WO2011147785A1 - Dispositif d'alimentation auxiliaire d'un equipement sur un bus d'alimentation limite en courant - Google Patents

Dispositif d'alimentation auxiliaire d'un equipement sur un bus d'alimentation limite en courant Download PDF

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WO2011147785A1
WO2011147785A1 PCT/EP2011/058383 EP2011058383W WO2011147785A1 WO 2011147785 A1 WO2011147785 A1 WO 2011147785A1 EP 2011058383 W EP2011058383 W EP 2011058383W WO 2011147785 A1 WO2011147785 A1 WO 2011147785A1
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voltage
equipment
transistor
bus
power supply
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Application number
PCT/EP2011/058383
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English (en)
Inventor
Nicolas Dangy-Caye
Christel Prioleau
Original Assignee
Sagemcom Broadband Sas
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/266—Arrangements to supply power to external peripherals either directly from the computer or under computer control, e.g. supply of power through the communication port, computer controlled power-strips

Definitions

  • a supplementary supply of a device on a limited power bus current The present invention relates to a device auxiliary supply of equipment powered by a nominal voltage bus current limited.
  • host machines for data processing whether they are computers or communication platforms, generally comprise a current-limited voltage-regulated power supply bus, for example a USB bus having USB ports to which can be connected external equipment.
  • a current-limited voltage-regulated power supply bus for example a USB bus having USB ports to which can be connected external equipment.
  • the maximum available power allowed on the USB power bus (5V, 500mA) is generally insufficient to support these devices.
  • the required power could then be obtained only by providing a current which is generally much higher than the maximum current allowed on the USB power bus.
  • USB port To overcome the insufficient power rating of a USB port it was also proposed to provide power to the equipment via two USB ports using a specific cable Y. However this solution can be implemented only if the host machine has a sufficient number of USB ports to allow connection of all external equipment.
  • An object of the invention is to ensure the operation of a device, in particular an external hard disk, even when the current-limited supply bus is not able to provide a sufficient current.
  • a feeding device comprising no only the supply bus limited in current according to a nominal voltage of the equipment but also an auxiliary supply device comprising an energy storage member at a voltage higher than the nominal voltage associated with a voltage regulator at the nominal voltage, and a tripping member releasing the energy stored to the equipment in parallel with the power bus.
  • the tripping member is sensitive to an effective voltage of the power supply bus. This takes advantage of the effective voltage drop of the power bus at the time of boot hard disk to automatically synchronize an additional power requirement with the triggering of the auxiliary power supply.
  • the storage member is powered by a voltage booster circuit connected to the power supply bus. It is thus possible to ensure a charge of the electricity storage member without having recourse to any external power supply.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the feed device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a feeding device similar to that of FIG. 1 additionally equipped with a timer for triggering the auxiliary supply,
  • FIG. 3 is a schematic representation of an alternative embodiment of the power supply device of FIG. 1 equipped with a timer for tripping the auxiliary power supply;
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation of a power supply device similar to that of FIG. 3 equipped with a variant of a delay device
  • FIG. 5 is a schematic representation of a device similar to that of FIG. 4 equipped with a current overload protection circuit
  • FIG. 6 is a schematic representation of another alternative embodiment of the device of FIG. 1;
  • FIG. 7 is a schematic representation of an alternative embodiment of the device of FIG. 2;
  • FIG. 8 is a schematic representation of a supply device according to the invention wherein the storage member is powered by a voltage booster circuit connected to the power bus.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment according to which the power supply device of the invention is integrated in a host machine comprising a power supply bus 1 according to a nominal voltage Vb of a device 2 to power, here a hard disk external connected to a USB port 3 of the host machine.
  • the power bus 1 is based on a voltage / voltage conversion 7 and is current limited.
  • the feeding device according to the invention is integrated in a machine host also comprising a voltage regulated supply line 4 delivering an auxiliary voltage Va greater than the supply bus voltage.
  • the current-limited power supply bus is a USB bus at a voltage of 5 V while the auxiliary voltage is at 12 V.
  • the power supply device comprises a power storage device 5 connected to the power supply line 4 via a load resistor 8.
  • the energy storage device 5 is associated with a voltage regulator 7 delivering a voltage at the nominal voltage Vb, and a trigger member 6 constituting the auxiliary supply of the equipment 1.
  • the energy storage device 5 is a capacitance having a grounded terminal and an opposite terminal connected to the drain of an nMOS transistor forming the triggering element 6.
  • the transistor 6 also has its source connected to the USB bus 1 and its gate associated with resistors 9, 10 bridged with the auxiliary supply line 4 so that the gate / source potential difference of the MOS transistor 6 is equal. or greater than a threshold voltage of the transistor 6 for which the transistor 6 is conducting when the effective voltage of the supply bus 1 is less than or equal to a help voltage Vh for which the auxiliary power supply is to be triggered.
  • the transistor 6 When the host machine is turned on, the transistor 6 is blocked and the capacitor 5 charges until it reaches a target voltage equal to the auxiliary voltage Va.
  • a device such as an external hard disk that consumes more current at startup than the USB power bus can deliver is connected to the USB 3 port, the resulting current draw causes the voltage to drop. Vb supply.
  • the transistor 6 When this supply voltage reaches the value of the help voltage Vh, the transistor 6 is turned on and the capacitor 5 discharges into the circuit by delivering an auxiliary supply current in addition to the current delivered by the converter 7 and allowing a rise in the voltage of the USB power bus.
  • the auxiliary current is delivered by the storage device only for a short period of time beyond which the equipment is expected to operate with a sufficiently low current to be powered by the single USB power bus.
  • the auxiliary current has a peak of about 4A at the moment of connection of the equipment, immediately followed by a plateau at 2 A for about 150 ys while the nominal operating current is only 400 mA.
  • FIG. 2 illustrates a supply device similar to that of FIG. 1 furthermore equipped with a timer for triggering the auxiliary power supply.
  • the components identical to feeding device of Figure 1 bear the same reference numeral.
  • the delay element comprises a npn transistor whose emitter is connected to ground, the collector is connected to the gate of the MOS transistor 6 at an intermediate point between the resistors 9 and 10, and the base is connected through a resistor at the output of a comparator 12 having a reverse input held at a target voltage Vc and a direct input connected to the capacitor 5 to measure the instantaneous voltage.
  • the transistor 11 is conductive and the gate of the MOS transistor 6 is kept at zero so that the MOS transistor is off.
  • the capacitor 5 is progressively charged.
  • the transistor 11 is turned off and the auxiliary supply device then operates as described with reference to FIG.
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of the device of FIG. 2.
  • the components identical to the previous embodiments bear the same reference numeral.
  • the transistor 11 and the comparator 12 are replaced by a simple capacitor 13 having a terminal connected to ground and an opposite terminal connected to the gate of the transistor 6 at an intermediate point between the resistors 9 and 10.
  • FIG. 4 illustrates a supply device similar to that of FIG. 3, further comprising a comparator circuit comprising a transistor 11 and a comparator 12 as in the embodiment of FIG. 2, and a npn transistor 14 having its transmitter connected to FIG. the mass, its collector connected to the gate of transistor 6, and whose base initially receives a voltage making it conductive then a voltage ensuring its blocking.
  • FIG. 5 illustrates a device similar to that of FIG. 4 comprising a protection circuit against current overloads.
  • the power supply device comprises a pMOS transistor 15 whose drain / source connection is connected in series to the output line comprising the USB port 3, and whose gate is connected to the collector of a npn transistor 16 whose The emitter is connected to ground and the base is connected to the output of the comparator 12 through a resistor.
  • the inverse input of the comparator 12 and the collector of the transistor 16 are connected to a resistance bridge 17 to 19 fixing the target voltage Vc.
  • the transistor 15 is blocked as long as the capacitance 5 has not reached the target voltage Vc. No current can flow to any external equipment connected to the USB port 3.
  • the MOS transistor 15 becomes on and allows the flow of a current to a device 2 connected to the USB port 3 As long as the voltage of the capacitor 5 does not fall below a critical voltage Vcc defined by the resistors 17, 18 and 19, the current can flow to the equipment.
  • the capacitor 5 becomes empty up to the critical voltage at which the pMOS transistor 15 is blocked so that the system is isolated from the overload created by the short circuit. In this way the capacitance 5 is charged and the cycle is renewed as long as the short circuit is present.
  • the threshold voltage of the MOS transistor In the embodiments which precede one of the operating parameters of the power supply device is the threshold voltage of the MOS transistor. This threshold voltage may vary depending on the manufacturing process of the transistor. This variation of the threshold voltage can be troublesome in some cases.
  • FIG. 6 illustrates an alternative embodiment of the power supply device according to the invention in which the MOS transistor of the first embodiment is replaced by a npn transistor 21 whose emitter is connected to a Schottky diode 22, the resistor 10 being furthermore replaced by a Zener diode 23 connected firstly to ground and secondly to the base of transistor 21.
  • the voltage of the base of transistor npn 21 is equal to the voltage Vz imposed by the Zener diode.
  • This voltage reference is set as a function of the help voltage that one wishes to obtain, the voltage Vd of the schottky diode and the voltage Vbe of the base / emitter connection of transistor 21.
  • the supply bus voltage is greater than the help voltage, one has:
  • the transistor 21 is blocked. No current can flow from the capacity to the external equipment. On the contrary, when the USB bus voltage is lower than the help voltage, the voltage of the base / transmitter link of transistor 21 is greater than 0.65 and transistor 21 is on. The current can flow from the capacitor 5 to the equipment 2.
  • this embodiment has the disadvantage of a loss of power in the Schottky diode.
  • FIG. 7 illustrates an alternative embodiment making it possible to eliminate the consequences of a variation of the voltage threshold of a MOS transistor.
  • the resistor 10 is replaced by a npn transistor 24 whose collector is connected to the gate of the MOS transistor 6, the emitter is connected to ground and the base is connected to the output a comparator 25 through a resistor whose direct input is connected to the source of the MOS transistor 6 and whose inverse input receives a voltage representative of the help voltage Vh.
  • the function of the voltage comparator 25 is to control the provision of the auxiliary power stored in the capacitor 5.
  • the output of the comparator 25 switches and controls the gate voltage of the transistor 6 so that it drives.
  • the instantaneous bus voltage returns to its nominal value, that is to say higher than the help voltage, so that the comparator changes state and again blocks the MOS transistor 6.
  • the comparator 25 thus makes it possible to circumvent the problem of uncertainty of the threshold voltage of the transistor MOS 6. However, this solution being more expensive, it will be chosen only when circumstances make it necessary.
  • a voltage booster circuit connected to the power bus is provided according to the invention.
  • the feed device comprises means for not only an initial load of the capacity 5 but also a maintenance of this load to fill leakage currents.
  • FIG. 8 An exemplary embodiment of the voltage booster circuit is illustrated in FIG. 8 in relation to a supply device according to the embodiment illustrated in FIG.
  • the converter 7 is replaced by a voltage booster stage comprising an inductor 26 having a terminal connected to the USB power supply bus and an opposite terminal connected on the one hand to the input of a diode 27 and on the other hand to the drain of a pMOS transistor 28 whose source is connected to ground and whose gate is connected to a microcontroller 29.
  • the output of the diode 27 is connected firstly to the high voltage terminal of the capacitor 5 and on the other hand to an input of the microcontroller 29.
  • the microcontroller 29 is also connected to the gate of an nMOS transistor 30 whose source / drain link is connected in series with the USB port 3 on the bus USB power supply.
  • the MOS transistor 30 serves to isolate the external equipment as long as the capacitance 5 is not charged. It will be noted that the cost of the voltage booster stage can be particularly low insofar as the speed of charging time of the capacitor 5 is not essential. Thus, the slow slope of voltage increase advantageously dimensioning the inductance 26, the diode 27 and the transistor 28 to achieve a voltage booster stage at lower cost.
  • comparator 12 has been illustrated in FIG. 4 in connection with the embodiment of FIG. 3, such an application can also be carried out in relation to the supply device such as illustrated in Figure 1.
  • the invention is not limited to external hard drives
  • USB can extend and also apply to other types of external element insertion on a host machine.
  • Another example is the insertion of electronic equipment into an SFP cage.

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Abstract

Le dispositif d'alimentation d'un équipement (2) par un bus d'alimentation (1) limité en courant selon une tension nominale (Vb) de l'équipement comporte un dispositif d'alimentation auxiliaire comprenant un organe de stockage d'énergie (5) et un organe (6) de déclenchement d'une alimentation auxiliaire de l'équipement (2) à partir de l'organe de stockage (5) par l'intermédiaire d'un convertisseur abaisseur de tension (7) de la tension auxiliaire à la tension nominale.

Description

Dispositif d'alimentation auxiliaire d'un équipement sur un bus d'alimentation limité en courant La présente invention concerne un dispositif d' alimentation auxiliaire d'un équipement alimenté par un bus de tension nominale limité en courant.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
On sait que les machines hôtes de traitement de données, qu'il s'agisse d'ordinateurs ou de plateformes de communication, comprennent généralement un bus d'alimentation régulé en tension limité en courant, par exemple un bus USB comportant des ports USB auxquels peuvent être raccordés des équipements externes. Certains de ces équipements, en particulier les disques durs externes, posent toutefois un problème en raison de l'appel de courant particulièrement élevé qui est engendré au moment d'un démarrage de l'équipement.
La puissance maximale disponible autorisée sur le bus d'alimentation USB (5V, 500mA) est généralement insuffisante pour subvenir à ces équipements. La puissance requise ne pourrait alors être obtenue qu'en fournissant un courant qui est généralement largement supérieur au courant maximum autorisé sur le bus d'alimentation USB.
Pour pallier ces insuffisances de puissance nominale du port USB, il est courant d'assurer l'alimentation de l'équipement externe par un dispositif d'alimentation externe autonome. Cette solution est toutefois économiquement très désavantageuse en raison du coût supplémentaire engendré par le dispositif d'alimentation externe tant du point de vue de la fabrication que du point de vue du fonctionnement. En outre un dispositif d'alimentation externe augmente de façon sensible l'encombrement de l'équipement et complique le câblage de l'installation comportant cet équipement.
Pour pallier l'insuffisance de puissance nominale d'un port USB on a également proposé d'assurer l'alimentation de l'équipement par deux ports USB en utilisant un câble spécifique en Y. Toutefois cette solution ne peut être mise en œuvre que si la machine hôte dispose d'un nombre suffisant de ports USB pour permettre le branchement de tous les équipements externes.
Pour pallier l'insuffisance de puissance nominale du port USB il a également encore été envisagé de surdimensionner le bus d'alimentation de la machine hôte.
Dans ce cas il est toutefois nécessaire d'effectuer un surdimensionnement global de l'ensemble de la machine hôte, ce qui entraîne un surcoût lors de la fabrication de la machine hôte. En outre cette solution ne peut pas être mise en place sur les machines hôtes existantes.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est d'assurer le fonctionnement d'un équipement, en particulier un disque dur externe, même lorsque le bus d'alimentation limité en courant n'est pas en mesure de fournir un courant suffisant.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
Partant de l'observation, laquelle fait déjà partie de l'invention, que dans de nombreux cas la demande de courant élevé est seulement ponctuelle au moment du démarrage de l'équipement, on propose selon l'invention un dispositif d'alimentation comprenant non seulement le bus d'alimentation limité en courant selon une tension nominale de l'équipement mais également un dispositif d'alimentation auxiliaire comprenant un organe de stockage d'énergie à une tension supérieure à la tension nominale associé à un régulateur de tension à la tension nominale, et un organe de déclenchement libérant l'énergie stockée vers l'équipement en parallèle au bus d'alimentation.
Ainsi l'utilisation d'un organe de stockage à une tension supérieure à la tension nominale permet de fournir brusquement la puissance nécessaire pour le démarrage de 1 ' équipement .
Selon une version avantageuse de l'invention l'organe de déclenchement est sensible à une tension effective du bus d'alimentation. On profite ainsi de la baisse de tension effective du bus d'alimentation au moment du démarrage de disque dur pour synchroniser automatiquement un besoin supplémentaire de courant avec le déclenchement de l'alimentation auxiliaire.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention l'organe de stockage est alimenté par un circuit élévateur de tension relié au bus d'alimentation. Il est ainsi possible d'assurer une charge de l'organe de stockage d'électricité sans avoir recours à une quelconque alimentation externe.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de différents modes de réalisation de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif d'alimentation selon l'invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif d'alimentation analogue à celui de la figure 1 équipé en outre d'un organe de temporisation du déclenchement de l'alimentation auxiliaire,
- la figure 3 est une représentation schématique d'une variante de réalisation du dispositif d'alimentation de la figure 1 équipé d'un organe de temporisation du déclenchement de l'alimentation auxiliaire,
- la figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif d'alimentation analogue à celui de la figure 3 équipé d'une variante d'organe de temporisation,
- la figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif analogue à celui de la figure 4 équipé d'un circuit de protection contre les surcharges en courant,
- la figure 6 est une représentation schématique d'une autre variante de réalisation du dispositif de la figure 1, - la figure 7 est une représentation schématique d'une variante de réalisation du dispositif de la figure 2,
- la figure 8 est une représentation schématique d'un dispositif d'alimentation selon l'invention dans lequel l'organe de stockage est alimenté par un circuit élévateur de tension relié au bus d'alimentation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La figure 1 illustre un premier mode de réalisation selon lequel le dispositif d'alimentation de l'invention est intégré à une machine hôte comprenant un bus d'alimentation 1 selon une tension nominale Vb d'un équipement 2 à alimenter, ici un disque dur externe relié à un port USB 3 de la machine hôte. Le bus d'alimentation 1 est basé sur une conversion tension/tension 7 et est limité en courant .
Dans ce premier mode de réalisation le dispositif d'alimentation selon l'invention est intégré à une machine hôte comprenant également une ligne d'alimentation 4 régulée en tension délivrant une tension auxiliaire Va supérieure à la tension du bus d'alimentation. Typiquement le bus d'alimentation limité en courant est un bus USB à une tension de 5 V tandis que la tension auxiliaire est à 12 V.
Le dispositif d'alimentation comprend un organe de stockage d'énergie 5 relié à la ligne d'alimentation 4 par l'intermédiaire d'une résistance de charge 8. L'organe de stockage d'énergie 5 est associé à un régulateur de tension 7 délivrant une tension à la tension nominale Vb, et à un organe de déclenchement 6 constituant l'alimentation auxiliaire de l'équipement 1.
Dans le mode de réalisation illustrée par la figure 1, l'organe de stockage d'énergie 5 est une capacité ayant une borne reliée à la masse est une borne opposée reliée au drain d'un transistor nMOS formant l'organe de déclenchement 6. Le transistor 6 a par ailleurs sa source reliée au bus USB 1 et sa grille associée à des résistances 9, 10 montées en pont avec la ligne d'alimentation auxiliaire 4 de façon que la différence de potentiel grille/source du transistor MOS 6 soit égale ou supérieure à une tension de seuil du transistor 6 pour laquelle le transistor 6 est conducteur lorsque la tension effective du bus d'alimentation 1 est inférieure ou égale à une tension d'aide Vh pour laquelle l'alimentation auxiliaire doit être déclenchée .
Lors de la mise en route de la machine hôte le transistor 6 est bloqué et le condensateur 5 se charge jusqu'à atteindre une tension cible égale à la tension auxiliaire Va. Lorsqu'un équipement tel qu'un disque dur externe consommant au démarrage un courant supérieur à celui que le bus d'alimentation USB peut délivrer est branché sur le port USB 3, l'appel de courant qui en résulte fait chuter la tension d'alimentation Vb . Lorsque cette tension d'alimentation atteint la valeur de la tension d'aide Vh, le transistor 6 est rendu conducteur et la capacité 5 se décharge dans le circuit en délivrant un courant d'alimentation auxiliaire en complément du courant délivré par le convertisseur 7 et permettant une remontée de la tension du bus d'alimentation USB. Le courant auxiliaire n'est délivré par l'organe de stockage que pendant une brève période de temps au-delà de laquelle l'équipement est supposé fonctionner avec un courant suffisamment faible pour pouvoir être alimenté par le seul bus d'alimentation USB. Typiquement le courant auxiliaire présente un pic d'environ 4 A au moment du branchement de l'équipement, immédiatement suivi d'un plateau à 2 A pendant environ 150 ys alors que le courant nominal de fonctionnement est de 400 mA seulement.
On remarquera que dans ce mode de réalisation il est nécessaire de mettre en route la machine hôte avant de brancher l'équipement externe. En effet, si la machine hôte et mise en route alors que l'équipement externe est déjà branché le transistor 6 sera rendu conducteur alors que la capacité 5 n'est pas encore chargée.
La figure 2 illustre un dispositif d'alimentation analogue à celui de la figure 1 équipé en outre d'un organe de temporisation du déclenchement de l'alimentation auxiliaire. Sur la figure 2 les composants identiques au dispositif d'alimentation de la figure 1 portent la même référence numérique.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2 l'organe de temporisation comprend un transistor npn 11 dont l'émetteur est relié à la masse, le collecteur est relié à la grille du transistor MOS 6 en un point intermédiaire entre les résistances 9 et 10, et la base est reliée au travers d'une résistance à la sortie d'un comparateur 12 ayant une entrée inverse maintenue à une tension cible Vc et une entrée directe reliée au condensateur 5 pour en mesurer la tension instantanée. Ainsi, tant que la tension instantanée du condensateur 5 est inférieure à la tension cible le transistor 11 est conducteur et la grille du transistor MOS 6 est maintenue à zéro de sorte que le transistor MOS est bloqué. Le condensateur 5 est progressivement chargé. Lorsque la tension instantanée du condensateur 5 atteint la tension cible, le transistor 11 est bloqué et le dispositif d'alimentation auxiliaire fonctionne alors comme décrit à propos de la figure 1.
La figure 3 illustre une variante de réalisation du dispositif de la figure 2. Comme précédemment les composants identiques aux modes de réalisation précédents portent la même référence numérique. Dans ce mode de réalisation le transistor 11 et le comparateur 12 sont remplacés par une simple capacité 13 ayant une borne reliée à la masse et une borne opposée reliée à la grille du transistor 6 en un point intermédiaire entre les résistances 9 et 10.
On notera toutefois qu'au démarrage la capacité vide de ce dispositif représente une charge additionnelle. La figure 4 illustre un dispositif d'alimentation analogue à celui de la figure 3 comportant en outre un circuit comparateur comportant un transistor 11 et un comparateur 12 comme dans le mode de réalisation de la figure 2, et un transistor npn 14 ayant son émetteur relié à la masse, son collecteur relié à la grille du transistor 6, et dont la base reçoit au départ une tension le rendant conducteur puis une tension assurant son blocage.
La figure 5 illustre un dispositif analogue à celui de la figure 4 comportant un circuit de protection contre les surcharges en courant. À cet effet le dispositif d'alimentation comporte un transistor pMOS 15 dont la liaison drain/source est montée en série sur la ligne de sortie comportant le port USB 3, et dont la grille est reliée au collecteur d'un transistor npn 16 dont l'émetteur est relié à la masse et la base est reliée à la sortie du comparateur 12 au travers d'une résistance. L'entrée inverse du comparateur 12 et le collecteur du transistor 16 sont reliés à un pont de résistances 17 à 19 fixant la tension cible Vc .
Lors du chargement initial le transistor 15 est bloqué tant que la capacité 5 n'a pas atteint la tension cible Vc . Aucun courant ne peut s'écouler vers un éventuel équipement externe connecté au port USB 3. Lorsque la tension cible a été atteinte, le transistor MOS 15 devient passant et autorise l'écoulement d'un courant vers un équipement 2 connecté au port USB 3. Tant que la tension de la capacité 5 ne descend pas en dessous d'une tension critique Vcc définie par les résistances de 17,18 et 19 le courant peut s'écouler vers l'équipement. En cas de surcharge, par exemple en cas de court-circuit, la capacité 5 se vide jusqu'à la tension critique à laquelle le transistor pMOS 15 se bloque de sorte que le système est isolé de la surcharge créée par le court-circuit. Ainsi isolée la capacité 5 se charge et le cycle se renouvelle tant que le court-circuit est présent.
Dans les modes de réalisation qui précèdent l'un des paramètres de fonctionnement du dispositif d'alimentation est la tension de seuil du transistor MOS . Cette tension de seuil peut varier en fonction du processus de fabrication du transistor. Cette variation de la tension de seuil peut être gênante dans certains cas .
La figure 6 illustre une variante de réalisation du dispositif d'alimentation selon l'invention dans laquelle le transistor MOS du premier mode de réalisation est remplacé par un transistor npn 21 dont l'émetteur est relié à une diode de Schottky 22, la résistance 10 étant par ailleurs remplacée par une diode Zener 23 reliée d'une part à la masse et d'autre part à la base du transistor 21. La tension de la base du transistor npn 21 est égale à la tension Vz imposée par la diode Zener. On a donc une référence de tension sur la base du transistor 21. Cette référence de tension est fixée en fonction de la tension d'aide que l'on souhaite obtenir, de la tension Vd de la diode schottky et de la tension Vbe de la liaison base/émetteur du transistor 21. Lorsque la tension du bus d'alimentation est supérieure à la tension d'aide on a :
Vbe + Vd < 0.65.
Le transistor 21 est bloqué. Aucun courant ne peut s'écouler depuis la capacité vers les équipements externes. Au contraire lorsque la tension du bus USB est inférieure à la tension d'aide, la tension de la liaison base/émetteur du transistor 21 est supérieure à 0.65 et le transistor 21 est passant. Le courant peut s'écouler depuis la capacité 5 vers l'équipement 2.
Par rapport aux modes de réalisation exposés ci- dessus on notera toutefois que ce mode de réalisation présente l'inconvénient d'une perte de puissance dans la diode de Schottky.
La figure 7 illustre une variante de réalisation permettant d'éliminer les conséquences d'une variation du seuil de tension d'un transistor MOS. Partant du dispositif décrit en relation avec la figure 1, la résistance 10 est remplacée par un transistor npn 24 dont le collecteur est relié à la grille du transistor MOS 6, l'émetteur est relié à la masse et la base est reliée à la sortie d'un comparateur 25 au travers d'une résistance dont l'entrée directe est reliée à la source du transistor MOS 6 et dont l'entrée inverse reçoit une tension représentative de la tension d'aide Vh.
Le comparateur de tension 25 a pour fonction de commander la mise à disposition de la puissance auxiliaire stockée dans la capacité 5.
Si la tension du bus d'alimentation descend en dessous de la tension d'aide, la sortie du comparateur 25 bascule et permet de contrôler la tension de grille du transistor 6 afin que celui-ci conduise. Lorsque l'équipement externe 2 ne requiert plus d'énergie supplémentaire, la tension instantanée du bus revient à sa valeur nominale, c'est-à- dire supérieure à la tension d'aide, de sorte que le comparateur change d'état et bloque à nouveau le transistor MOS 6. Le comparateur 25 permet ainsi de contourner le problème d'incertitude de la tension de seuil du transistor MOS 6. Cette solution étant toutefois plus onéreuse on la choisira seulement lorsque les circonstances la rendent nécessaire .
Lorsque la machine hôte ne dispose pas d'une alimentation à une tension supérieure à la tension nominale de l'équipement, on prévoit selon l'invention un circuit élévateur de tension relié au bus d'alimentation. De préférence le dispositif d'alimentation comporte des moyens pour assurer non seulement une charge initiale de la capacité 5 mais également un maintien de cette charge pour combler des courants de fuite.
Un exemple de réalisation du circuit élévateur de tension est illustré par la figure 8 en relation avec un dispositif d'alimentation conforme au mode de réalisation illustré par la figure 3.
Partant du schéma de la figure 3, le convertisseur 7 est remplacé par un étage élévateur de tension comprenant une inductance 26 ayant une borne reliée au bus d'alimentation USB et une borne opposée reliée d'une part à l'entrée d'une diode 27 et d'autre part au drain d'un transistor pMOS 28 dont la source est reliée à la masse et dont la grille est reliée à un microcontrôleur 29. La sortie de la diode 27 est reliée d'une part à la borne haute tension de la capacité 5 et d'autre part à une entrée du microcontrôleur 29. Le microcontrôleur 29 est par ailleurs relié à la grille d'un transistor nMOS 30 dont la liaison source/drain est montée en série avec le port USB 3 sur le bus d'alimentation USB. Le transistor MOS 30 sert à assurer un isolement de l'équipement externe tant que la capacité 5 n'est pas chargée. On notera que le coût de l'étage élévateur de tension peut être particulièrement bas dans la mesure où la rapidité de temps de charge de la capacité 5 n'est pas primordiale. Ainsi, la lente pente d'élévation de tension permet de dimensionner avantageusement l'inductance 26, la diode 27 et le transistor 28 afin de réaliser un étage élévateur de tension à moindre coût.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et est susceptible de modifications qui apparaîtront à l'homme de métier dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, bien que l'utilisation d'un comparateur 12 ait été illustrée par la figure 4 en relation avec le mode de réalisation de la figure 3, une telle application peut également être réalisée en relation avec le dispositif d'alimentation tel qu'illustré par la figure 1.
Il en est de même pour l'utilisation d'un étage élévateur de tension comme illustré par la figure 8.
L'invention ne se limite pas aux disques durs externes
USB ; elle peut s'étendre et s'appliquer également à d'autres type d'insertion d'éléments externes sur une machine hôte. Un autre exemple est l'insertion d'équipement électroniques dans une cage SFP.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'alimentation d'un équipement (2 ) par un bus d ' alimentation ( 1 ) limité en courant selon une tension nominale (Vb) de l'équipement caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation auxiliaire comprenant un organe de stockage d'énergie (5) à une tension (Va) supérieure à la tension nominale (Vb) associé à un régulateur de tension (7;26), et un organe de déclenchement (6 ;21 ) libérant l'énergie stockée vers l'équipement en parallèle au bus d'alimentation, l'organe de stockage étant une capacité et le dispositif comprenant un organe de temporisation (11 ;12 ;13 ;14) retardant un déclenchement de l'alimentation auxiliaire.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de déclenchement (6 ;21) est sensible à une tension effective du bus d'alimentation.
3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe de stockage (5) est alimenté par un circuit élévateur de tension (26-28) relié au bus d'alimentation.
4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'organe de temporisation comporte un comparateur (12) entre une tension instantanée de l'organe de stockage et une tension cible.
5. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la capacité (5) formant l'organe de stockage est associée à un transistor MOS (6) ayant une tension de grille fixée par un pont de résistances (9,10) de façon qu'une différence de potentiel grille/source du transistor MOS soit égale ou supérieure à une tension de seuil du transistor MOS lorsque la tension effective du bus d'alimentation est inférieure ou égale à une tension d'aide (Vh) pour laquelle l'alimentation auxiliaire est déclenchée .
6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'organe de temporisation est un transistor de blocage (11) assurant un maintien de la tension de grille du transistor MOS (6) à zéro pendant un temps nécessaire à une charge de l'organe de stockage.
7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le transistor de blocage (11) a une base reliée à la sortie d'un comparateur ( 12 ) de la tension cible avec une tension effective de l'organe de stockage.
8. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'organe de temporisation est une capacité (13) reliée entre un point intermédiaire du pont de résistances et une masse du dispositif.
9. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un organe (16,15) de limitation de courant à travers le dispositif d'alimentation auxiliaire.
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