FR3065613B1 - Dispositif d'alimentation selective de lampe a incandescence ou de diode electroluminescente - Google Patents

Dispositif d'alimentation selective de lampe a incandescence ou de diode electroluminescente Download PDF

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Abstract

Le dispositif d'alimentation (DALM) comprend un transistor d'alimentation (T1) commandé par un signal de commande (ALMi) et fournissant une énergie électrique à un module d'éclairage (MECL), et un moyen de pilotage (MPLT) configuré pour générer sélectivement, en fonction d'un signal d'instruction (INS) représentatif de la structure dudit au moins un module d'éclairage (MECL), un premier signal de commande (ALM1) apte à commander le transistor d'alimentation (T1) dans un régime ohmique, un deuxième signal de commande (ALM2) apte à commander le transistor d'alimentation (T1) dans un régime générateur d'impulsions de largeurs modulées (PWM) comportant une alternance de régimes ohmiques et de régimes bloqués, et un troisième signal de commande (ALM3) apte à commander le transistor d'alimentation (T1) dans un régime saturé.

Description

D ispositif d’alimentation sélective de lampe à incandescence ou de diode électroluminescente
Des modes de réalisation de la présente invention concernent l’alimentation de systèmes d’éclairage, en particulier un système d’éclairage comportant des modules de lampe à incandescence et/ou des modules de diode électroluminescente. L'utilisation de diode électroluminescente « LED » dans l'éclairage devient de plus en plus habituelle, notamment en raison de la possibilité de disposer de réseaux de diodes capables de fournir une lumière puissante avec une grande efficacité. Les appareils d'éclairage à LED trouvent par conséquent de plus en plus d'applications comme par exemple dans le domaine de l'automobile, pour la réalisation de feux de position et de phares, ou encore dans la réalisation d'éclairages de l’habitacle tel que les voyants lumineux ou les lumières d’agréments. Néanmoins, les dispositifs d’éclairage à lampe à incandescence gardent une place importante, notamment dans le domaine de l’automobile.
Par conséquent, en particulier dans le domaine de l'automobile, des lampes à incandescence et des éclairages à LED doivent parfois être alimentés par un même dispositif d’alimentation.
Or, ces deux types de structures présentent des contraintes différentes et parfois incompatibles.
La figure IA représente une solution habituelle d’alimentation de lampe à incandescence dans laquelle un module d’alimentation PLT1 permet de coupler la lampe LMP à une source de tension d’alimentation BAT (ce type de module d’alimentation connecté entre une tension d'alimentation et la charge est habituellement désigné par le terme anglais de « high-side driver »).
Cependant, les lampes à incandescence écoulent des courants d’appel élevés au moment de leur activation, tandis que la consommation d'énergie est relativement modérée pendant le fonctionnement normal.
La figure IB représente le courant à l’allumage d’une lampe à incandescence, qu’un module d’alimentation, par exemple de type « high-side driver », doit fournir pour alimenter une telle lampe à incandescence. En raison d’une impédance variant avec la température, un courant d’appel
Ipk à l’allumage de la lampe est environ dix fois supérieur au courant stabilisé Istab en fonctionnement normal.
Le module d’alimentation PLT1 doit par conséquent être capable de fournir un courant au moins égal au courant d’appel Ipk sans être endommagé. Cela est très contraignant dans la filière technologique et en matière de taille des composants. En effet, le module d’alimentation PLT1 comporte habituellement un transistor de puissance devant être dimensionné pour transmettre un courant intense, et par conséquent de grande taille.
Une solution permettant de réduire la taille des composants du module d’alimentation PLT1 consiste à alimenter la lampe à incandescence avec une technique d'impulsions de largeur modulées (PWM pour « Puise Width Modulation » en anglais). Dans la technique PWM, le courant est transmis par pics de courtes durées permettant de fournir l’énergie nécessaire à la phase d’allumage sans détériorer un module d’alimentation PLT1, dont par exemple le transistor de puissance est pourtant dimensionné pour fournir un courant plus faible, de l’ordre du courant stabilisé Istab.
Par ailleurs, les dispositifs d’éclairage à LED, tels que des éclairages à trois couleurs LEDRGB (représenté en exemple sur la figure 2B), sont typiquement réalisés sur un circuit imprimé MLED permettant une gestion de l’éclairage. Ce type de circuit imprimé comporte par exemple une interface de bus INT, un microcontrôleur local CMDL et une diode électroluminescente à trois couleurs LEDRGB.
De tels dispositifs d’éclairage à LED ou « bloc LED » MLED présentent généralement une consommation de courant résiduel à l’arrêt, provenant par exemple de la consommation du microcontrôleur CMDL en état de veille. Cela est nuisible, notamment pour les dispositifs fonctionnant sur batterie, tel que dans l’équipement automobile.
La figure 2A représente une solution habituelle permettant de réduire la consommation électrique lorsque le bloc MLED n’est pas utilisé. A l’arrêt, l'alimentation BAT est déconnectée du circuit imprimé MLED grâce à un interrupteur extérieur SWext commandé par un module d’alimentation PLT2.
Cependant, lors de la fermeture de l’interrupteur SWext, un pic de courant est imposé par un condensateur de découplage Cdec lors de son chargement à la tension d’alimentation Vbat.
Par conséquent l’interrupteur SWext doit également être dimensionné afin de délivrer un tel courant d’appel, bien plus important que le courant de fonctionnement en régime stable. Cela introduit également un encombrement excessif, d’une part par la taille de l’interrupteur et d’autre part par l’aspect « extérieur » du composant, en dehors d’un circuit intégré.
Les techniques PWM ne sont pas compatibles avec ce type de circuits imprimés, les logiques de microcontrôleurs CMDL et d'interface de bus INT recevant lesdites impulsions PWM comme une multitude de signaux de réinitialisation et pouvant aboutir au blocage du système.
En conséquence, actuellement un dispositif d’alimentation capable d’alimenter à la fois une lampe à incandescence LMP et un bloc MLED doit soit être dimensionné pour écouler le courant d’appel le plus élevé entre les deux types de structure des dispositifs d’éclairage ; soit comporter un dispositif d’alimentation du type PWM également apte à commander un interrupteur extérieur dimensionné pour écouler le courant d’appel d’un bloc MLED.
Dans les deux cas, le dispositif d’alimentation présente un encombrement non-négligeable. Il est donc souhaitable de réaliser un dispositif d’alimentation de façon intégrée (c’est-à-dire sans composant extérieur) et de faible encombrement, par exemple en étant dimensionné pour l’écoulement d’un courant faible de régime stable. A cet égard il est proposé un dispositif d’alimentation comprenant un transistor d’alimentation dont l’électrode de commande est destinée à recevoir un signal de commande et dont les électrodes de conduction sont respectivement couplées à une borne d’alimentation destinée à recevoir une tension d’alimentation et à une borne de sortie destinée à fournir une énergie électrique à au moins un module d’éclairage ayant une structure de lampe à incandescence ou une structure de diode électroluminescente. Le dispositif d’alimentation comporte également un moyen de pilotage configuré pour générer sélectivement, en fonction d’un signal d’instruction représentatif de la structure dudit au moins un module d’éclairage, un premier signal de commande apte à commander le transistor d’alimentation dans un régime ohmique, un deuxième signal de commande apte à commander le transistor d’alimentation dans un régime générateur d’impulsions de largeurs modulées comportant une alternance de régimes ohmiques et de régimes bloqués, et un troisième signal de commande apte à commander le transistor d’alimentation dans un régime saturé.
En d’autres termes, il est proposé un dispositif d’alimentation reconfigurable selon des modes adaptés à une structure de lampe ou à une structure de bloc LED. Dans une configuration (transistor d’alimentation dans un régime générateur d’impulsion de largeur modulée), un signal PWM est par exemple utilisé pour allumer une lampe à incandescence, et dans une deuxième configuration (transistor d’alimentation dans un régime saturé), une source de courant fixe est utilisée par exemple pour charger le condensateur de découplage d’une structure de diode électroluminescente. En outre, le transistor d’alimentation est avantageusement dimensionné de façon optimisée pour, dans le régime ohmique, écouler un courant correspondant au régime stabilisé d’une lampe à incandescence.
Ainsi le système d’éclairage proposé permet de réaliser un dispositif d’alimentation de façon intégrée et optimisée notamment en matière d’encombrement et en matière de fonctionnalités.
Le moyen de pilotage est avantageusement configuré pour, en fonction du signal d’instruction, générer le deuxième signal de commande ou le troisième signal de commande au cours d’une phase de démarrage du dispositif d’alimentation, puis le premier signal de commande au cours d’une phase stationnaire succédant à la phase de démarrage.
Le moyen de pilotage est avantageusement configuré pour générer le deuxième signal de commande si le signal d’instruction est représentatif d’une structure de lampe à incandescence dudit au moins un module d’éclairage, et pour générer le troisième signal de commande si le signal d’instruction est représentatif d’une structure de diode électroluminescente dudit au moins un module d’éclairage, au cours de ladite phase de démarrage du dispositif d’alimentation.
Selon un mode de réalisation, le moyen de pilotage est configuré pour, en fonction dudit signal d’instruction, déterminer des paramètres de la phase de démarrage, lesdits paramètres comprenant la durée de la phase de démarrage, la fréquence d’échantillonnage des impulsions de largeurs modulées et l’intensité du courant de saturation dans le régime saturé du transistor d’alimentation.
Par exemple, différentes valeurs desdits paramètres de la phase de démarrage peuvent être obtenues à l’aide de tables, par exemple contenues dans des registres.
Selon un mode de réalisation, le moyen de pilotage comporte une première diode et une deuxième diode couplées d’une part sur la source du transistor d’alimentation et d’autre part à un commutateur configuré pour coupler la grille du transistor d’alimentation à la première diode dans une première position, ou à la deuxième diode dans une deuxième position ; la première diode étant configurée pour, lorsqu’elle est traversée par un courant, générer une première tension entre la grille et la source du transistor d’alimentation plaçant le transistor d’alimentation dans le régime ohmique, la deuxième diode étant configurée pour, lorsqu’elle est traversée par un courant, générer une deuxième tension entre la grille et la source du transistor d’alimentation plaçant le transistor d’alimentation dans le régime saturé.
Le moyen de pilotage peut comporter un premier interrupteur et un deuxième interrupteur commandés conjointement dans une première position permettant un écoulement d’un courant dans le commutateur, ou dans une deuxième position imposant une tension nulle entre la grille et la source du transistor d’alimentation, le plaçant dans un état bloqué.
Le moyen de pilotage peut comporter une interface d’entrée configurée pour recevoir ledit signal d’instruction et commander les positions du premier interrupteur, du deuxième interrupteur, et du commutateur, en fonction du signal d’instruction.
Le moyen de pilotage peut être configuré pour générer le premier signal de commande en plaçant le premier et le deuxième interrupteurs dans leur première position et en plaçant le commutateur dans sa première position.
Le moyen de pilotage peut être configuré pour générer le deuxième signal de commande, en plaçant alternativement le premier et le deuxième interrupteurs dans leur première position et dans leur deuxième position selon une fréquence dite d’échantillonnage des impulsions de largeurs modulées, et en plaçant le commutateur dans sa première position.
Le moyen de pilotage peut être configuré pour générer le troisième signal de commande en plaçant le premier et le deuxième interrupteurs dans leur première position, et en plaçant le commutateur dans sa deuxième position.
Le moyen de pilotage peut comporter un étage d’alimentation interne comprenant un générateur de courant et un générateur de tension à découpage configuré pour générer une tension au moins égale à la tension d’alimentation augmentée de la tension seuil de la première diode.
Selon un mode de réalisation, lesdites diodes sont des diodes Zener dont les anodes sont reliées à la source du transistor d’alimentation.
Il est également proposé un système d’éclairage, comprenant un dispositif d’alimentation tel que défini ci-avant et au moins un module d’éclairage ayant une structure de lampe à incandescence ou une structure de diode électroluminescente, couplé à la sortie du dispositif d’alimentation.
Le système d’éclairage peut comporter en outre un moyen de commande, tel qu’un ordinateur de bord de véhicule, configuré pour générer le signal d’instruction, et un moyen d’alimentation, tel qu’une batterie de véhicule, configuré pour fournir ladite tension d’alimentation.
Un véhicule, tel qu’une automobile, peut avantageusement comporter un système tel que défini ci-avant. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - les figures IA, IB et 2A, 2B précédemment décrites représentent des systèmes existants. - les figures 3 à 7 représentent des exemples de modes de réalisation et de mise en œuvre de l’invention.
La figure 3 représente un système d’éclairage SYS comportant deux modules d’éclairage MECL ayant des structures différentes, et un dispositif d’alimentation DALM capable d’alimenter l’un ou l’autre desdits modules d’éclairage MECL.
Un premier module d’éclairage a une structure de lampe à incandescence classique LMP, connectée d’une part à une borne de masse GND, et d’autre part à une borne PW destinée à recevoir une énergie électrique permettant la génération de lumière.
Le deuxième module d’éclairage a quant à lui une structure de bloc diode électroluminescente MLED, le bloc comportant des moyens de gestion de l’éclairage par exemple sur un circuit imprimé du type de celui décrit en relation avec la figure 2B. Le deuxième module d’éclairage comporte ainsi par exemple une borne d’alimentation PW, une borne de masse GND et une borne de bus de commande BLED.
Les commandes délivrées sur la borne de bus BLED permettent par exemple de gérer le mode d’éclairage, par l’intermédiaire par exemple d’une interface de bus et d’un microcontrôleur local.
Un condensateur de découplage Cdec est habituellement disposé entre la borne d’alimentation et la borne de masse GND. Le condensateur de découplage Cdec a généralement une valeur capacitive de l’ordre du micro Farad.
Le dispositif d’alimentation comporte un moyen de couplage MCPL permettant de coupler une borne de sortie OUT, destinée à délivrer une énergie électrique aux modules d’éclairage MECL à partir d’une tension d’alimentation Vbat et selon des modes d’alimentation adaptés à chaque structure desdits modules d’éclairage MECL.
Un moyen de pilotage MPLT génère des signaux de commande d’alimentation ALMi commandant le moyen de couplage MCPL dans différents modes d’alimentation.
Le moyen de pilotage MPLT est configuré pour recevoir un signal d’instruction INS, par exemple au moyen d’une interface BUS de bus de type I2C ou SPI. Le signal d’instruction INS permet de communiquer un ordre d’allumage ou d’extinction desdits modules d’éclairage. Le signal d’instruction INS peut également être représentatif de la structure du module d’éclairage MECL à alimenter. L’interface BUS génère des signaux C0M1-C0M3, en fonction du signal d’instruction INS, permettant de commander un générateur analogique inclus au moyen de pilotage MPLT destiné à générer la commande d’alimentation ALMi selon différents modes d’alimentation. L’exemple de dispositif d’alimentation DALM décrit en relation avec la figure 3 est du type « high-side », c’est-à-dire que le moyen de couplage MCPL permet de relier sur commande la borne de tension d’alimentation BAT aux modules d’éclairage MECL reliés de leurs côtés à la borne de tension de référence GND.
Cela étant, le principe de réalisation et de fonctionnement de cet exemple s’applique parfaitement à un dispositif d’alimentation du type « low-side », c’est-à-dire dont le moyen de couplage (MCPL) permet de relier sur commande la borne de tension de référence GND aux modules d’éclairage MECL reliés de leurs côtés à la borne de tension d’alimentation BAT.
La figure 4 représente un exemple de mode de réalisation notamment d’un tel générateur analogique appartenant au moyen de pilotage MPLT du dispositif d’alimentation DALM.
Ce mode de réalisation est adapté en particulier à un moyen de couplage MCPL comportant un transistor d’alimentation Tl connecté sur son drain à une source de tension d’alimentation BAT, sur sa source à la borne de sortie OUT, et sur sa grille à un nœud de grille NG sur lequel sont appliqués différents signaux de commande d’alimentation ALMi.
Plus précisément c’est la tension entre la grille et la source (tension grille-source) du transistor d’alimentation Tl qui le commandera dans un régime ohmique, un régime bloqué ou un régime saturé.
Dans cet exemple, une première diode Zl et une deuxième diode Z2 sont couplées d’une part sur la source du transistor d’alimentation Tl et d’autre part à un commutateur SW3, commandé par un signal COM3 issu de l’interface de bus BUS.
Le commutateur SW3 est configuré pour coupler la grille du transistor d’alimentation Tl à la première diode Zl dans une première position C, et la deuxième diode Z2 dans une deuxième position D.
La diode Zl a une tension de seuil VZ1 telle que lorsque cette tension de seuil est atteinte, le transistor d’alimentation Tl est placé dans un régime ohmique, par répercussion de cette tension de seuil VZ1 sur la tension grille-source du transistor d’alimentation Tl.
La diode Z2 a quant à elle une tension de seuil VZ2 telle que lorsque cette tension de seuil est atteinte, le transistor d’alimentation Tl est placé dans un régime saturé, délivrant un courant de saturation constant (Idssat).
Dans cet exemple les diodes Zl, Z2 sont des diodes Zener dont les anodes respectives sont couplées à la source du transistor d’alimentation Tl, et les tensions de seuil précédemment introduites VZ1, VZ2 sont les tensions de seuil inverses (ou tension Zener) desdites diodes Zener Zl, Z2.
Cela étant, d’autres configurations permettant de fixer la tension grille-source du transistor d’alimentation sont envisageables, telles que des montages miroir de courant ou des diodes à jonction.
Par ailleurs, le dispositif d’alimentation DALM comporte un étage d’alimentation interne GEN, apte à générer une tension interne VDD suffisante pour débloquer lesdites diodes Zl, Z2, c’est-à-dire une tension interne VDD au moins égale à la tension d’alimentation Vbat augmentée de la plus forte tension de seuil VZ1 ou VZ2 desdites première ou deuxième diodes Zl, Z2.
Par exemple l’étage d’alimentation interne GEN peut comporter un générateur de tension à découpage générant ladite tension interne VDD à partir de la tension d’alimentation Vbat.
En outre un générateur de courant II permet de réguler le courant circulant dans l’une des diodes Zl, Z2 passante à une intensité raisonnable. D’autre part, le moyen de pilotage MPLT comporte un premier interrupteur SW1 et un deuxième interrupteur SW2 commandés respectivement par les signaux C0M1 et COM2 issu de l’interface de bus BUS.
Les signaux C0M1, COM2 sont émis conjointement afin de placer lesdits premier et deuxième interrupteurs SW1, SW2 dans une première position AA permettant un écoulement d’un courant II dans le commutateur SW3, ou dans une deuxième position BB couplant le nœud de grille NG à la source du transistor d’alimentation Tl, imposant une tension nulle entre la grille et la source du transistor d’alimentation Tl, le plaçant ainsi dans un état bloqué.
Ainsi, dans cet exemple, le moyen de pilotage MPLT est configuré pour générer le premier signal de commande ALM1 (commandant le transistor d’alimentation Tl dans un régime ohmique) en plaçant le premier et le deuxième interrupteurs SW1, SW2 dans leur première position AA et en plaçant le commutateur SW3 dans sa première position C.
En effet, la tension VDD est suffisante pour rendre la diode Zl passante, ainsi une tension fixe VZ1 est générée entre la grille et la source du transistor d’alimentation Tl et le place dans un régime ohmique.
Avantageusement, le transistor d’alimentation Tl et la première diode Zl sont dimensionnés de façon à être optimisés pour alimenter une charge correspondant à une lampe à incandescence LMP en régime stable (la consommation en régime stable d’une lampe étant généralement plus importante que la consommation en régime stable d’un bloc LED).
Le moyen de pilotage MPLT est également configuré pour générer le deuxième signal de commande ALM2 (commandant le transistor d’alimentation Tl dans un régime générateur d’impulsion de largeurs modulées), en plaçant alternativement le premier et le deuxième interrupteurs SW1, SW2 dans leur première position AA et dans leur deuxième position BB, et en plaçant le commutateur SW3 dans sa première position C.
Par conséquent, le transistor Tl placé alternativement dans le régime ohmique (position AA) et dans le régime bloqué (position BB), permettant d’alimenter par exemple une lampe à incandescence selon une technique d’impulsions de largeurs modulées PWM. L’alternance des positions conjointes AA et BB desdits interrupteurs SW1, SW2 est mise en œuvre selon des paramètres classiques de la technique PWM choisis afin d’être optimaux pour notamment le module d’éclairage de lampe à incandescence LMP, en fonction du transistor d’alimentation Tl. Lesdits paramètres sont par exemple la fréquence fpwM d’échantillonnage des impulsions de largeurs modulées et la durée îpwm de mise en œuvre du régime générateur d’impulsions de largeurs modulées.
Par exemple, la fréquence fpwM est choisie de façon à ce que la durée dans laquelle sont maintenus les interrupteurs SW1, SW2 dans la position AA soit suffisamment brève pour que le pic de courant traversant le transistor d’alimentation Tl pendant cette durée ne le détruise pas.
Le moyen de pilotage MPLT est configuré pour générer le troisième signal de commande ALM3 (commandant le transistor d’alimentation dans un régime saturé) en plaçant le premier et le deuxième interrupteurs SW1, SW2 dans leur première position AA, et en plaçant le commutateur SW3 dans sa deuxième position D.
Ainsi, la tension VDD est suffisante pour rendre la diode Z2 passante, ainsi une tension fixe VZ2 est générée entre la grille et la source du transistor d’alimentation Tl et le place dans un régime saturé.
Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 3, il est également possible que d’autres deuxièmes diodes ayant des tensions de seuil différentes soient couplées au commutateur SW3, sur autant d’autres positions du commutateur SW3.
Dans ce cas, les positions du commutateur SW3 autres que la première position D permettent de choisir une tension grille-source plaçant le transistor d’alimentation Tl dans un régime saturé souhaité. Cela permet de pouvoir choisir la valeur du courant fixe en régime saturé Idssat appliqué sur la borne de sortie OUT, afin par exemple d’adapter un même dispositif d’alimentation DALM à différents blocs LED ayant des contraintes différentes.
Par ailleurs, dans cet exemple, des diodes Zener Zl, Z2 branchées en inverse permettent de fixer la tension grille-source du transistor d’alimentation Tl à une valeur donnée. Cela étant, cette fonction peut être également obtenue en réalisant par exemple un montage de simples résistances, ou un montage de diodes en direct, ou des combinaisons de composants élémentaires tels que des diodes, résistances, transistors, etc.
Les figures 5 et 6 représentent deux modes d’alimentation correspondant respectivement à une alimentation d’une lampe à incandescence LMP, et à une alimentation d’un bloc LED, mise en œuvre par le dispositif d’alimentation DALM.
Lorsque le signal d’instruction INS ordonne un allumage d’un module d’éclairage ayant une structure de lampe à incandescence, le moyen de pilotage MPLT génère le deuxième signal de commande ALM2 au cours d’une phase de démarrage du dispositif d’alimentation PI, pendant une durée îpwm- Le deuxième signal de commande ALM2 place le transistor d’alimentation Tl dans une alternance de régimes ohmiques et de régimes bloqués, générant sur le nœud de sortie OUT des impulsions de largeurs modulées PWM.
La fréquence d’échantillonnage de ces impulsions fpwM et la durée tpwM de la première phase PI peuvent être commandées par le signal d’instruction INS, en fonction de la structure de la lampe à incandescence alimentée.
Par exemple une table contenue dans un registre RGTB du dispositif d’alimentation DALM peut permettre de traduire une commande du signal d’instruction INS en commande analogique adaptée à l’architecture du dispositif DALM.
Pendant une phase dite stationnaire P2 succédant à la phase de démarrage PI, le moyen de pilotage MPLT génère ensuite le premier signal de commande ALM1, tant que la lampe doit être allumée.
Le premier signal de commande ALM1 place le transistor d’alimentation dans un régime ohmique, permettant d’écouler un courant Iout dans la lampe. En régime ohmique le courant Iout dépend de la charge R1-R2 connectée sur le nœud de sortie OUT, selon l’équation (eql) : Iout*(Ri+Rdson)=Vbat ; avec Ri la charge connectée sur la borne OUT, Rdson la résistance du régime ohmique du transistor d’alimentation Tl et Vbat la tension d’alimentation fournie sur la borne BAT.
Le transistor d’alimentation Tl est dimensionné de façon à ce que Rdson vérifie l’équation (eql) pour Iout=Istab, Istab étant le courant nécessaire au bon fonctionnement de la lampe en régime stable.
Lorsque le signal d’instruction INS ordonne un allumage d’un module d’éclairage ayant une structure de bloc diode électroluminescente, le moyen de pilotage MPLT génère le troisième signal de commande ALM3 au cours d’une phase de démarrage PI du dispositif d’alimentation, pendant une durée tsat. Le troisième signal de commande ALM3 place le transistor d’alimentation Tl dans un régime saturé, limitant le courant Iout sur le nœud de sortie OUT à une valeur fixe de courant de saturation Idssat.
Ainsi, le courant Iout étant borné à une valeur maximale Idssat, le condensateur de découplage Cdec présent sur la borne d’alimentation du bloc LED se charge de façon monotone et linéaire, comme représenté sur la courbe de tension Vout sur la borne de sortie OUT pendant la phase de démarrage PL
La valeur de ce courant de saturation Idssat et la durée tsat de la première phase PI peuvent être commandées par le signal d’instruction INS, en fonction de la structure du module de LED, et en particulier en fonction de la valeur capacitive du condensateur de découplage Cdec (généralement de l’ordre du microFarad).
Par exemple une table contenue dans un registre RGTB du dispositif d’alimentation DALM peut permettre de traduire une commande du signal d’instruction INS en commande analogique adaptée à l’architecture du dispositif DALM.
Puis, pendant une phase stationnaire P2 succédant à la phase de démarrage PI, le moyen de pilotage MPLT génère ensuite le premier signal de commande ALMI, tant que la lampe doit être allumée.
Le premier signal de commande ALMI place le transistor d’alimentation dans un régime ohmique, permettant d’écouler le courant nécessaire à l’alimentation du bloc LED, généralement plus faible que le courant Istab consommé par une lampe à incandescence en régime stable.
La figure 7 représente un exemple d’application au sein d’un véhicule VEH d’un système SYS tel que décrit précédemment en relation avec les figures 3 à 6, comportant en outre un moyen de commande CMD configuré pour générer le signal de d’instruction INS, et un moyen d’alimentation MALM configuré pour fournir ladite tension d’alimentation Vbat.
Dans ce type d’application, par exemple dans un véhicule automobile de type berline, le moyen d’alimentation MALM est généralement une batterie, de type 12V-45Ah.
Le moyen de commande CMD peut être par exemple un microcontrôleur dédié à l’utilisation des éclairages de l’habitacle du véhicule et/ou des phares du véhicule. Plus généralement, le moyen de commande CMD est inclus à un élément « intelligent » du véhicule, généralement désigné par le terme « ordinateur de bord ».
Ainsi, le moyen de commande CMD est configuré pour transmettre un signal d’instruction INS à un tel dispositif d’alimentation DALM afin qu’il génère une alimentation optimisée pour chaque structure des différents modules d’éclairages MECL du véhicule VEH.
Le signal d’instruction est par exemple communiqué sur un bus I2C ou sur un bus SPI, transmettant des commandes standard ou codées spécifiquement pour le dispositif d’alimentation DALM décrit précédemment en relation avec les figures 3 à 6.
Par ailleurs l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation mais en embrasse toutes les variantes, par exemple, la structure du bloc LED, outre le condensateur de découplage Cdec, a été donnée à titre d’exemple. La réalisation du dispositif d’alimentation décrite en relation avec la figure 4 peut également supporter diverses variantes et suppléments utiles à la réalisation matérielle.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif d’alimentation, comprenant un transistor d’alimentation (Tl) dont l’électrode de commande est destinée à recevoir un signal de commande (ALMi) et dont les électrodes de conduction sont respectivement couplées à une borne d’alimentation (BAT) destinée à recevoir une tension d’alimentation (Vbat) et à une borne de sortie (OUT) destinée à fournir une énergie électrique à au moins un module d’éclairage (MECL) ayant une structure de lampe à incandescence (LMP) ou une structure de diode électroluminescente (MLED), et un moyen de pilotage (MPLT) configuré pour générer sélectivement, en fonction d’un signal d’instruction (INS) représentatif de la structure dudit au moins un module d’éclairage (MECL), un premier signal de commande (ALMI) apte à commander le transistor d’alimentation (Tl) dans un régime ohmique, un deuxième signal de commande (ALM2) apte à commander le transistor d’alimentation (Tl) dans un régime générateur d’impulsions de largeurs modulées (PWM) comportant une alternance de régimes ohmiques et de régimes bloqués, et un troisième signal de commande (ALM3) apte à commander le transistor d’alimentation (Tl) dans un régime saturé.
  2. 2. Dispositif d’alimentation selon la revendication 1, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) est configuré pour, en fonction du signal d’instruction (INS), générer le deuxième signal de commande (ALM2) ou le troisième signal de commande (ALM3) au cours d’une phase de démarrage du dispositif d’alimentation (PI), puis le premier signal de commande (ALMI) au cours d’une phase stationnaire (P2) succédant à la phase de démarrage (PI).
  3. 3. Dispositif d’alimentation selon la revendication 2, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) est configuré pour générer le deuxième signal de commande (ALM2) si le signal d’instruction (INS) est représentatif d’une structure de lampe à incandescence (LMP) dudit au moins un module d’éclairage (MECL), et pour générer le troisième signal de commande (ALM3) si le signal d’instruction (INS) est représentatif d’une structure de diode électroluminescente (LED) dudit au moins un module d’éclairage (MECL), au cours de ladite phase de démarrage du dispositif d’alimentation (Pi).
  4. 4. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) est configuré pour, en fonction dudit signal d’instruction (INS), déterminer des paramètres de la phase de démarrage (PI), lesdits paramètres comprenant la durée (îpwn, toc) de la phase de démarrage (PI), la fréquence d’échantillonnage (Îpwm) des impulsions de largeurs modulées (PWM) et l’intensité du courant de saturation dans le régime saturé du transistor d’alimentation (Tl).
  5. 5. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) comporte une première diode (Zl) et une deuxième diode (Z2) couplées d’une part sur la source du transistor d’alimentation (Tl) et d’autre part à un commutateur (SW3) configuré pour coupler la grille du transistor d’alimentation (Tl) à la première diode (Zl) dans une première position (C), ou à la deuxième diode (Z2) dans une deuxième position (D) ; la première diode (Zl) étant configurée pour, lorsqu’elle est traversée par un courant, générer une première tension (VZ1) entre la grille et la source du transistor d’alimentation (Tl) plaçant le transistor d’alimentation (Tl) dans le régime ohmique, la deuxième diode (Z2) étant configurée pour, lorsqu’elle est traversée par un courant, générer une deuxième tension (VZ2) entre la grille et la source du transistor d’alimentation (Tl) plaçant le transistor d’alimentation (Tl) dans le régime saturé.
  6. 6. Dispositif d’alimentation selon la revendication 5, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) comporte un premier interrupteur (SW1) et un deuxième interrupteur (SW2) commandés conjointement dans une première position (AA) permettant un écoulement d’un courant (II) dans le commutateur (SW3), ou dans une deuxième position (BB) imposant une tension nulle entre la grille et la source du transistor d’alimentation (Tl), le plaçant dans un état bloqué.
  7. 7. Dispositif d’alimentation selon la revendication 6, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) comporte une interface d’entrée (BUS) configurée pour recevoir ledit signal d’instruction (INS) et commander les positions du premier interrupteur (SW1), du deuxième interrupteur (SW2), et du commutateur (SW3), en fonction du signal d’instruction (INS).
  8. 8. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) est configuré pour générer le premier signal de commande (ALM1) en plaçant le premier et le deuxième interrupteurs (SW1, SW2) dans leur première position (AA) et en plaçant le commutateur (SW3) dans sa première position (C).
  9. 9. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) est configuré pour générer le deuxième signal de commande (ALM2), en plaçant alternativement le premier et le deuxième interrupteurs (SW1, SW2) dans leur première position (AA) et dans leur deuxième position (BB) selon une fréquence (fpwü) dite d’échantillonnage des impulsions de largeurs modulées, et en plaçant le commutateur (SW3) dans sa première position (C).
  10. 10. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) est configuré pour générer le troisième signal de commande (ALM3) en plaçant le premier et le deuxième interrupteurs (SW1, SW2) dans leur première position (AA), et en plaçant le commutateur (SW3) dans sa deuxième position (D).
  11. 11. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel le moyen de pilotage (MPLT) comporte un étage d’alimentation interne (GEN) comprenant un générateur de courant (II) et un générateur de tension à découpage (VDD) configuré pour générer une tension au moins égale à la tension d’alimentation (Vbat) augmentée de la tension seuil (VZ1) de la première diode (Zl).
  12. 12. Dispositif d’alimentation selon l’une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel lesdites diodes (Zl, Z2) sont des diodes Zener dont les anodes sont reliées à la source du transistor d’alimentation (Tl).
  13. 13. Système d’éclairage, comprenant un dispositif d’alimentation (DALM) selon l’une des revendications précédentes et au moins un module d’éclairage (MECL) ayant une structure de lampe à incandescence (LMP) ou une structure de diode électroluminescente (LED), couplé à la sortie (OUT) du dispositif d’alimentation.
  14. 14. Système selon la revendication 13, comportant en outre un moyen de commande (CMD) configuré pour générer le signal de d’instruction (INS), et un moyen d’alimentation (MALM) configuré pour fournir ladite tension d’alimentation (Vbat).
  15. 15. Véhicule, tel qu’une automobile (VEH), comportant un système (SYS) selon l’une quelconque des revendications 13 ou 14.
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