FR3080195A1 - Procede et controleur de gestion de la tension d'alimentation de sortie d'un dispositif source usb supportant le mode de delivrance de puissance usb - Google Patents
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Abstract
Le procédé de gestion de la tension d'alimentation (V_BUS1) sur une broche d'alimentation de sortie (VBUS) d'un dispositif source USB (2) supportant le mode de délivrance de puissance USB et couplé à un dispositif récepteur USB (4), le dispositif source USB (2) comprenant un convertisseur de puissance (7) délivrant la tension d'alimentation (V BUS1) et un réseau capacitif (9) couplé au convertisseur de puissance (7), le procédé comprend en réponse à une demande de diminution de la tension d'alimentation (V BUS1) par le dispositif récepteur USB (4) jusqu'à une tension cible (VF), une décharge du réseau capacitif (9) de façon à diminuer la tension d'alimentation (V BUS1), et une délivrance au convertisseur de puissance (7) d'une tension de consigne (Vc) pour la tension d'alimentation (V BUS1), la valeur de la tension de consigne (Vc) étant diminuée de façon non-linéaire pour maintenir la variation temporelle de la tension de consigne (Vc) inférieure à celle de la tension d'alimentation (V BUS1).
Description
Procédé et contrôleur de gestion de la tension d’alimentation de sortie d’un dispositif source USB supportant le mode de délivrance de puissance USB
Des modes de mise en œuvre et de réalisation de l’invention concernent les dispositifs de bus universel en série (« Universal Serial Bus » : USB en anglais), notamment les dispositifs de bus universel en série supportant le mode de délivrance de puissance USB communément connus par l’homme du métier sous l’acronyme anglais « USB PD » (« USB Power Delivery mode » en anglais), plus particulièrement l’ajustement de la tension transmise sur un câble USB reliant un dispositif USB dit « source » et un dispositif USB dit « récepteur ».
Théoriquement, les dispositifs USB supportant le mode de délivrance de puissance USB PD permettent de transmettre, via des broches d’alimentation de sortie communément connues par l’homme du métier sous l’acronyme anglo-saxon « VBUS », jusqu'à 100 W de puissance sur une tension maximale de 20 V et un courant maximal de 5 A.
De ce fait, un dispositif source USB supportant le mode USB PD et délivrant une première puissance à un dispositif récepteur USB, est capable de délivrer en réponse à une demande de changement de puissance par le dispositif récepteur USB, une deuxième puissance différente de la première puissance.
Dans un cas où la deuxième puissance demandée est inférieure à la première puissance, le dispositif source USB est configuré pour élaborer sur la broche d’alimentation de sortie VBUS une deuxième tension correspondant à la deuxième puissance à la place d’une première tension correspondant à la première puissance. La deuxième tension est généralement inférieure à la première tension.
D’une façon générale, la deuxième tension est élaborée par une diminution de la première tension via des décharges de condensateurs à découplage et une régulation de la tension délivrée sur la broche d’alimentation de sortie VBUS dans une période d’élaboration normalisée, communément connue par l’homme du métier sous l’acronyme anglais « tSrcReady » (« Source Ready time » en anglais »), à savoir généralement égale à 270 ms.
Cependant, une telle diminution de la première tension conduit généralement à une sous-oscillation (« undershoot » en anglais) de la tension délivrée sur la broche d’alimentation de sortie VBUS.
Si cette tension délivrée sur la broche d’alimentation de sortie VBUS passe au-dessous d’un seuil bas de la validation du dispositif de source USB, communément connu par l’homme du métier sous l’acronyme anglais « vSrcValidlo », le dispositif récepteur USB risque de cesser son fonctionnement de façon fortuite.
De surcroît, si la vitesse de la régulation de ladite tension délivrée devient supérieure à celle de la diminution de la tension délivrée liée aux décharges des condensateurs à découplage, ladite régulation est saturée faisant passer le dispositif source USB dans un mode veille pour un temps de repos (« blanking time » en anglais).
Cependant, comme la décharge du réseau capacitif continue à faire décroître ladite tension délivrée pendant que le dispositif source USB est dans le mode veille et comme la régulation sera réactivée seulement à la fin du temps de repos, la valeur de ladite tension délivrée risque de passer au-dessous du seuil « vSrcValid lo » avant la réactivation de la régulation ou ne pas pouvoir atteindre la tension cible avant la fin de la période d’élaboration normalisée « tSrcReady ».
Une solution classique consiste à élaborer un courant constant pour décharger la tension délivrée sur la broche d’alimentation de sortie mais une telle solution exige une adaptation du courant constant pour chaque application du dispositif source USB.
Une autre solution classique prévoit une régulation linéaire de la tension délivrée sur la broche d’alimentation de sortie et une décharge des condensateurs à découplage par des résistances fixes.
Cependant, afin de maintenir le fonctionnement de la régulation, cette solution exige l’utilisation des petites résistances, ce qui augmente la consommation du dispositif source USB.
Il existe ainsi un besoin de proposer une solution technique à faible complexité et à faible consommation permettant d’assurer le bon fonctionnement d’un dispositif source USB en réponse à une demande de diminution de la tension délivrée sur une broche d’alimentation de sortie et d’éviter une éventuelle sous-oscillation de ladite tension délivrée.
Selon un aspect, il est proposé un procédé de gestion de la tension d’alimentation sur une broche d’alimentation de sortie d’un dispositif source USB supportant le mode de délivrance de puissance USB et couplé à un dispositif récepteur USB. Le dispositif source USB comprend un convertisseur de puissance délivrant la tension d’alimentation et un réseau capacitif couplé au convertisseur de puissance.
Le procédé comprend en réponse à une demande de diminution de la tension d’alimentation par le dispositif récepteur USB jusqu’à une tension cible, une décharge du réseau capacitif de façon à diminuer la tension d’alimentation, et une délivrance au convertisseur de puissance d’une tension de consigne pour la tension d’alimentation, la valeur du signal de consigne étant diminuée de façon non-linéaire pour maintenir la variation temporelle de la tension de consigne inférieure à celle de la tension d’alimentation.
Un tel procédé permet avantageusement d’assurer que, pendant l’élaboration de la tension cible, la vitesse de la régulation de la tension d’alimentation est toujours inférieure à la diminution de la tension d’alimentation en fonction de la décharge du réseau capacitif sans implémentation supplémentaire du dispositif source USB telle qu’une source de courant programmable.
Par conséquent, la régulation de la tension d’alimentation est en fonctionnement pendant l’élaboration de la tension cible de façon à éviter une sous-oscillation de la tension d’alimentation voire une déconnexion du dispositif récepteur USB.
En outre, la diminution non-linéaire de la tension de consigne permet avantageusement l’utilisation de résistances de décharge ayant des valeurs plus élevées de façon à réduire la consommation du dispositif source USB.
Selon un mode de mise en œuvre, la valeur de la tension de consigne est diminuée par palier jusqu’à la tension cible, la marche entre deux paliers voisins étant fixe, et la durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe par un premier nombre variable.
A titre d’exemple non limitatif, chaque premier nombre variable peut être déterminé en fonction de la durée fixe, de la tension de consigne, et de ladite marche.
En variante, la valeur de la tension de consigne peut par exemple être sélectionnable parmi plusieurs valeurs prédéterminées de la tension d’alimentation, la valeur de la tension cible étant une des valeurs prédéterminées, et la valeur du signal de consigne peut par exemple être diminuée par palier jusqu’à la tension cible. Les paliers correspondent respectivement auxdites valeurs prédéterminées comprises entre la valeur de la tension de consigne et la tension cible. La durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe par un deuxième nombre variable. Et le deuxième nombre variable est déterminé en fonction de la tension de consigne courante, de la valeur prédéterminée immédiatement inférieure à la tension de consigne courante, et d’une durée fixe.
Selon un autre mode de mise en œuvre, les valeurs prédéterminées de la tension d’alimentation comprennent 20V, 15V, 12V, 9V et 5V.
Selon un autre aspect, il est proposé un contrôleur de gestion de la tension d’alimentation sur une broche d’alimentation de sortie d’un dispositif source USB supportant le mode de délivrance de puissance USB et couplé à un dispositif récepteur USB, le dispositif source USB comprenant un convertisseur de puissance délivrant la tension d’alimentation et un réseau capacitif couplé au convertisseur de puissance. Le contrôleur comprend des moyens de décharge configurés pour, en réponse à une demande de diminution de la tension d’alimentation par le dispositif récepteur USB jusqu’à une tension cible, décharger le réseau capacitif de façon à diminuer la tension d’alimentation, et des moyens de contrôle configurés pour, en réponse à ladite demande, délivrer au convertisseur de puissance d’une tension de consigne pour la tension d’alimentation, et diminuer la valeur du signal de consigne de façon non-linéaire pour maintenir la variation temporelle de la tension de consigne inférieure à celle de la tension d’alimentation.
Selon un mode de réalisation, les moyens de contrôle sont configurés pour diminuer par palier jusqu’à la tension cible, la marche entre deux paliers voisins étant fixe et la durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe par un premier nombre variable.
A titre indicatif non limitatif, les moyens de contrôle peuvent en outre être configurés pour déterminer le nombre variable en fonction de la durée fixe, de la tension de consigne courante, et de ladite marche.
Selon un autre mode de réalisation, la valeur du signal de consigne est sélectionnable parmi plusieurs valeurs prédéterminées de la tension d’alimentation et la valeur de la tension cible est une des valeurs prédéterminées.
Les moyens de contrôle sont configurés pour diminuer la valeur du signal de consigne par palier jusqu’à la tension cible. Les paliers correspondent respectivement auxdites valeurs prédéterminées comprises entre la valeur de la tension de consigne et la tension cible, La durée de chaque palier est égale au produit d’une durée fixe par un deuxième nombre variable. Et les moyens de contrôle sont en outre configurés pour déterminer le deuxième nombre variable en fonction de la tension de consigne courante, de la valeur prédéterminée immédiatement inférieure à la tension de consigne courante, et d’une durée fixe.
Selon encore un autre mode de réalisation, les valeurs prédéterminées de la tension d’alimentation comprennent 20V, 15V, 12V, 9V et 5V.
A titre d’exemple non limitatif, le contrôleur peut être réalisé de façon intégrée.
Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif source USB supportant le mode de délivrance de puissance USB comprenant au moins un contrôleur tel que défini ci-avant.
Le dispositif source USB peut par exemple être un dispositif source USB type C.
Selon encore un autre aspect, il est proposé un appareil électronique, tel que téléphone portable cellulaire, tablette, ou ordinateur portable, comprenant au moins un dispositif source USB tel que défini ci-dessus.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de mise en œuvre et de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1 à 5 illustrent schématiquement des modes de mise en œuvre et de réalisation de l’invention.
La référence 1 dans la figure 1 désigne un appareil électronique, ici par exemple un ordinateur portable, comportant un dispositif dit « source » USB 2 supportant le mode de délivrance de puissance USB, étant par exemple compatible avec la norme USB 3.1, et comportant par exemple un connecteur USB 3 réversible qui n’impose pas de sens de branchement, communément connus par l’homme du métier sous le nom de type C.
Le connecteur 3 de type C est relié, via un câble USB 6 du type C, à un dispositif dit « récepteur » USB 4 supportant également le mode de délivrance de puissance USB, ici par exemple un téléphone portable du type téléphone intelligent (« Smart Phone » en anglais) comportant aussi un connecteur USB 5 de type C.
Le dispositif source USB 2 et le dispositif récepteur USB 4 comportent chacun au moins une broche de configuration de canal
CCI, au moins une broche de tension d’alimentation de sortie VBUS1 et au moins une broche de masse GND (figure 2). Les broches de même nature sont reliées entre elles par le câble USB 6.
Il convient de noter que les dispositifs source et récepteur USB mentionnés ci-dessus sont illustrés à titre d’exemple non limitatif. Le dispositif source USB 2 peut par exemple fonctionner en tant que dispositif récepteur USB tandis que le dispositif récepteur USB 4 peut par exemple fonctionner dans certains cas en tant que dispositif source USB.
On se réfère maintenant à la figure 2 pour illustrer plus en détails un exemple de réalisation du dispositif source USB 2 comportant en outre un convertisseur de puissance électrique 7, une ligne d’alimentation 8, un réseau capacitif 9, et un contrôleur d’alimentation 10.
Le convertisseur de puissance électrique 7 est par exemple un convertisseur du type alternatif/continu (AC/DC) dit « Flyback » en anglais.
Une entrée d’alimentation 7EA de ce convertisseur 7 est couplée à un réseau d’alimentation électrique 11 fonctionnant en tant que source d’alimentation du dispositif source USB 2.
Une entrée de contrôle 7EC de ce convertisseur 7 est couplée au contrôleur d’alimentation 10.
Une sortie 7S de ce convertisseur 7 est couplée à ladite au moins une broche d’alimentation de sortie VBUS1 via la ligne d’alimentation 8.
Le convertisseur de puissance électrique 7 est configuré pour délivrer à la ligne d’alimentation 8 une tension d’alimentation VBUSl sous contrôle du contrôleur d’alimentation 10.
Le réseau capacitif 9 comporte un premier condensateur Cl couplé entre la sortie 7S du convertisseur de puissance électrique 7 et la masse GND et un deuxième condensateur C2 couplé entre la broche d’alimentation de sortie VBUSl et la masse GND.
Le contrôleur d’alimentation 10 est réalisé de façon intégrée par exemple sous forme d’un microcontrôleur et comporte des moyens de décharge 12, des moyens de rétroaction 13, et des moyens de contrôle 14.
Les moyens de décharge 12 comportent un premier étage de décharge 12a couplé entre la sortie SI du convertisseur de puissance électrique 7 et la masse GND, et configuré pour décharger le premier condensateur Cl sous contrôle des moyens de contrôle 14, et un deuxième étage de décharge 12b couplé entre ladite au moins une broche d’alimentation de sortie VBUSl et la masse GND, et configuré pour décharger le deuxième condensateur C2 sous contrôle des moyens de contrôle 14.
A titre d’exemple, le premier étage de décharge 12a comporte une première résistance de décharge RDI et un premier interrupteur IPT1 sous contrôle des moyens de contrôle 14, et le deuxième étage de décharge 12b comporte une deuxième résistance de décharge RD2 et un deuxième interrupteur IPT2 sous contrôle des moyens de contrôle 14.
Chacun des premier et deuxième interrupteurs IPT1, IPT2 peut par exemple être réalisé sous forme d’un transistor et est configuré pour être dans son état passant sous contrôle des moyens de contrôle 14 lors de ladite décharge du réseau capacitif 9.
Les moyens de rétroaction 13 comportent une entrée de détection 13ED couplée à la sortie 7S du convertisseur de puissance électrique 7 et destinée à recevoir la tension d’alimentation V BUSl délivrée par le convertisseur de puissance électrique 7, une entrée de contrôle 13EC couplée aux moyens de contrôle 14 et destinée à recevoir une tension de consigne Vc, et une sortie 13S couplée à l’entrée de contrôle 7EC du convertisseur de puissance électrique 7.
Les moyens de rétroaction 13 sont configurés pour délivrer au convertisseur de puissance électrique 7 une tension de rétroaction en fonction d’une comparaison entre la tension d’alimentation V BUSl et la tension de consigne Vc de façon à réguler la tension d’alimentation VBUSl vers la tension de consigne Vc.
A titre indicatif non limitatif, les moyens de rétroaction 13 peuvent comporter un pont diviseur de tension à résistances variables, une source de courant commandable, un dispositif d’opto-couplage ou une boucle de régulation connus de l’homme du métier.
Les moyens de contrôle 14 sont couplés à au moins une broche de configuration de canal CCI et comportent un premier module de contrôle MCI couplé aux premier et deuxième étages de décharge 12a et 12b et configuré pour contrôler leurs décharges, et un deuxième module de contrôle MC2 couplé à l’entrée de contrôle 7EC du convertisseur de puissance électrique 7 et configuré pour délivrer aux moyens de rétroaction 13 le signal de consigne SC de façon à piloter la régulation de la tension d’alimentation V BUSl via les moyens de rétroaction 13.
Le deuxième module de contrôle MC2 comporte un convertisseur numérique-analogique 15 (« digital-analog converter » : DAC en anglais) configuré pour délivre la tension de consigne Vc sous contrôle d’un signal de contrôle SC, et un étage de contrôle 16 configuré pour délivrer au convertisseur numérique-analogique 15 le signal de contrôle SC de façon à piloter la variation du signal de consigne SC.
Lorsque le dispositif récepteur USB 4 (figure 1) demande une puissance d’alimentation inférieure à la tension d’alimentation V BUSl délivrée par le dispositif source USB 2, le dispositif récepteur USB 4 est configuré pour délivrer aux moyens de contrôle 14 du dispositif source USB 2 via la broche de configuration de canal CCI une demande de diminution de la tension d’alimentation V BUSl jusqu’à une tension cible VF.
Le premier module de contrôle MCI est configuré pour décharger le réseau capacitif 9 de façon à diminuer la tension d’alimentation V BUS1 et le deuxième module de contrôle MC2 est configuré pour piloter la régulation de la tension de consigne que doit suivre la tension d’alimentation VBUSl.
A titre d’exemple non limitatif, la tension d’alimentation VBUSl avant la demande de diminution est de 20V et la tension cible est de 5V.
En fonction de la résolution du convertisseur numérique analogique 15, on obtient à sa sortie un pas minimal de variation en tension Vstep (« voltage step » en anglais), correspondant à la variation minimale atteignable par le convertisseur numérique analogique 15, ici par exemple Vstep = 12,5mV. Le temps nécessaire pour effectuer un pas minimal de variation en tension Vstep, autrement dit un pas minimal de variation en temps (« time step » en anglais), est déterminé par un signal d’horloge du contrôleur d’alimentation 10, ici par exemple on a Tstep = l/32768s.
Une solution classique de l’art antérieur consiste à diminuer de façon linéaire la valeur de la tension de consigne Vc que doit suivre la tension d’alimentation V BUSl.
Cela étant, afin de maintenir le fonctionnement des moyens de rétroaction 13, la variation temporelle de la tension de consigne Vc, autrement dit la dérivée par rapport au temps de la tension de consigne Vc, doit être inférieure à la vitesse de variation de la tension d’alimentation V BUSl.
Comme la tension d’alimentation V BUSl continue à diminuer, c’est la tension cible VF qui est critique pour assurer le bon fonctionnement des moyens de rétroaction 13. On a donc dVc VF ~dF< RC où R est la résistance équivalente des résistances de décharge RDI et RD2 du premier étage de décharge 12a et du deuxième étage de décharge 12b et C est la capacité équivalente des condensateurs Cl et C2 du réseau capacitif 9.
Pour le convertisseur dit « Flyback » 7 avec VF = 5V, C = 1000pF et — = 15V/200ms, la résistance équivalente R doit être inférieure à 66 ohms.
Il convient de noter que le convertisseur 7 peut également être une alimentation à découpage ou un convertisseur du type DC/DC dit « Buck » connu de l’homme du métier. Dans un cas où VF = 5V, C = 200pF et — = 15V/200ms , la résistance équivalente R doit être inférieure à 330 ohms.
Avec ces valeurs de la résistance équivalente R, le courant de décharge au début de la décharge du réseau capacitif 9 ainsi que la consommation du dispositif source USB 2 sont élevés.
Ainsi, selon un aspect de l’invention, le contrôleur d’alimentation 10 est configuré pour, en recevant la demande de diminution de la tension d’alimentation VBUSl, décharger le réseau capacitif 9 de façon à diminuer la tension d’alimentation V BUSl, et délivrer au convertisseur de puissance 7 la tension de consigne Vc que doit suivre la tension d’alimentation V BUSl.
La valeur de la tension de consigne Vc est diminuée de façon non-linéaire.
Plus précisément, la valeur de la tension de consigne Vc est diminuée par palier jusqu’à la tension cible VF.
La marche entre deux paliers est fixe. La durée de chaque palier est variable et égale au produit d’une durée fixe par un premier nombre variable.
La marche entre deux paliers est ici le pas minimal de variation en tension Vstep. La durée fixe est ici le pas minimal de variation en temps Tstep.
Le premier nombre variable Nstepl est déterminé en fonction de la durée fixe Tstep, de la tension de consigne Vc courante, et de ladite marche Vstep.
On a par exemple
Tstep * R * C
Nstepl =
Vstep * Vc où le symbole [ 1 représente la notation de la partie entière par excès (« ceiling » en anglais).
Il convient de noter que la tension de consigne diminue en fonction du temps. Par conséquent, le premier nombre variable Nstepl augmente en fonction du temps.
La figure 3 illustre un exemple de variation du premier nombre variable Nstepl en fonction de la tension de consigne Vc.
Lorsque la valeur de la tension de consigne Vc est supérieure à 17V, le premier nombre Nstepl est égal à 3. La valeur du premier nombre Nstepl atteint 10 lorsque la tension de consigne Vc est égale à la tension cible VF, c'est-à-dire 5V.
Comme illustré sur la figure 3, la vitesse de variation de la tension de consigne Vc au début de la décharge du réseau capacitif 9 est plus élevée. Plus précisément, la tension de consigne Vc est diminuée d’un pas minimal de variation en tension Vstep au bout de trois pas minimaux de variation en temps Tstep.
En revanche, la vitesse de variation de la tension de consigne Vc à la fin de la décharge du réseau capacitif 9 est moins élevée, il faut attendre dix pas minimaux de variation en temps Tstep pour avoir une diminution d’un pas minimal de variation en tension Vstep sur la tension de consigne Vc. Autrement, on peut avantageusement avoir un courant de décharge moins important à la fin de la décharge.
De ce fait, une plus grande résistance équivalente R, par exemple de 120 ohms, peut avantageusement être utilisée dans une configuration par exemple avec un convertisseur dit « Flyback », de façon à réduire la consommation du dispositif source USB.
En variante, le deuxième module de contrôle MC2 du dispositif source USB 2 peut comporter (figure 4) au lieu du convertisseur numérique analogique 15, un diviseur de tension 17, connu de l’homme du métier, de façon à délivrer la tension de consigne Vc dont la valeur est sélectionnable parmi une série de valeurs prédéterminées Vp de la tension d’alimentation V BUS1.
Ces valeurs prédéterminées Vp de la tension d’alimentation V_BUS1 comportent par exemple 20V, 15V, 12V, 9V, 5V, conformément à la norme USB 3.1 et la tension cible VF est par exemple aussi sélectionnée dans ces valeurs prédéterminées.
Dans ce cas-là, les moyens de contrôle 10 sont configurés pour diminuer la valeur de la tension de consigne Vc par palier jusqu’à la tension cible VF.
Les paliers correspondent respectivement auxdites valeurs prédéterminée comprises entre la valeur de consigne Vc et la tension cible VF.
Par exemple, pour une demande de diminution de la tension d’alimentation V BUSl de 20V à 9V, il faut faire décroître la valeur de la tension de consigne Vc de 20V à 15V, et puis de 15V à 12V, et enfin de 12V à 9V. Les paliers correspondants sont de 20V, 15V, 12V et 9V.
La durée de chaque palier est variable et égale au produit d’une durée fixe par un deuxième nombre variable.
Autrement dit, la valeur de tension de consigne Vc courante est basculée à la valeur prédéterminée Vci immédiatement inférieure à la tension de consigne Vc courante à la fin de ladite durée.
La durée fixe peut par exemple également être le pas minimal de variation en temps Tstep.
Le deuxième nombre variable Nstep2 est déterminé en fonction de la tension de consigne Vc courante, de la valeur prédéterminée Vci immédiatement inférieure à la tension de consigne Vc courante, et de la durée fixe Tstep.
Le deuxième nombre variable Nstep2 est calculé par exemple comme ci-dessous :
R«C*ln(îS)
Nstep2 =---Tstep où R est la résistance équivalente des résistances de décharge RDI et RD2 du premier étage de décharge 12a et du deuxième étage de décharge 12b et C est la capacité équivalente des condensateurs Cl et C2 du réseau capacitif 9.
Avec par exemple R = 120 ohms, C = 100 pF, on peut trouver sur la figure 5 les valeurs du deuxième nombre variable Nstep2 calculées.
Si la tension de consigne Vc courante est de 20V et la tension cible est de 5V, il faut tout d’abord attendre 1130 pas minimaux de variation en temps Tstep avant de basculer à la valeur prédéterminée Vci immédiatement inférieure à la tension de consigne Vc courante, à savoir à 15V.
Et puis la tension de consigne Vc courante devient 15V et le deuxième nombre variable Nstep 2 est déterminé en fonction de cette valeur de consigne Vc courante, de la valeur prédéterminée Vci immédiatement inférieure à la tension de consigne Vc courante, c'està-dire 12V, et de la durée fixe Tstep. Il faut alors attendre 887 Tstep avant le basculement de la tension de consigne Vc de 15V à 12V.
De la même façon, on attend 1130 Tstep avant le basculement de la tension de consigne Vc de 12V à 9V et enfin 2309 Tstep avant de basculer la tension de consigne Vc de 9V à 5V.
Ainsi, on obtient une régulation non-linéaire de la tension d’alimentation sur une broche d’alimentation de sortie d’un dispositif source USB permettant non seulement d’éviter d’éventuelles sousoscillations de la tension d’alimentation de façon à assurer le bon fonctionnement du dispositif source USB et aussi d’utiliser une plus grande résistance, par exemple 120 ohms au lieu de 66 ohms dans le cas d’un convertisseur dit « Flyback », de façon à économiser la consommation sans apporter des modifications supplémentaires sur la structure du dispositif source USB.
Claims (14)
1. Procédé de gestion de la tension d’alimentation (VBUSl) sur une broche d’alimentation de sortie (VBUS) d’un dispositif source USB (2) supportant le mode de délivrance de puissance USB et couplé à un dispositif récepteur USB (4), le dispositif source USB (2) comprenant un convertisseur de puissance (7) délivrant la tension d’alimentation (VBUSl) et un réseau capacitif (9) couplé au convertisseur de puissance (7), le procédé comprenant en réponse à une demande de diminution de la tension d’alimentation (V BUSl) par le dispositif récepteur USB (4) jusqu’à une tension cible (VF), une décharge du réseau capacitif (9) de façon à diminuer la tension d’alimentation (V BUSl), et une délivrance au convertisseur de puissance (7) d’une tension de consigne (Vc) pour la tension d’alimentation (V BUSl), la valeur de la tension de consigne (Vc) étant diminuée de façon non-linéaire pour maintenir la variation temporelle de la tension de consigne (Vc) inférieure à celle de la tension d’alimentation (V BUSl).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur de la tension de consigne (Vc) est diminuée par palier jusqu’à la tension cible (VF), la marche (Vstep) entre deux paliers voisins étant fixe et la durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe (Tstep) par un premier nombre variable (Nstepl).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel chaque premier nombre variable (Nstepl) est déterminé en fonction de la durée fixe (Tstep), de la tension de consigne (Vc) courante, et de ladite marche (Vstep).
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur de la tension de consigne (Vc) est sélectionnable parmi plusieurs valeurs prédéterminées (Vp) de la tension d’alimentation (V BUSl), la valeur de la tension cible (VF) étant une desdites valeurs prédéterminées (Vp), et la valeur de la tension de consigne (Vc) est diminuée par palier jusqu’à la tension cible (VF), les paliers correspondant respectivement auxdites valeurs prédéterminées comprises entre la valeur de la tension de consigne et la tension cible, la durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe (Tstep) par un deuxième nombre variable (Nstep2), et le deuxième nombre variable (Nstep2) étant déterminé en fonction de la tension de consigne (Vc) courante, de la valeur prédéterminée (Vci) immédiatement inférieure à la tension de consigne (Vc) courante, et d’une durée fixe (Tstep).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les valeurs prédéterminées (Vp) de la tension d’alimentation (VBUSl) comprennent 20V, 15V, 12V, 9V et 5V.
6. Contrôleur de gestion de la tension d’alimentation (V BUSl) sur une broche d’alimentation de sortie (VBUS) d’un dispositif source USB (2) supportant le mode de délivrance de puissance USB et couplé à un dispositif récepteur USB (4), le dispositif source USB (2) comprenant un convertisseur de puissance (7) délivrant la tension d’alimentation (VBUSl) et un réseau capacitif (9) couplé au convertisseur de puissance (7), le contrôleur (10) comprenant des moyens de décharge (12) configurés pour, en réponse à une demande de diminution de la tension d’alimentation (V BUSl) par le dispositif récepteur USB (4) jusqu’à une tension cible (VF), décharger le réseau capacitif (9) de façon à diminuer la tension d’alimentation (VBUSl), et des moyens de contrôle (14) configurés pour, en réponse à ladite demande, délivrer au convertisseur de puissance (7) d’une tension de consigne (Vc) pour la tension d’alimentation (V BUSl), et diminuer la valeur de la tension de consigne (Vc) de façon nonlinéaire pour maintenir la variation temporelle de la tension de consigne (Vc) inférieure à celle de la tension d’alimentation (VBUSl).
7. Contrôleur selon la revendication 6, dans lequel les moyens de contrôle (14) sont configurés pour diminuer par palier jusqu’à la tension cible (VF), la marche (Vstep) entre deux paliers voisins étant fixe et la durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe (Tstep) par un premier nombre variable (Nstepl).
8. Contrôleur selon la revendication 7, dans lequel les moyens de contrôle (14) sont en outre configurés pour déterminer le premier nombre variable (Nstepl) en fonction de la durée fixe (Tstep), de la tension de consigne (Vc) courante, et de ladite marche (Vstep).
9. Contrôleur selon la revendication 6, dans lequel la valeur de la tension de consigne (Vc) est sélectionnable parmi plusieurs valeurs prédéterminées (Vp) de la tension d’alimentation (V BUSl), la valeur de la tension cible (VF) étant une des valeurs prédéterminées (Vp) de la tension d’alimentation (V BUSl), et les moyens de contrôle (14) sont configurés pour diminuer la valeur de la tension de consigne (Vc) par palier jusqu’à la tension cible (VF), les paliers correspondant respectivement auxdites valeurs prédéterminées (Vp) comprises entre la valeur de la tension de consigne et la tension cible, la durée de chaque palier étant égale au produit d’une durée fixe (Tstep) par un deuxième nombre variable (Nstep2), et les moyens de contrôle (14) étant en outre configurés pour déterminer le deuxième nombre variable (Nstep2) en fonction de la tension de consigne (Vc) courante, de la valeur prédéterminée (Vci) immédiatement inférieure à la tension de consigne (Vc) courante, et d’une durée fixe (Tstep).
10. Contrôleur selon la revendication 9, dans lequel les valeurs prédéterminées (Vp) de la tension d’alimentation comprennent 20V, 15V, 12V, 9V et 5V.
11. Contrôleur selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, réalisé de façon intégré.
12. Dispositif source USB supportant le mode de délivrance de puissance USB comprenant au moins un contrôleur (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 11.
13. Dispositif selon la revendication 12, est un dispositif source USB type C.
14. Appareil électronique, tel que téléphone portable cellulaire, tablette, ou ordinateur portable, comprenant au moins un dispositif (2) selon la revendication 12 ou 13.
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|---|---|---|---|---|
| CN114172224A (zh) * | 2020-09-11 | 2022-03-11 | 深圳英集芯科技股份有限公司 | 快充保护电路、快充芯片和快充供电设备 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11018576B2 (en) | 2017-08-25 | 2021-05-25 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Method and device for decreasing the power supply voltage of a c-type USB receiver device supporting a USB power delivery mode |
| FR3080195A1 (fr) * | 2018-04-17 | 2019-10-18 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Procede et controleur de gestion de la tension d'alimentation de sortie d'un dispositif source usb supportant le mode de delivrance de puissance usb |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8860595B1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-14 | Fairchild Semiconductor Corporation | Scalable voltage ramp control for power supply systems |
| US20140369085A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Rohm Co., Ltd. | Power delivery device and control method of the same |
| WO2015054539A1 (fr) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Dialog Semiconductor Inc. | Protocole pour la communication entre un côté secondaire et un côté primaire de convertisseurs de puissance à découpage isolés |
| US20170358994A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-12-14 | Sanken Electric Co., Ltd. | Switching power supply device changing output voltage setting and integrated circuit for switching power supply device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538535B2 (en) * | 2006-01-13 | 2009-05-26 | Dell Products L.P. | Error voltage ripple compensation to extend bandwidth of a feedback loop in a DC-to-DC converter |
| CN104951416A (zh) * | 2014-03-25 | 2015-09-30 | 瑞昱半导体股份有限公司 | 通用串行总线集线器、其控制模块以及其控制方法 |
| US10063073B2 (en) * | 2014-05-21 | 2018-08-28 | Dialog Semiconductor Inc. | USB power converter with bleeder circuit for fast correction of output voltage by discharging output capacitor |
| JP6382065B2 (ja) * | 2014-10-24 | 2018-08-29 | ローム株式会社 | Ｕｓｂ給電装置、それを用いた電子機器、ｕｓｂ給電装置の制御方法 |
| JP6596447B2 (ja) * | 2015-01-26 | 2019-10-23 | ローム株式会社 | 給電装置およびその制御回路、受電装置およびその制御回路、それを用いた電子機器および充電アダプタ、異常検出方法 |
| JP6554308B2 (ja) * | 2015-04-17 | 2019-07-31 | ローム株式会社 | バスコントローラおよび電源装置、電源アダプタ |
| DE112015006693T5 (de) * | 2015-07-15 | 2018-03-29 | Dialog Semiconductor (UK) Ltd. | Leistungswandler mit adaptiven Ausgangsspannungen |
| FR3080195A1 (fr) * | 2018-04-17 | 2019-10-18 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Procede et controleur de gestion de la tension d'alimentation de sortie d'un dispositif source usb supportant le mode de delivrance de puissance usb |
-
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- 2018-04-17 FR FR1853349A patent/FR3080195A1/fr not_active Ceased
-
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- 2019-04-16 CN CN201910303206.4A patent/CN110391731B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8860595B1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-14 | Fairchild Semiconductor Corporation | Scalable voltage ramp control for power supply systems |
| US20140369085A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Rohm Co., Ltd. | Power delivery device and control method of the same |
| WO2015054539A1 (fr) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Dialog Semiconductor Inc. | Protocole pour la communication entre un côté secondaire et un côté primaire de convertisseurs de puissance à découpage isolés |
| US20170358994A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-12-14 | Sanken Electric Co., Ltd. | Switching power supply device changing output voltage setting and integrated circuit for switching power supply device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114172224A (zh) * | 2020-09-11 | 2022-03-11 | 深圳英集芯科技股份有限公司 | 快充保护电路、快充芯片和快充供电设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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