutateur 312 est couplé, en fonctionnement, entre les ports 300 et 302. Le commutateur 312 comporte le port de commande 313. Le commutateur 312, en réponse à la réception d'un signal haut logique au port de commande 313, est fermé et connecte le port 300 au port 302. Le commutateur 312, en réponse à la réception d'un signal bas logique au port de commande 313, est ouvert et déconnecte le port 300 du port 302. La porte ET 314 comporte des entrées couplées aux ports 300 et 302 et une sortie couplée au port 313 du commutateur 312. La porte ET 314 génère un signal haut logique à sa sortie lorsqu'un signal bas logique est présent à l'une de ses entrées. La porte ET génère un signal bas logique à sa sortie lorsqu'un signal haut logique est présent aux deux entrées. En fonctionnement, le circuit d'excursion haute 304 fixe le niveau de tension au port 300 à Vl, un signal haut logique, lorsqu'un signal bas logique n'est pas présent au port 300. Le signal haut logique de V1 est communiqué sur le bus 106 au dispositif électronique 104. Le signal haut logique est reçu par le dispositif électronique 104 par l'intermédiaire de la VIN du circuit de commande de communication 200 de la figure 2. Le circuit d'excursion haute 308 fixe le niveau de tension au port 302 à V2, un autre signal haut logique, lorsqu'un signal bas logique n'est pas présent au port 302. Le niveau haut logique de V2 est communiqué sur le bus 110 au dispositif électronique 108. Le signal haut logique est reçu par le dispositif électronique 108 par l'intermédiaire de VIN du circuit de commande de communication 200. Les signaux haut logique aux ports 300 et 302 font en sorte que la porte ET 314 ouvre le commutateur 312 tel que représenté sur la figure 3. Lorsque le dispositif électronique 104 entraîne le niveau de tension au port 300 jusqu'au niveau bas logique par l'intermédiaire du circuit de commande de communication 200 et qu'il communique alors un signal bas logique, la porte ET 314 ferme le commutateur 312. Le signal bas logique est ensuite communiqué au dispositif électronique 108 par l'intermédiaire du port 302 et du bus 110. Le signal bas logique est reçu par le dispositif électronique 108 par l'intermédiaire du VIN du circuit de commande de communication 200. Lorsque le dispositif électronique 108 entraine le niveau de tension au port 302 jusqu'au niveau bas logique par l'intermédiaire du circuit de commande de communication 200 et communique alors un il signal bas logique, la porte ET 314 ferme le commutateur 312. Le signal bas logique est ensuite communiqué au dispositif électronique 104 par l'intermédiaire du port 300 et du bus 106. Le signal bas logique est reçu par le dispositif électronique 104 par l'intermédiaire de VIN du circuit de commande de communication 200. Tel que mentionné précédemment, un protocole commun permet d'effectuer la détection et la récupération de collisions lorsque les dispositifs électroniques 104 et 108 entrainent les ports respectifs 300 et 302 jusqu'au niveau bas de tension, simultanément. Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 permet aux dispositifs électroniques 104 et 108 de communiquer sur les fils des bus 106 et 110 qui forment ensemble un fil bidirectionnel unique, sans utiliser de ligne de commande de sens séparé pour la conversion, telle qu'une ligne de commande de
lecture ou d'écriture de conversion.
Un circuit convertisseur du convertisseur de tension bidirectionnel 102 est illustré sur la figure 4. Le circuit de commutation 310 comprend un dispositif formant transistor 400. Le dispositif formant transistor 400 comporte un transistor 402 et une diode 404. Le transistor 402 comporte des bornes comprenant la grille 406, le drain 408 et le corps et la source 410 couplés entre eux. La grille 406 est couplée à l'alimentation en tension V3, qui est de préférence alimentée au moyen de la connexion à la plus petite alimentation en tension parmi V1 et V2. Le drain 408 est couplé au port 302. La source 410 est couplée au port 300, qui est de préférence connecté à l'un des dispositifs électroniques 104 et 108 qui fonctionne au niveau de tension inférieur. La diode 404 comporte une anode 412 et une cathode 414. L'anode 412 est couplée à
la source 410. La cathode 414 est couplée au drain 408.
Le dispositif formant transistor 400 est de préférence un MOSFET (transistor à effet de champ à semiconducteur
à oxyde métallique) de type canal N à enrichissement.
De tels MOSFET comportent en général une diode intrinsèque 404. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif formant transistor 400 est un MOSFET unique qui forme un pont, selon une configuration à grille commune, pour les signaux haut logique de tensions maximales différentes communiquées par les
ports 300 et 302.
Le dispositif formant transistor 400 reste dans un état "arrêté" lorsque les signaux haut logique sont communiqués aux dispositifs électroniques 104 et 108 par l'intermédiaire des circuits d'excursion haute 304 et 308, respectivement, tel que traité précédemment en référence à la figure 3. Dans l'état "arrêté", le transistor 402 ne conduit pas. Lorsque le dispositif électronique 104 entraîne le niveau de tension au port 300 jusqu'au niveau bas logique, tel que décrit sur les figures 2 et 3, alors que le port 302 communique au niveau haut logique, le dispositif formant transistor 400 se met en "marche". Le transistor 402 conduit et sature, ce qui entraîne le port 302 jusqu'au niveau bas logique. Le dispositif formant transistor 400 convertit le signal haut logique au port 302 en un signal bas logique lorsque le signal bas logique est communiqué au port 300. Lorsque le dispositif électronique 108 entraîne le niveau de tension au port 302 jusqu'au niveau bas logique, tel que décrit sur les figures 2 et 3, alors que le port 300 communique au niveau haut logique, le dispositif formant transistor 400 se met en "marche". La diode 404 conduit et amène à l'état bas le
niveau de tension à la source 410 jusqu'à environ 0,7V.
Dans le mode de réalisation illustré, la tension seuil grille-source du transistor 402 est inférieure ou égale à V3-0,7 V. Cela permet au transistor 402 de conduire et finalement saturer lorsque la diode 404 conduit et, à la suite de cela, d'entraîner le port 300 jusqu'au niveau bas logique. Le dispositif formant transistor 400 convertit le signal haut logique au port 300 en signal bas logique lorsque le signal bas logique est communiqué au port 302. En placant les circuits d'excursion haute 304 et 308 dans les dispositifs électroniques 104 et 108, respectivement, tel que cela a été suggéré précédemment, le convertisseur de tension bidirectionnel 102 peut être réduit à un transistor unique. Le transistor unique peut être placé avec les bus dans un câble unique, ce qui améliore le caractère portatif du convertisseur de tension bidirectionnel 102 et élimine le besoin d'un conditionnement séparé pour le convertisseur de tension
bidirectionnel 102.
Un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel 102 est représenté sur la figure 5. Le circuit de commutation 310 emploie deux dispositifs formant transistor 500 et 502. Chacun des dispositifs formant transistor 500 et 502 est sensiblement le même
que le dispositif formant transistor 400 de la figure 4.
Le dispositif formant transistor 500 comporte un transistor 504 et une diode 506. Le transistor 504 comporte une grille 510, un drain 512 et un corps et une source 514 couplés entre eu:,:. La grille 510 est couplée à l'alimentation en tension V3. Le drain 512 est couplé au dispositif formant transistor 502. La source 514 est couplée au port 300. La diode 506 comporte une anode 516 et une cathode 518. L'anode 516 est couplée à la source 514. La cathode 518 est couplée au drain 512. Le dispositif formant transistor 502 comporte un transistor 520 et une diode 522. Le transistor 520 comporte une grille 524, un drain 526 et un corps et une source 528 couplés entre eux. La grille 524 est couplée à l'alimentation en tension V3. Le drain 526 est couplé au drain 512 du transistor 500. La source 528 est couplée au port 302. La
diode 522 comporte une anode 530 et une cathode 532.
L'anode 530 est couplée à la source 528. La cathode 532
est couplée au drain 526.
Les dispositifs formant transistor 500 et 502 restent dans un état "arrêté" lorsque les signaux haut logique sont communiqués au.: dispositifs électroniques 104 et 108 par l'intermédiaire des circuits d'excursion haute 304 et 308, respectivement, tel que traité précédemment en référence à la figure 3. Dans l'état "arrêté", les dispositifs formant transistor 500 et 502 ne conduisent pas. Lorsque le dispositif électronique 104 entraîne le niveau de tension au port 300 jusqu'au niveau haut logique, tel que décrit sur les figures 2 et 3, alors que le port 302 se trouve au niveau haut logique,
le dispositif formant transistor 500 se met en "marche".
Le transistor 504 conduit et sature, ce qui entraîne le drain 526 du dispositif formant transistor 502 jusqu'au niveau bas logique. La diode 522 du dispositif formant transistor 502 conduit et améne à l'état bas le niveau de tension à la source 528 jusqu'à environ 0,7V. Dans le
mode de réalisation illustre, la tension seuil grille-
source du transistor 520 du dispositif formant transistor 502 est inférieure ou egale à V3-0,7V. Cela permet au transistor 520 de conduire et finalement saturer lorsque la diode 522 conduit et, ainsi, d'entraîner le port 302 jusqu'au niveau bas logique. Les dispositifs formant transistor 500 et 502 convertissent le signal haut logique au port 302 en signal bas logique lorsque le signal bas logique
est communiqué au port 300.
Lorsque le dispositif électronique 108 entraîne le niveau de tension au port 302 jusqu'au niveau bas logique, tel que décrit sur les figures 2 et 3, alors que le port 300 se trouve au niveau haut logique, le dispositif formant transistor 502 se met en "marche". Le transistor 520 conduit et sature, ce qui entraine le drain 512 du dispositif formant transistor 500 jusqu'au niveau bas logique. La diode 506 du dispositif formant transistor 500 conduit et amène à l'état bas le niveau de tension à la source 514 jusqu'à environ 0,7V. Dans le
mode de réalisation illustré, la tension seuil grille-
source du transistor 504 du dispositif formant transistor 500 est inférieure ou égale à V3-0,7V. Cela permet au transistor 504 de conduire et finalement saturer lorsque la diode 506 conduit et d'entraîner ainsi le port 300 jusqu'au niveau bas logique. Les dispositifs formant transistor 500 et 502 convertissent le signal haut logique au port 300 en signal bas logique lorsque le signal bas logique est communiqué au port 302. Un spécialiste de la technique reconnaîtra que l'agencement des dispositifs formant transistor 500 et 502 de la figure 5 et, en particulier, l'agencement de diodes 506 et 522 assure une isolation du port 300 par rapport au port 302 lorsque l'alimentation en tension V3 n'est pas alimentée. Sur les figures 4 et 5, si le convertisseur de tension bidirectionnel 102 est un convertisseur 3V-5V, des valeurs appropriées des alimentations en tension V1, V2 et V3 sont 3V, 5V et 3V, respectivement, et une valeur appropriée des résistances R1 et R2 est 15 k. On reconnaîtra que d'autres valeurs peuvent être utilisées
pour les résistances R1 et R2.
La figure 6 montre que le convertisseur de tension bidirectionnel 102 peut, selon une autre solution, être composé de plusieurs exemplaires du dispositif formant transistor 400, désignés par 600, et plusieurs exemplaires du circuit d'excursion haute 304 ayant différentes tensions d'alimentation en tension, désignés par 602, couplés en série. Plusieurs des bus 116 et 110, désignés par 604, sont couplés aux différents circuits d'excursion haute 602. Chaque dispositif formant transistor des différents dispositifs formant transistor 600 est connecté entre une paire de circuits d'excursion haute des différents circuits d'excursion haute 602 qui fournit différents niveaux haut logique et une paire de bus des différents bus 604. Plus précisément, la source de chaque dispositif formant transistor 600 est connectée au circuit d'excursion haute de la paire de circuits d'excursion haute des différents circuits d'excursion haute 602 qui fournit le niveau haut logique le plus petit. Le drain de chaque dispositif formant transistor des différents dispositifs formant transistor 600 est connecté au circuit d'excursion haute de la paire de circuits d'excursion haute des différents circuits d'excursion haute 602 qui fournit le niveau haut logique le plus grand. Une telle connexion crée un convertisseur compatible avec une vaste gamme de dispositifs électroniques, chacun fonctionnant à un niveau de tension différent et étant connecté au convertisseur par
l'intermédiaire de l'un des différents bus 604.
Un autre mode de réalisation du convertisseur de tension bidirectionnel 102 est représenté sur la figure 7. Le circu]it de commutation 310 emploie le dispositif formant transistor 700. Le dispositif formant transistor 700 comporte un transistor 702. Le transistor 702 comporte une grille 708, un drain 710, une source 712 et un corps 714. La grille 708 est connectée à l'alimentation en tension V4 qui est de préférence alimentée par la connexion à la plus petite des alimentations en tension parmi V1 et V2. Le drain 710 est connecté au port 300. La source 712 est connectée au port302. Dans le mode de réalisation illustré, la tension seuil grille- source du transistor 702 est inférieure à V4. Le transistor 702 est de préférence un MOSFET fabriqué, par exemple, dans un circuit intégré ou un assemblage de dispositif à quatre bornes, de façon à permettre une connexion séparée au corps 714. Le corps 714 est connecté à la masse, ce qui rend le comportement
du drain 710 et de la source 712 sensiblement identique.
Contrairement aux modes de réalisation des figures 3 à 6, la source 712 n'a pas besoin d'être couplée à l'un des ports 300 et 302 et elle est amenée à l'état haut par les circuits d'excursion haute 304 et 308 jusqu'à la tension la plus élevée parmi V1 et V2. Ainsi, le drain 710 peut être connecté au port 302 et la source 712 peut être connectée au port 300. La fabrication du dispositif formant transistor 700 donne naissance à des diodes inhérentes 716 et 718, représentées en pointillés. La diode inhérente 716 est couplée entre le corps 714 et le drain 710. La diode inhérente 718 est couplée entre le corps 714 et la source 712. Le dispositif formant transistor 700 isole le port 300 du port 302 lorsque l'alimentation en tension V4 n'est pas alimentée. En fonctionnement, si l'un des ports 300 et 302 est entraîné jusqu'au niveau bas logique (alors que l'autre port 300 ou 302 communique au niveau haut logique), le transistor 702 du dispositif formant transistor 700 conduit et entraine l'autre port 300 ou 302 jusqu'au
niveau bas logique.
Le circuit de commutation connecte le premier port et le deuxième port en réponse à un quatrième niveau de tension au premier port, le quatrième niveau de tension n'étant pas inférieur au premier niveau de tension et pas
supérieur au deuxième niveau de tension.
Bien que le circuit de commutation 310 du convertisseur de tension bidirectionnel 102 ait été mis en oeuvre en utilisant un ou plusieurs dispositif(s) MOSFET, un spécialiste de la technique reconnaîtra que d'autres dispositifs formant transistor, comme les BJT, peuvent être utilisés. Toutefois, les BJT nécessitent comparativement un courant à la fermeture plus élevé que les dispositifs MOSFET. Dans des applications à courant de faible intensité, par exemple une conversion de tension de 3V à 5V, on considère que l'utilisation de BJT plutôt que de MOSFET peut retarder voire empêcher
l'activation du circuit de commutation 310.
Le convertisseur de tension bidirectionnel 102 a été illustré sur les figures 1 à 7 comme étant relié à un fil bidirectionnel unique des bus 106 et 110. On reconnaîtra que les mises en oeuvre ci-dessus sont compatibles avec les bus employant plusieurs fils pour la communication de ces signaux, comme le bus à trois fils utilisé dans les produits radiotéléphoniques fabriqués et commercialisés par Motorola, Inc. Pour plus d'un fil, tout le mode de réalisation des figures 2 à 7 est répété pour tout fil de
communication supplémentaire d'un bus à fils multiples.
C'est-à-dire que chaque fil supplémentaire nécessite un dispositif formant transistor unique et deux circuits
d'excursion haute.
Par conséquent, on peut mettre en oeuvre un convertisseur de tension bidirectionnel qui permet à deux dispositifs électroniques ayant des niveaux de tension incompatibles de communiquer sur un fil bidirectionnel unique sans utiliser de ligne de commande directionnelle séparée. Cela permet au convertisseur de tension bidirectionnel d'être utilisé sans ajouter de fils supplémentaires au câblage existant ni de matériel supplémentaire aux dispositifs électroniques. Le convertisseur de tension bidirectionnel fonctionne à un bas niveau de puissance et peut être mis en oeuvre en utilisant un transistor "disponible sur stock" unique. Le coût du convertisseur de tension bidirectionnel est donc réduit au minimum. Le caractère portatif du convertisseur de tension bidirectionnel est amélioré puisque le transistor unique (avec ou sans circuit d'excursion haute) peut être solidaire des bus
dans un câble unique, ce qui élimine le besoin d'un conditionnement du convertisseur de tension bidirectionnel dans un boîtier séparé des bus.
F 2748359
Claims (10)
1. Convertisseur de tension bidirectionnel (102) caractérisé par: un premier port (300) permettant de communiquer un premier signal à un niveau de tension parmi un premier niveau de tension et un deuxième niveau de tension V1; un deuxième port (302) permettant de communiquer un deuxième signal à un niveau de tension parmi un premier niveau de tension et un troisième niveau de tension V2, le troisième niveau de tension étant différent du deuxième niveau de tension; un circuit de commutation (310) couplé, en fonctionnement, au premier port et au deuxième port, le circuit de commutation, en réponse au premier signal au premier niveau de tension et au deuxième signal au troisième niveau de tension, communiquant au deuxième port le deuxième signal au premier niveau de tension, et le circuit de commutation, en réponse au deuxième signal au premier niveau de tension et au premier signal au deuxième niveau de tension, communiquant au premier port
le premier signal au premier niveau de tension.
2. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation comprend une première borne (410, 514), une deuxième borne (408, 528) et une troisième borne (406, 510, 524), la première borne étant couplée au premier port, la deuxième borne étant couplée au deuxième port et la troisième borne étant couplée à une première alimentation en tension (V3) fonctionnant au plus bas entre le deuxième niveau de tension (Vl) et le troisième
niveau de tension (V2).
3. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de
commutation est composé d'un transistor (400).
4. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif MOSFET comprend: un MOSFET (402) ayant une source (410), un drain (408) et une grille (406), la source étant couplée au premier port, le drain étant couplé au deuxième port et la grille étant couplée à une première alimentation en tension (V3) fonctionnant au plus bas entre le deuxième niveau de tension(VI) et le troisième niveau de tension (V2); et une diode (404) ayant une anode (412) et une cathode (414), l'anode étant couplée au premier port et la
cathode étant couplée au deuxième port.
5. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 4, caractérisé en ce que le troisième niveau de tension (V2) est supérieur au deuxième niveau
de tension (V1).
6. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation connecte le premier port et le deuxième port en réponse à un quatrième niveau de tension au premier port, le quatrième niveau de tension n'étant pas inférieur au premier niveau de tension et pas supérieur
au deuxième niveau de tension.
7. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation comprend: un premier commutateur (500) ayant une première borne (514), une deuxième borne (512) et une troisième borne (510), la première borne étant couplée au premier port et la troisième borne étant couplée à une première 2Z alimentation en tension, (V3) fonctionnant au plus bas entre le deuxième niveau de tension (V1) et le troisième niveau de tension (V2) un deuxième commutateur (502) ayant une quatrième borne (528), une cinquième borne (526) et une sixième borne (524), la quatrième borne étant couplée au deuxième port, la cinquième borne étant couplée à la deuxième borne et la sixième borne étant couplée à la troisième borne.
8. Convertisseur de tension bidirectionnel selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de commutation comprend: une première diode (506) ayant une septième borne (516) et une huitième borne (518), la septième borne étant couplée au premier port et la huitième borne étant couplée à la deuxième borne du premier commutateur; et une deuxième diode (522) ayant une neuvième borne (530) et une dixième borne (532), la neuvième borne étant couplée au deuxième port et la dixième borne étant
couplée à la cinquième borne du deuxième commutateur.
9. Accessoire (116), caractérisé par: des circuits accessoires (108) fonctionnant à un premier niveau de tension (114); un premier port (302) couplé aux circuits accessoires pour communiquer un premier signal à un niveau de tension parmi le premier niveau de tension et un deuxième niveau de tension; un deuxième port (300) permettant de connecter un dispositif électronique, le deuxième port permettant de communiquer un deuxième signal à un niveau de tension (112) parmi le deuxième niveau de tension et un troisième niveau de tension, le troisième niveau de tension étant différent du premier niveau de tension; et un circuit de commutation (310) couplé, en fonctionnement, au premier port et au deuxième port, le circuit de commutation, en réponse au premier signal au deuxième niveau de tension et au deuxième signal au troisième niveau de tension, communiquant au deuxième port le deuxième signal au deuxième niveau de tension, et le circuit de commutation, en réponse au deuxième signal au deuxième niveau de tension et au premier signal au premier niveau de tension communiquant au premier port le
premier signal au deuxième niveau de tension.
10. Accessoire selon la revendication 9, caractérisé en outre par une alimentation en tension (V3) fonctionnant au premier niveau de tension, et caractérisé en ce que le circuit de commutation comprend un MOSFET (402) ayant une source (410), une grille (406) et un drain (408), la source étant couplée au deuxième port, le drain étant couplé aux circuits accessoires et la grille étant couplée à l'alimentation
en courant.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/636,358 US5680063A (en) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Bi-directional voltage translator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2748359A1 true FR2748359A1 (fr) | 1997-11-07 |
| FR2748359B1 FR2748359B1 (fr) | 2000-04-21 |
Family
ID=24551549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9704081A Expired - Fee Related FR2748359B1 (fr) | 1996-04-23 | 1997-04-03 | Convertisseur de tension bidirectionnel |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5680063A (fr) |
| JP (1) | JPH1093416A (fr) |
| KR (1) | KR970072610A (fr) |
| AR (1) | AR006659A1 (fr) |
| BR (1) | BR9700584A (fr) |
| CA (1) | CA2202123C (fr) |
| FR (1) | FR2748359B1 (fr) |
| GB (1) | GB2313503A (fr) |
| MX (1) | MX9702922A (fr) |
| TW (1) | TW350160B (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6552568B2 (en) | 2000-11-29 | 2003-04-22 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Level shifter circuit for level adjustment |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6212402B1 (en) * | 1996-11-04 | 2001-04-03 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | System connector |
| US6205500B1 (en) * | 1997-09-24 | 2001-03-20 | Compaq Computer Corp. | System and method for electrically isolating a device from higher voltage devices |
| US6122273A (en) * | 1997-12-10 | 2000-09-19 | Alcatel Usa Sourcing, L.P. | Line interface selection circuit |
| US6154057A (en) * | 1998-12-07 | 2000-11-28 | Motorola, Inc. | Bi-directional voltage translator |
| JP3847527B2 (ja) * | 2000-05-23 | 2006-11-22 | 富士通株式会社 | インターフェイス回路および信号伝送方法 |
| US6373284B1 (en) * | 2000-08-14 | 2002-04-16 | Semiconductor Components Industries Llc | Voltage level shifting circuit for bidirectional data |
| US6366124B1 (en) | 2001-05-16 | 2002-04-02 | Pericom Semiconductor Corp. | BiDirectional active voltage translator with bootstrap switches for mixed-supply VLSI |
| US7372301B2 (en) | 2001-07-19 | 2008-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Bus switch circuit and interactive level shifter |
| US6930514B2 (en) * | 2002-09-30 | 2005-08-16 | Lsi Logic Corporation | Method and apparatus for transferring data between data buses |
| JP3635466B2 (ja) * | 2002-09-30 | 2005-04-06 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | レベルシフト回路 |
| US6847230B2 (en) * | 2003-03-04 | 2005-01-25 | Dell Products L.P. | Information handling system featuring a BJT-based bi-directional level translator |
| US7504861B2 (en) * | 2003-11-20 | 2009-03-17 | Transpacific Ip, Ltd. | Input stage for mixed-voltage-tolerant buffer with reduced leakage |
| CN1731678B (zh) * | 2004-08-07 | 2010-05-05 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 信号电位转换电路 |
| US7432613B2 (en) * | 2005-01-21 | 2008-10-07 | C.E. Niehoff & Co. | Self-protective high-current low-loss bi-directional semiconductor switch module and method of operation |
| DE102005050692A1 (de) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Siemens Ag | Funkmodul und Schaltungsanordnung mit einem Funkmodul |
| WO2007114821A1 (fr) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Tte Technology, Inc. | Circuit de communication doté d'une tension de signal sélectionnable |
| US8125472B2 (en) | 2009-06-09 | 2012-02-28 | Global Oled Technology Llc | Display device with parallel data distribution |
| JP2011119979A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Toshiba Corp | レベルシフト回路 |
| JP5717583B2 (ja) * | 2011-08-09 | 2015-05-13 | リコー電子デバイス株式会社 | ロジック回路及び携帯端末装置 |
| US10862484B2 (en) * | 2019-03-29 | 2020-12-08 | Texas Instruments Incorporated | Bidirectional voltage level translator having output driver staggering controlled by voltage supply |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3769525A (en) * | 1972-09-26 | 1973-10-30 | Microsystems Int Ltd | Bi-directional amplifying bus-switch |
| GB1551595A (en) * | 1977-02-26 | 1979-08-30 | Neumann Elektronik Gmbh | Bidirectional coupling of electrical systems |
| US4417164A (en) * | 1981-06-18 | 1983-11-22 | Southern Gas Association | Mechanical valve analog |
| US5428800A (en) * | 1991-10-30 | 1995-06-27 | I-Cube, Inc. | Input/output (I/O) bidirectional buffer for interfacing I/O ports of a field programmable interconnection device with array ports of a cross-point switch |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2569777B2 (ja) * | 1988-12-16 | 1997-01-08 | 日本電気株式会社 | 入力信号切り換え回路 |
| US5084637A (en) * | 1989-05-30 | 1992-01-28 | International Business Machines Corp. | Bidirectional level shifting interface circuit |
| US5406140A (en) * | 1993-06-07 | 1995-04-11 | National Semiconductor Corporation | Voltage translation and overvoltage protection |
| US5397941A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-14 | National Semiconductor Corporation | Interface circuits between powered down devices and a bus |
-
1996
- 1996-04-23 US US08/636,358 patent/US5680063A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-13 TW TW086103114A patent/TW350160B/zh active
- 1997-04-03 GB GB9706743A patent/GB2313503A/en not_active Withdrawn
- 1997-04-03 FR FR9704081A patent/FR2748359B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-08 CA CA002202123A patent/CA2202123C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-09 JP JP9106745A patent/JPH1093416A/ja active Pending
- 1997-04-15 AR ARP970101511A patent/AR006659A1/es unknown
- 1997-04-22 KR KR1019970014921A patent/KR970072610A/ko active IP Right Grant
- 1997-04-22 BR BR9700584A patent/BR9700584A/pt active Search and Examination
- 1997-04-22 MX MX9702922A patent/MX9702922A/es unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3769525A (en) * | 1972-09-26 | 1973-10-30 | Microsystems Int Ltd | Bi-directional amplifying bus-switch |
| GB1551595A (en) * | 1977-02-26 | 1979-08-30 | Neumann Elektronik Gmbh | Bidirectional coupling of electrical systems |
| US4417164A (en) * | 1981-06-18 | 1983-11-22 | Southern Gas Association | Mechanical valve analog |
| US5428800A (en) * | 1991-10-30 | 1995-06-27 | I-Cube, Inc. | Input/output (I/O) bidirectional buffer for interfacing I/O ports of a field programmable interconnection device with array ports of a cross-point switch |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6552568B2 (en) | 2000-11-29 | 2003-04-22 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Level shifter circuit for level adjustment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2748359B1 (fr) | 2000-04-21 |
| GB2313503A (en) | 1997-11-26 |
| MX9702922A (es) | 1997-10-31 |
| BR9700584A (pt) | 1998-10-27 |
| KR970072610A (ko) | 1997-11-07 |
| AR006659A1 (es) | 1999-09-08 |
| CA2202123A1 (fr) | 1997-10-23 |
| TW350160B (en) | 1999-01-11 |
| CA2202123C (fr) | 1999-11-09 |
| US5680063A (en) | 1997-10-21 |
| JPH1093416A (ja) | 1998-04-10 |
| GB9706743D0 (en) | 1997-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2748359A1 (fr) | Convertisseur de tension bidirectionnel | |
| EP1041737B1 (fr) | Noeud et station embarquée permettant d'établir à tout moment une communication vers un passager d'un véhicule | |
| EP0861008A1 (fr) | Appareil de télécommunication muni d'un dispositif de reconnaissance de périphériques | |
| EP0444569A1 (fr) | Dispositif de protection contre les perturbations engendrées par la connexion à une source d'alimentation électrique continue ou la déconnexion de cette source d'un ensemble électronique, sur l'alimentation délivrée par cette source | |
| WO2011148086A1 (fr) | Nfc pour telephone mobile | |
| EP3576274A1 (fr) | Circuit électronique d'alimentation | |
| EP0194177A1 (fr) | Circuit d'interface de ligne d'abonné téléphonique avec mode de veille à puissance réduite | |
| EP0022015B1 (fr) | Dispositif amplificateur et procédé d'amplification pour audio-fréquences | |
| EP0755114B1 (fr) | Dispositif semi-conducteur incluant un amplificateur de puissance et appareil terminal mobile de télécommunication incluant un tel dispositif semi-conducteur | |
| EP0906709A1 (fr) | Terminal de radio-telephonie mobile a utilisation controlee | |
| EP0018517A1 (fr) | Dispositif de diagnostic et d'alarme pour un réseau de communication de données | |
| EP0926623A1 (fr) | Transpondeur actif commutable en transpondeur passif | |
| FR2590430A1 (fr) | Joncteur pour systeme telephonique | |
| KR100606850B1 (ko) | 휴대폰의 차량용 충전장치 | |
| BE1006904A3 (fr) | Procede pour la transmission d'informations sur un support electrique. | |
| EP1536663A1 (fr) | Circuit d'interface pour casque d'écoute | |
| FR2825531A1 (fr) | Circuit disjoncteur, et circuits de detection de tension et d'anomalie | |
| FR3092708A1 (fr) | Equipement de test de dispositif USB-PD | |
| FR3092707A1 (fr) | Equipement de test de dispositif USB-PD | |
| EP0424212B1 (fr) | Radiotéléphone | |
| FR2859858A1 (fr) | Circuit de protection d'entree video destine a etre connecte a un circuit video | |
| EP0130261A1 (fr) | Circuit alimenteur en courant continu pour circuit d'interface de ligne | |
| EP0328462B1 (fr) | Circuit intégré et appareil téléphonique télé-alimenté en comportant application | |
| FR2582176A1 (fr) | Systeme de telecommunications | |
| EP1363443B1 (fr) | Adapteur universel de téléphone "mains libres" de voiture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |