FR2896361A1 - Dispositif electronique avec un element inductif a double usage - Google Patents

Dispositif electronique avec un element inductif a double usage Download PDF

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Abstract

Il est décrit un dispositif électronique comprenant un élément inductif configuré pour fonctionner dans un mode communication comme une antenne pour capter des signaux de communication, et dans un mode conversion de puissance comme un élément inductif configuré pour être l'inducteur de stockage d'énergie dans un régulateur à découpage utilisé pour conditionner la puissance disponible à partir d'une source de puissance interne en une puissance pour alimenter le dispositif, et un commutateur réglable pour commuter entre ledit mode communication et ledit mode conversion de puissance. Le système de communication comprend en outre un commutateur réglable pour connecter ledit élément inductif soit audit récepteur, soit audit circuit de conversion de puissance. Le commutateur réglable commute le système entre le mode communication et le mode conversion de puissance en utilisant des commutateurs à transistors unipolaires ou bipolaires ou par des commutateurs mécaniques ou des relais. Le système de communication peut être utilisé dans un dispositif médical in vivo.

Description

DISPOSITIF ELECTRONIQUE AVEC UN ELEMENT INDUCTIF A DOUBLE USAGE
La présente invention concerne un dispositif électronique, tel qu'un dispositif électronique miniaturisé. Un exemple d'un tel dispositif peut être un dispositif électronique médical in vivo, tel qu'un stimulateur cardiaque.
Dans un équipement électronique miniaturisé, tel qu'un dispositif médical implantable, l'espace est fréquemment limité, et il est souhaitable d'utiliser un nombre minimal de composants. Une autre exigence apparaissant dans de tels dispositifs est une faible puissance consommée, ainsi l'utilisation de techniques efficaces de gestion de puissance est nécessaire.
La communication avec le dispositif in vivo peut se faire par un certain nombre de moyens, tels que la radio, définis par le service de communication des implants médicaux décrit dans la recommandation ITU-R SA 1346, ou par un équipement satisfaisant aux exigences de la norme EN301 839, ou par des procédés de boucles inductives, caractérisés par un équipement satisfaisant aux exigences des normes EN300 330 et EN302 195, lesdites normes étant publiées par l'institut européen pour les normes de télécommunications.
En accord avec l'invention, un inducteur, ou une bobine exploratrice, dans le circuit de gestion de puissance d'un dispositif électronique peut également être utilisé pour recevoir un champ essentiellement inductif (tel que celui défini dans la norme EN300 330) transmis pour les besoins de communication avec le dispositif. Par une utilisation adéquate de protocoles d'accès 2896361 - 2 - radio combinés à des protocoles de gestion de puissance, le convertisseur de puissance peut être éteint pendant des périodes de réception de communication, et vice versa. De cette façon, 5 l'inducteur peut être commuté entre un mode communication et un mode conversion de puissance.
Les fréquences utilisées pour cette communication sont, par exemple, des fréquences spécifiées par la 10 réglementation radio de l'Union Internationale des Télécommunications en tant que fréquences ISM (industrielles, scientifiques et médicales), mais ne sont pas limitées à ces fréquences.
15 Selon un mode de réalisation, le dispositif peut être un appareil électronique médical in vivo implanté dans un animal ou dans un être humain.
Ainsi, un autre aspect de l'invention offre un 20 dispositif électronique, comportant un convertisseur de puissance de régulateur à découpage pour convertir une énergie extraite d'une source de puissance afin d'alimenter le dispositif ; un élément inductif configuré pour fonctionner dans un mode communication 25 comme une antenne pour capter des signaux de communication, et dans un mode conversion de puissance comme un élément inductif du circuit de conversion de puissance du régulateur à découpage ; un récepteur pour recevoir lesdits signaux de communication ; et un 30 commutateur réglable pour commuter entre ledit mode communication et ledit mode conversion de puissance.
L'expression source de puissance interne désigne une source de puissance contenue physiquement à 35 l'intérieur du boîtier de l'équipement, ou de manière alternative, séparée physiquement du boîtier de l'équipement mais connectée physiquement au système au moyen d'un câble électrique ou tout autre câble, par exemple, par une fibre optique utilisée soit 2896361 - 3 -- incidemment, soit uniquement dans le but d'amener la puissance au système.
Le commutateur réglable peut commuter et peut 5 comprendre des commutateurs à transistors unipolaires ou bipolaires ou des commutateurs mécaniques ou des relais.
Le dispositif électronique peut également comprendre un 10 condensateur qui, dans le mode communication, est parallèle à l'élément inductif. L'inducteur peut être résonant à la fréquence de communication.
Il existe de nombreux avantages à utiliser une antenne 15 cadre multiplexée, étant donné qu'à la fois, l'antenne nécessaire à la communication et l'élément inductif sont dans un dispositif de communication réduit. D'abord, un double usage d'un composant unique diminue le nombre total de composants nécessaires dans le 20 dispositif, améliorant ainsi les contraintes d'espace dans le dispositif. Ensuite, la puissance consommée du dispositif est plus efficace et rationalisée.
D'autres aspects et avantages des modes de réalisation 25 de l'invention apparaîtront clairement et de façon évidente à l'homme du métier à la lecture de la description qui suit.
30 L'invention va maintenant être décrite plus en détail, et à titre d'exemple seulement, en faisant référence au dessin annexé, où la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif électronique avec un élément capteur inductif. 35 Le dispositif électronique représenté sur la figure 1 peut, par exemple, être un dispositif électronique médical in vivo positionné dans un animal ou dans un être humain, pour lequel une communication avec le 2896361 - 4 - dispositif pour les besoins de télémétrie ou de télécommande est nécessaire. Le dispositif reçoit des signaux de communication d'une source externe (non représentée) et tire sa puissance de manière inductive 5 d'une source de puissance interne.
Le dispositif électronique comprend un inducteur à double usage 101, qui sert d'antenne pour des besoins de communication dans le mode communication et 10 d'élément inductif pour des besoins de conversion de puissance dans le mode conversion de puissance. Dans ce mode, l'inducteur 101 est connecté à une source de puissance interne de sorte que le convertisseur de puissance 104 peut convertir une énergie provenant de 15 la source interne pour alimenter le système de communication 100. Le convertisseur de puissance peut être un convertisseur de type réducteur de tension ou de type élévateur de tension . Des convertisseurs réducteurs de tension servent à diminuer la tension, 20 alors que des convertisseurs élévateurs de tension sont utilisés pour augmenter la tension. Ces convertisseurs utilisent un inducteur comme dispositif de stockage d'énergie, et sont également connus de l'homme du métier en tant que régulateurs à 25 commutation.
Pendant la réception d'un signal de communication par le dispositif, le convertisseur de puissance 104 est normalement éteint, et l'inducteur 101, qui sert 30 également de dispositif de stockage d'énergie, est connecté à un récepteur 106 pour fonctionner comme une antenne pour des besoins de communication.
Dans le mode communication, l'inducteur 101 capte une 35 énergie électromagnétique provenant de la source externe.
L'unité de commutateur 106 comprenant les commutateurs 102 et 103 sert à connecter l'inducteur 101 soit au - 5 - convertisseur de puissance 104, soit au récepteur 106. Un microcontrôleur 105 contrôlant les et 103 connecte les commutateurs selon latence admissible et la longueur commutateurs 102 les exigences de des messages à totale de à partir du commutateurs recevoir, et les exigences de composants constituant le circuit convertisseur de puissance 104. puissance alimenté Les sur une base multiplexée ou irrégulièrement, reçus, ou commandés par un autre système, par exemple un microcontrôleur.
Les commutateurs 102 et 103 peuvent être des 15 transistors unipolaires ou bipolaires. De façon souhaitable, ils montrent une très faible résistance dans l'état allumé on et une faible capacité dans l'état éteint off . Les commutateurs 102 et 103 peuvent également être des commutateurs mécaniques ou 20 des relais.
La fréquence opérationnelle du convertisseur de puissance 104 est choisie en fonction du rapport de la tension d'entrée sur la tension de sortie du 25 convertisseur, de l'efficacité souhaitée, des possibilités d'interférence avec d'autres composants d'un circuit situé dans un voisinage immédiat du convertisseur, et des valeurs disponibles d'inductance dans des tailles physiques compatibles avec 30 l'application. Une valeur de fréquence typique pourrait être dans la plage variant de 1 à 2 MHz.
La fréquence opérationnelle du récepteur 106 est choisie en fonction de la valeur de l'inducteur exigée 35 par le convertisseur 104, du niveau de puissance rayonnée permis (à cet égard, il doit être noté qu'en général, la puissance rayonnée permise au niveau des fréquences ISM est supérieure à celle d'autres fréquences) et des valeurs disponibles d'inductance peuvent être actionnés régulièrement dans le temps, résultant de signaux de télécommande 2896361 - 6 - ayant des tailles physiques cohérentes avec l'application. Des fréquences typiques pour une telle utilisation sont de 6,78, 13,56 et 27,12 MHz.
5 Le condensateur 105 peut ne pas être toujours nécessaire, bien que le signal reçu soit supérieur lorsque le circuit consistant en l'inducteur 101 et le condensateur 105 est résonnant. Cependant, une telle résonance n'est pas nécessaire pour faire fonctionner 10 le système selon l'invention.
Dans le cas où le condensateur 105 est utilisé, la valeur de l'inducteur 101 est choisie pour fournir à la fois la valeur correcte d'inductance satisfaisant aux exigences du convertisseur de puissance 104, et pour résonner avec le condensateur 105 à la fréquence pour laquelle la réception d'un signal est requise. La sensibilité du système de réception est proportionnelle à la taille physique de l'inducteur, mais le rayonnement de l'inducteur lorsqu'il est utilisé dans le circuit de conversion de puissance peut également être augmenté, bien que dans ce cas, des difficultés à satisfaire aux exigences sur les émissions comprises dans les spécifications EMC (comptabilité électromagnétique) puissent être rencontrées.
Des nombreuses modifications peuvent être faites sans s'écarter de l'essence et de l'étendue de l'invention tels que définis dans les revendications annexées.30

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Dispositif électronique, comportant : un convertisseur de puissance de régulateur à commutation pour convertir une énergie extraite d'une source de puissance afin d'alimenter le dispositif ; un élément inductif configuré pour fonctionner dans un mode communication comme une antenne pour capter des signaux de communication, et dans un mode conversion de puissance comme un élément inductif du circuit de conversion de puissance de régulateur à commutation ; un récepteur pour recevoir lesdits signaux de communication ; et un commutateur réglable pour commuter entre ledit mode communication et ledit mode conversion de puissance.
2. Dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur réglable connecte ledit élément inductif soit audit récepteur, soit audit convertisseur de puissance.
3. Dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif est un dispositif médical in vivo.
4. Dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur réglable comporte des commutateurs à transistors unipolaires ou bipolaires ou des commutateurs mécaniques ou des relais.
5. Dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inducteur est résonnant à la fréquence de communication. 5 10
6. Dispositif électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inducteur n'est pas résonnant à la fréquence de communication.
7. Dispositif électronique selon la revendication 1, comportant en outre un condensateur qui, dans le mode communication, est en parallèle avec l'élément inductif.
8. Dispositif électronique selon la revendication 1, comportant en outre un condensateur qui, dans le mode communication, est en série avec l'élément inductif.
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