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EP1315061A1 - Contrôleur d'alimentation pour circuit électronique, composant et dispositif correspondants - Google Patents

Contrôleur d'alimentation pour circuit électronique, composant et dispositif correspondants Download PDF

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Publication number
EP1315061A1
EP1315061A1 EP02364038A EP02364038A EP1315061A1 EP 1315061 A1 EP1315061 A1 EP 1315061A1 EP 02364038 A EP02364038 A EP 02364038A EP 02364038 A EP02364038 A EP 02364038A EP 1315061 A1 EP1315061 A1 EP 1315061A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
reference voltage
vcc
vbgap
controller according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02364038A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Messager
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microchip Technology Nantes SAS
Original Assignee
Atmel Nantes SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atmel Nantes SA filed Critical Atmel Nantes SA
Publication of EP1315061A1 publication Critical patent/EP1315061A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit

Definitions

  • the field of the invention is that of electronic circuits. More specifically, the invention relates to the electrical supply of such circuits, and in particular the control of the supply voltage delivered.
  • a disadvantage of this technique is that, if it proves effective for slow feed rises, however it does not work in the case of rapid feed rises. Indeed, in this case, the module output "bandgap" can remain at 0V when the supply voltage VCC has already reached, for example, 2 V. Comparator 13 therefore releases the RESET command, although that the supply voltage has not yet reached the desired nominal value.
  • this technique is not suitable for circuits using a fine technology (0.35 ⁇ m for example) which does not support feeding greater than a determined threshold (for example 4 V).
  • the invention particularly aims to overcome these drawbacks of the state art.
  • one objective is to provide a power controller for electronic circuit, which works efficiently and reliably to prevent circuit operation as long as the supply voltage has not reached a threshold value, in all conditions, and in particular that the climbs feed are slow or fast.
  • Another object of the invention is to provide such a controller power supply, which is simple, inexpensive and easy to produce and implement.
  • an objective of the invention is to provide such a controller, of which all of the constituents can be produced using the same technology, and especially a technology finish.
  • the invention also aims to provide such a controller power supply that can work at low voltages, compared to art previous (and for example less than 2.4 V).
  • a power supply controller of an electronic circuit delivering a supply voltage (VCC) and preventing operation of said circuit, at using a RESET signal, when said supply voltage is less than a first predetermined threshold
  • said controller comprising a first comparator (C2) comparing a voltage proportional to said voltage supply to a reference voltage and activating said reset signal, when said voltage proportional to said supply voltage is lower at said reference voltage, and a “bandgap” module delivering a voltage of main reference (VBGAP).
  • the controller comprises reference means preliminary, immediately delivering a preliminary reference voltage (V09), lower than said main reference voltage, but not very precise, and control means receiving said preliminary reference voltage (V09) and the main reference voltage (VBGAP), and systematically activating said reset signal (RESET) as long as said main reference voltage (VBGAP) has not reached a second predetermined threshold.
  • said control means comprise means for selecting a reference voltage (VREF) for said first comparator (C2), between said preliminary reference voltage (V09) and said main reference voltage (VBGAP), said preliminary reference voltage (V09) being selected as long as said main reference voltage (VBGAP) has not reached said second predetermined threshold.
  • VREF reference voltage
  • the power controller also includes a module for regulation, delivering a regulated supply voltage (VCC) to said circuit, which advantageously takes account of said reference voltage (VREF).
  • VCC regulated supply voltage
  • the reference voltage is chosen from the two references available, and switched to the main reference voltage as soon as possible.
  • said supply voltage regulated (VCC) also supplies said “bandgap” module. This allows to realize the latter in a finer technology, and make it work at lower voltages.
  • said means control units issue a command to said regulation means, controlling means for amplifying said regulated supply voltage (VCC) to a third predetermined threshold, as long as said main reference voltage has not not reached said first predetermined threshold.
  • VCC regulated supply voltage
  • the gain is temporarily increased, as long as the voltage is used.
  • preliminary reference to take into account the fact that it is weaker and to obtain despite this, an acceptable supply voltage.
  • said reference means preliminary include a diode-mounted transistor.
  • said control means comprise a second comparator (C1) supplied by said preliminary reference voltages (V09) and main (VBGAP) and supplying an inverter (INV) driving a transistor (TP1) intended to force said reset signal (RESET).
  • C1 supplied by said preliminary reference voltages (V09) and main (VBGAP) and supplying an inverter (INV) driving a transistor (TP1) intended to force said reset signal (RESET).
  • said selection means comprise two transistors, respectively receiving said preliminary reference voltages (V09) and main (VBGAP) and controlled respectively by the output of said second comparator (C1) and the output of said inverter (INV).
  • said means of regulation comprise an amplifier (AOP) delivering said supply voltage regulated (VCC) and supplied on the one hand by said reference voltage (VREF) and secondly by a divider bridge on which said regulated supply voltage (VCC) is looped back.
  • AOP amplifier
  • VCC supply voltage regulated
  • VREF reference voltage
  • VCC regulated supply voltage
  • said limiting means comprise a transistor mounted so as to short-circuit part of said dividing bridge.
  • the invention also relates to electronic components and devices electronics comprising, or cooperating with, at least one controller power supply as described above.
  • FIG. 3 illustrates the general principle of the invention, in the form of a simplified block diagram.
  • the main objective of a controller is to prevent the powered circuit from starting to work before that the supply voltage has reached a predetermined sufficient value. so that this is not the case, the controller issues a RESET command to the circuit 31, which forces it into re-initialization mode.
  • the controller according to the invention always includes a "bandgap" module 32, of known structure, designed to deliver a reference voltage main stable VBGAP.
  • Control means 33 direct it towards a comparator C2 34, which also receives a voltage 35 representative of the circuit supply voltage. As long as the latter is lower than the voltage reference, comparator 34 provides a RESET command 31.
  • the control means 33 act directly (37) on the control 31 RESET, as long as the "bandgap" module 32 has not started.
  • the controller also comprises regulation means 38, which supply the supply voltage VCC (for example 3V) to the circuit. These means 38 take into account the VREF voltage to regulate the power supply.
  • VCC supply voltage
  • the "bandgap" module 32 is powered by the VCC voltage (and not, conventionally, by the battery voltage VBAT), which allows it to operate at lower voltages, and with thinner transistors.
  • control module 33 delivers to the regulation means 38 a gain modification command 39, which acts on means 30 amplification of the regulated voltage, as long as VBGAP has not reached its value operating minimum.
  • the immediate reference V09 is obtained using a transistor 41 mounted diode and connected to the battery (VBAT, of the order of 2.5 V to 5.5 V), via a resistor 42, for example 1M ⁇ .
  • This transistor therefore delivers a voltage V09 lower than the "bandgap" voltage, of the order of 0.9 V. It can vary by 0.6 V at 1 V depending on the technology, the supply voltage and the temperature in particular.
  • This preliminary reference V09 is present from the start whatever the feed rise time. It will serve as a preliminary reference to regulation means 43, for delivering the VCC voltage of 3V.
  • This output voltage VCC also supplies the “bandgap” module 44. It is therefore not supplied directly by the battery voltage VBAT but, like the rest of the circuit, by VCC. He therefore sees only 3V at most. In Consequently, it can be achieved using thin oxide transistors, plus performing.
  • the minimum operating voltage of this new "bandgap" module is thus 1.6 V, instead of 2.4 V.
  • a C1 45 comparator makes it possible to compare the output of the "bandgap" module (VBGAP) and the preliminary reference V09.
  • VBGAP exceeds preliminary reference V09, i.e. when VCC is greater than 1.6 V and there has been enough time for the "bandgap" module 44 initializes
  • the reference voltage VREF is VBGAP. Beforehand, she corresponds to V09.
  • VBGAP As soon as VBGAP is taken as a reference, the regulatory means 43 regulate 2.4 times VBGAP, and therefore stabilize around 3 V.
  • VREF feeds a C2 49 comparator, which compares VREF to part of VCC, delivered by a divider bridge comprising two resistors 410 and 411 of 100 k ⁇ and 96 k ⁇ respectively.
  • the output of comparator C2 49 acts on the RESET 412 command.
  • the comparator 49 releases the RESET command 412 only when VCC / 2 is greater than VREF, i.e. VCC> 2.55 V.
  • comparator 49 takes over, for whether or not to release RESET 412 depending on the VCC power level, therefore precisely.
  • means are provided for modification of the multiplying factor of the regulation means 43.
  • VREF V09
  • this controller uses it as a reference and generates approximately 3 V, the gain being compensated by transistor 414. This voltage allows the "bandgap" module 44 to start. Meanwhile, RESET 412 is forced to VCC.
  • the regulator 43 uses VBGAP as a reference and generates 3 V.
  • the comparator C1 45 releases the RESET and it is the comparator C2 49 which controls the latter and which will only release it when VCC> 2.55 V.
  • V09 is present quickly.
  • the regulator is trying to generate VCC at around 3 V as soon as VBAT is sufficient for it to function.
  • the "bandgap" module is powered by VCC and puts a little time before starting.
  • VBGAP VBGAP> V09
  • PASS allows the regulator to take as VBGAP reference instead of V09 and VCC will then be precisely regulated from "bandgap" module.
  • VBGAP As long as VBGAP ⁇ V09 the RESET is blocked at VCC. So the circuit complete supplied with VCC remains under RESET. In this case of rapid rise, VCC> 2.55 V when the bandgap exceeds V09, and the RESET is released as soon as that PASS switches.
  • VBGAP 1.16 V as long as VCC> 1.6 V.
  • FIGS 6A and 6B present a simulation of a climb slow power, 1 ms duration.
  • V09 is present again from the start.
  • VCC VBAT as long as VBAT ⁇ 3 V.
  • VBGAP the comparator C1 switches, as well as PASS, and the new regulator reference becomes VBGAP.
  • the RESET is then no longer controlled by the comparator C1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

L'invention concerne un contrôleur d'alimentation d'un circuit électronique, délivrant une tension d'alimentation (VCC) et empêchant le fonctionnement dudit circuit, à l'aide d'un signal de remise à zéro (RESET), lorsque ladite tension d'alimentation est inférieure à un premier seuil prédéterminé, ledit contrôleur comprenant un premier comparateur (C2) comparant une tension proportionnelle à ladite tension d'alimentation à une tension de référence et activant ledit signal de remise à zéro, lorsque ladite tension proportionnelle à ladite tension d'alimentation est inférieure à ladite tension de référence, et un module « bandgap » délivrant une tension de référence principale (VBGAP). Le contrôleur comprend des moyens de référence préliminaire, délivrant immédiatement une tension de référence préliminaire (V09), inférieure à ladite tension de référence principale, et des moyens de contrôle recevant ladite tension de référence préliminaire (V09) et la tension de référence principale (VBGAP), et activant systématiquement ledit signal de remise à zéro (RESET) tant que ladite tension de référence principale (VBGAP) n'a pas atteint un deuxième seuil prédéterminé. <IMAGE>

Description

Le domaine de l'invention est celui des circuits électroniques. Plus précisément, l'invention concerne l'alimentation électrique de tels circuits, et en particulier le contrôle de la tension d'alimentation délivrée.
Les circuits micro-électroniques sont conçus pour fonctionner à une tension d'alimentation nominale donnée (par exemple VCC = 5 V). Ils peuvent bien sûr fonctionner dans une plage de tension prédéterminée, autour de cette valeur nominale. En revanche, leur bon fonctionnement ne peut pas être garanti en dehors de cette plage. Par exemple, une mémoire alimentée à une tension trop faible (par exemple VCCMIN = 2,55 V) pourra avoir un comportement aléatoire, induisant des opérations de lecture et/ou d'écriture non souhaitée.
Il est donc nécessaire de surveiller l'alimentation du circuit, et de n'autoriser son fonctionnement que lorsque la tension d'alimentation se situe dans la plage souhaitée (par exemple VCC > 2,55 V). Ainsi, le circuit ne fonctionne que lorsqu'il est réellement capable de fonctionner sans commettre d'erreur. En dessous de cette tension d'alimentation minimale, le circuit est forcé en mode de ré-initialisation (RESET).
Ceci est le rôle du contrôleur d'alimentation.
De façon connue, pour connaítre de façon précise la tension d'alimentation vcc délivrée à un circuit, on compare généralement une partie de cette tension VCC, à la sortie d'un module de référence de tension, selon le principe illustré en figure 1.
Le module "bangdap" 11 est un module à base de transistors pnp, qui délivre une tension de référence précise Vref (par exemple Vref = 1,25 V). Un pont résistif 12, formé de deux résistances R1 et R2 (valant par exemple chacune 100 kΩ) délivre une fraction de VCC (dans l'exemple décrit : VCC/2). Ces deux tensions sont dirigées vers un comparateur 13, qui délivre une commande de RESET dès que VCC/2 ≤ Vref. On obtient donc un "RESET" dès que VCC/2 ≤ 2,5 V.
Un inconvénient de cette technique est que, si elle s'avère efficace pour des montées d'alimentation lentes, elle ne fonctionne en revanche pas dans le cas de montées d'alimentation rapides. En effet, dans ce cas, la sortie du module "bandgap" peut rester à 0V alors que la tension d'alimentation VCC a déjà atteint, par exemple, 2 V. Le comparateur 13 relâche donc la commande de RESET, bien que la tension d'alimentation n'a pas encore atteint la valeur nominale souhaitée.
Pour pallier ce problème, on a pensé à ajouter au contrôleur un circuit RC 21 sur la tension d'alimentation VCC, comme cela est illustré en figure 2. Ce circuit RC permet de forcer la commande de RESET pour des montées rapides, en attendant que le dispositif de la figure 1 ne prenne le relais.
Cependant, cette technique n'est pas fiable à 100 %. En fonction de la pente de montée d'alimentation, du niveau de la tension d'alimentation VCC, de la température et/ou de la technologie utilisée, il arrive que le circuit RC 21 relâche la commande de RESET alors que la partie du détecteur de la figure 1 ne fonctionne pas encore.
En outre, cette technique n'est pas adaptée aux circuits utilisant une technologie fine (0,35 µm par exemple) qui ne supporte pas une alimentation supérieure à un seuil déterminé (par exemple 4 V).
Ainsi, si on considère un circuit devant pouvoir fonctionner avec une tension de batterie (VBAT) comprise entre 2,5 V et 5,5 V, alors que la technologie ne supporte pas plus de 4 V, on insère un régulateur en interne (à partir d'un module "bandgap"), qui alimentera le reste du circuit en 3 V. En revanche, tous les éléments, connectés à VBAT devront être réalisés avec des transistors supportant 5,5 V. Il mettront donc en oeuvre un oxyde épais, plus large (par exemple 0,6 µm) et moins performant. C'est notamment le cas du module "bandgap" et du régulateur 3V.
Ceci implique que le module "bandgap" ne fonctionne qu'à partir d'une tension minimum de 2,4 V, par exemple, alors qu'avec des transistors 3V il aurait fonctionné dès 1,6 V. Avec un tel dispositif, dans le cas d'une montée lente de l'alimentation jusqu'à 2,3 V, le circuit RC 21 relâche la commande de RESET alors que le module "bandgap" est toujours à 0 V, puisqu'il reçoit une tension inférieure (2,3 V) à sa tension minimale de fonctionnement (2,4 V).
A nouveau, le comparateur 12 relâche la commande de RESET (puisqu'il voit VCC/2 = 1,15 V > 0 V), alors que la tension d'alimentation VCC n'a pas atteint 2,55 V.
En outre, selon cette technique, il n'est pas possible de contrôler des tensions inférieures à 2,4 V, car le module "bandgap" ne fonctionne plus.
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'état de l'art.
Plus précisément, un objectif est de fournir un contrôleur d'alimentation pour circuit électronique, qui fonctionne de façon efficace et fiable pour empêcher le fonctionnement du circuit tant que la tension d'alimentation n'a pas atteint une valeur seuil, dans toutes les conditions, et en particulier que les montées d'alimentation soient lentes ou rapides.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel contrôleur d'alimentation, qui soit simple, peu coûteux et aisé à réaliser et à mettre en oeuvre. Notamment, un objectif de l'invention est de fournir un tel contrôleur, dont l'ensemble des constituants peut être réalisé dans une même technologie, et en particulier une technologie finir.
L'invention a également pour objectif de fournir un tel contrôleur d'alimentation qui puisse travailler à des tensions faibles, par rapport à l'art antérieur (et par exemple inférieures à 2,4 V).
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaítront par la suite, sont atteints à l'aide d'un contrôleur d'alimentation d'un circuit électronique, délivrant une tension d'alimentation (VCC) et empêchant le fonctionnement dudit circuit, à l'aide d'un signal de remise à zéro (RESET), lorsque ladite tension d'alimentation est inférieure à un premier seuil prédéterminé, ledit contrôleur comprenant un premier comparateur (C2) comparant une tension proportionnelle à ladite tension d'alimentation à une tension de référence et activant ledit signal de remise à zéro, lorsque ladite tension proportionnelle à ladite tension d'alimentation est inférieure à ladite tension de référence, et un module « bandgap » délivrant une tension de référence principale (VBGAP).
Selon l'invention, le contrôleur comprend des moyens de référence préliminaire, délivrant immédiatement une tension de référence préliminaire (V09), inférieure à ladite tension de référence principale, mais peu précise, et des moyens de contrôle recevant ladite tension de référence préliminaire (V09) et la tension de référence principale (VBGAP), et activant systématiquement ledit signal de remise à zéro (RESET) tant que ladite tension de référence principale (VBGAP) n'a pas atteint un deuxième seuil prédéterminé.
Ainsi, tant que la tension de référence principale n'est pas disponible, que la montée d'alimentation soit lente ou rapide, on dispose de moyens permettant de garantir que la commande de RESET est activée, et donc qu'il n'y aura pas de fonctionnement aléatoire du circuit, dû à une trop faible tension d'alimentation.
De façon préférentielle, lesdits moyens de contrôle comprennent des moyens de sélection d'une tension de référence (VREF) pour ledit premier comparateur (C2), entre ladite tension de référence préliminaire (V09) et ladite tension de référence principale (VBGAP), ladite tension de référence préliminaire (V09) étant sélectionnée tant que ladite tension de référence principale (VBGAP) n'a pas atteint ledit deuxième seuil prédéterminé.
Le contrôleur d'alimentation comprend également un module de régulation, délivrant une tension d'alimentation régulée (VCC) audit circuit, qui tient compte avantageusement de ladite tension de référence (VREF).
En d'autres termes, la tension de référence est choisie parmi les deux références disponibles, et basculée sur la tension de référence principale dès que possible.
Selon un aspect avantageux de l'invention, ladite tension d'alimentation régulée (VCC) alimente également ledit module « bandgap ». Cela permet de réaliser ce dernier dans une technologie plus fine, et de le faire fonctionner à des tensions plus faibles.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits moyens de contrôle délivrent une commande auxdits moyens de régulation, contrôlant des moyens d'amplification de ladite tension d'alimentation régulée (VCC) à un troisième seuil prédéterminé, tant que ladite tension de référence principale n'a pas atteint ledit premier seuil prédéterminé.
Ainsi, on augmente temporairement le gain, tant qu'on utilise la tension de référence préliminaire, pour tenir compte du fait qu'elle est plus faible et obtenir malgré tout une tension d'alimentation acceptable.
Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdits moyens de référence préliminaire comprennent un transistor monté en diode.
Avantageusement, lesdits moyens de contrôle comprennent un second comparateur (C1) alimenté par lesdites tensions de référence préliminaire (V09) et principale (VBGAP) et alimentant un inverseur (INV) pilotant un transistor (TP1) prévu pour forcer ledit signal de remise à zéro (RESET).
De façon préférentielle, lesdits moyens de sélection comprennent deux transistors, recevant respectivement lesdites tensions de référence préliminaire (V09) et principale (VBGAP) et pilotés respectivement par la sortie dudit deuxième comparateur (C1) et la sortie dudit inverseur (INV).
Selon une caractéristique avantageuse, lesdits moyens de régulation comprennent un amplificateur (AOP) délivrant ladite tension d'alimentation régulée (VCC) et alimenté d'une part par ladite tension de référence (VREF) et d'autre part par un pont diviseur sur lequel ladite tension d'alimentation régulée (VCC) est rebouclée.
Préférentiellement, lesdits moyens de limitation comprennent un transistor monté de façon à court-circuiter une partie dudit pont diviseur. L'invention concerne également les composants électroniques et les dispositifs électroniques comprenant, ou coopérant avec, au moins un contrôleur d'alimentation tel que décrit ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
  • les figures 1 et 2, déjà commentées en préambule, présentant deux techniques connues de détection d'alimentation, respectivement sans et avec circuit RC ;
  • la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un contrôleur d'alimentation selon l'invention ;
  • la figure 4 présente de façon plus détaillée un mode de réalisation du contrôle de la figure 3,
  • les figures 5A à 7B illustrent différentes simulations de fonctionnement du contrôleur de la figure 4, respectivement :
    • figures 5A et 5B : montée d'alimentation rapide ;
    • figures 6A et 6B : montée d'alimentation lente ;
    • figures 7A et 7B : chute d'alimentation.
La figure 3 illustre le principe général de l'invention, sous la forme d'un schéma fonctionnel simplifié.
Comme expliqué en préambule, l'objectif principal d'un contrôleur d'alimentation est d'éviter que le circuit alimenté ne commence à travailler avant que la tension d'alimentation ait atteint une valeur suffisante prédéterminée. Tant que cela n'est pas le cas, le contrôleur délivre au circuit une commande de RESET 31, qui le force en mode de ré-initialisation.
Le contrôleur selon l'invention comprend toujours un module "bandgap" 32, de structure connue en soi, prévu pour délivrer une tension de référence principale stable VBGAP. Des moyens de contrôle 33 dirigent celle-ci vers un comparateur C2 34, qui reçoit par ailleurs une tension 35 représentative de la tension d'alimentation du circuit. Tant que cette dernière est inférieure à la tension de référence, le comparateur 34 fournit une commande 31 de RESET.
Pour pallier les inconvénients de l'art antérieur, on prévoit en outre une référence immédiate 36, délivrant sans délai une tension de référence préliminaire V09, qui peut être peu précise, mais qui est disponible instantanément, avant que le module "bandgap" soit actif.
Les moyens de contrôle 33 sont conçus pour sélectionner, en tant que tension de référence VREF, soit la tension V09, soit la tension VBGAP, selon que cette dernière est ou non suffisante, par exemple selon la règle : VREF = MAX(V09, VBGAP). Ainsi, durant la phase de montée en tension, on remplace temporairement VBGAP par une autre tension, immédiatement disponible.
Les moyens de contrôle 33 agissent directement (37) sur la commande 31 de RESET, tant que le module "bandgap" 32 n'a pas démarré.
Le contrôleur comprend par ailleurs des moyens 38 de régulation, qui délivrent la tension d'alimentation VCC (par exemple 3V) au circuit. Ces moyens 38 tiennent compte de la tension VREF pour réguler l'alimentation.
Selon un aspect particulier de l'invention, le module "bandgap" 32 est alimenté par la tension VCC (et non, classiquement, par la tension de batterie VBAT), ce qui lui permet de fonctionner à des tensions plus basses, et avec des transistors moins épais.
Par ailleurs, le module de contrôle 33 délivre aux moyens de régulation 38 une commande 39 de modification de gain, qui agit sur des moyens 30 d'amplification de la tension régulée, tant que VBGAP n'a pas atteint sa valeur minimale de fonctionnement.
On présente maintenant un mode de mise en oeuvre particulier de ce contrôleur d'alimentation, illustré par la figure 4.
La référence immédiate V09 est obtenue à l'aide d'un transistor 41 monté en diode et relié à la batterie (VBAT, de l'ordre de 2,5 V à 5,5 V), via une résistance 42, par exemple de 1MΩ. Ce transistor délivre donc une tensionV09 inférieure à la tension de "bandgap", de l'ordre de 0,9 V. Elle peut varier de 0,6 V à 1 V en fonction de la technologie, de la tension d'alimentation et de la température notamment.
Cette référence préliminaire V09 est présente dès le début quel que soit le temps de montée de l'alimentation. Elle va servir de référence préliminaire aux moyens de régulation 43, pour délivrer la tension VCC de 3V.
Ces moyens de régulation 43 sont assimilables à un multiplieur de tension par un facteur 2,4 (3 V/1,25 V = 2,4). Avec la référence préliminaire VREF a 0,9 V, ils génèrent donc 2,16 V. Ils comprennent un amplificateur opérationnel 431, dont la sortie délivre la tension VCC, via un transistor 432. Cette sortie est rebouclée sur son entrée "moins", via une résistance 433 de 910 kΩ.
Cette tension de sortie VCC alimente par ailleurs le module "bandgap" 44. Il n'est donc pas alimenté directement par la tension de batterie VBAT mais, comme le reste du circuit, par VCC. Il ne voit donc que 3V au maximum. En conséquence, il peut être réalisé à l'aide de transistors à oxyde mince, plus performants.
La tension minimum de fonctionnement de ce nouveau module "bandgap" est ainsi 1,6 V, au lieu de 2,4 V.
Un comparateur C1 45 permet de comparer la sortie du module "bandgap" (VBGAP) et la référence préliminaire V09. Lorsque la référence principale VBGAP dépasse la référence préliminaire V09, c'est-à-dire lorsque VCC est supérieure à 1,6 V et qu'il y a eu assez de temps pour que le module "bandgap" 44 s'initialise, la tension de référence VREF est VBGAP. Au préalable, elle correspond à V09.
Pour cela, la sortie du comparateur 45 agit sur deux pass-transistors 46 et 47, de la façon suivante :
  • directement sur le transistor 46, qui délivre V09 ;
  • via un inverseur 48 sur le transistor 47, qui délivre VBGAP.
Dès que VBGAP est pris comme référence, les moyens de régulation 43 régulent 2,4 fois VBGAP, et se stabilisent donc autour de 3 V.
Selon l'invention, VREF est donc égale au début à V09, puis à VBGAP, dès que celle-i dépasse V09, soit : VREF = MAX (V09, VBGAP).
VREF alimente un comparateur C2 49, qui compare VREF à une partie de VCC, délivrée par un pont diviseur comprenant deux résistances 410 et 411 de respectivement 100 kΩ et 96 kΩ. La sortie du comparateur C2 49 agit sur la commande de RESET 412.
Ainsi, le comparateur 49 relâche la commande de RESET 412 uniquement lorsque VCC/2 est supérieure à VREF, soit VCC > 2,55 V.
Une sécurité supplémentaire bloque la commande de RESET 412, via un transistor 413 contrôlé par l'inverse (PASS) de la sortie du comparateur 45. Ainsi, tant que le comparateur 45 n'a pas commuté sur la tension VBGAP, le RESET est forcé.
Lorsque VREF = VBGAP, c'est le comparateur 49 qui prend le relais, pour relâcher ou non le RESET 412 en fonction du niveau d'alimentation VCC, donc de façon précise.
Selon un aspect particulier de l'invention, on prévoit des moyens de modification du facteur mulitplicateur des moyens de régulation 43. Pour cela, tant que VREF = V09, on court-circuite la résistance 435, lorsque la sortie du comparateur 45 est active, c'est-à-dire que VREF = V09.
Ainsi, il est possible de générer une tension d'alimentation proche de 3 V dès que possible, de façon à être certain que le module "bandgap" 44 démarre même si V09 vaut seulement 0,6 V (dans le cas contraire, c'est-à-dire en l'absence du transistor 414, 0,6 V x 2,4 = 1,44 V : le module "bandgap" pourrait ne pas démarrer avec une telle tension d'alimentation).
Le fonctionnement général de ce contrôleur est donc le suivant : lors de la montée de la tension d'alimentation VBAT, la tension V09 est présente dès le début. Le régulateur 43 s'en sert comme référence et génère environ 3 V, le gain étant compensé par le transistor 414. Cette tension permet au module "bandgap" 44 de démarrer. Pendant ce temps, le RESET 412 est forcé à VCC.
Lorsque le module "bandgap" fonctionne (donc VBGAP > V09), le régulateur 43 se sert alors de VBGAP comme référence et génère 3 V. Le comparateur C1 45 relâche le RESET et c'est le comparateur C2 49 qui contrôle ce dernier et qui ne le relâchera que lorsque VCC > 2,55 V.
Les figures 5A et 5B présentent une simulation des différentes tensions VBAT, V09, VBGAP, VCC, RESET (figure 5A) et REF, PASS (figure 5B), dans le cas d'une montée d'alimentation rapide de 10µs. (fonctionnelle même à 100 ns), avec VBGAP = 1,16 V au lieu de 1,25 V, et donc un facteur régulateur de 2,6 au lieu de 2,4.
On constate que V09 est présent rapidement. Le régulateur essaie de générer VCC à environ 3 V dès que VBAT est suffisant pour qu'il puisse fonctionner. Le module "bandgap" se trouve alimenté par VCC et met un peu de temps avant de démarrer.
Lorsque VBGAP > V09, PASS permet au régulateur de prendre comme référence VBGAP au lieu de V09 et VCC sera alors régulé précisément à partir du module "bandgap".
Tant que VBGAP < V09 le RESET est bloqué à VCC. Donc le circuit complet alimenté en VCC reste sous RESET. Dans ce cas de montée rapide, VCC > 2,55 V lorsque le "bandgap" dépasse V09, et le RESET est relâché dès que PASS commute.
Ensuite, VBGAP = 1,16 V tant que VCC > 1,6 V.
On peut alors vérifier des tensions d'alimentation jusqu'à 1,6 V, en modifiant le rapport R1/R2 des résistances 410 et 411.
Les figures 6A et 6B présentent quant à elles une simulation d'une montée d'alimentation lente, d'une durée de 1 ms. V09 est à nouveau présent dès le début. Le régulateur essaie de générer environ 3 V mais VBAT est encore insuffisant pour cela. Donc VCC = VBAT tant que VBAT < 3 V. Dès que VCC est suffisant (environ 1,5 V), le module "bandgap" 44 fonctionne. Lorsque VBGAP > V09, le comparateur C1 commute, ainsi que PASS, et la nouvelle référence du régulateur devient VBGAP.
Le RESET n'est alors plus contrôlé par le comparateur C1. En revanche, le comparateur C2 compare VCC/2 et VREF (= VBGAP) et maintient le circuit sous RESET tant que VCC reste inférieure à 2,55 V.
Ensuite, lorsque VBAT augmente au-delà de 3 V, le régulateur 43 remplit son rôle et délivre de façon précise VCC = 3 V.
De même, il est possible de contrôler les chutes d'alimentation jusqu'à un VCC minimum pour que le module "bandgap" fonctionne, c'est-à-dire 1,6 V, ainsi que cela est illustré par les figures 6A et 6B, qui présentent une chute d'alimentation avec détection à 2,55 V.

Claims (12)

  1. Contrôleur d'alimentation d'un circuit électronique, délivrant une tension d'alimentation (VCC) et empêchant le fonctionnement dudit circuit, à l'aide d'un signal de remise à zéro (RESET), lorsque ladite tension d'alimentation est inférieure à un premier seuil prédéterminé,
    ledit contrôleur comprenant un premier comparateur (C2) comparant une tension proportionnelle à ladite tension d'alimentation à une tension de référence et activant ledit signal de remise à zéro, lorsque ladite tension proportionnelle à ladite tension d'alimentation est inférieure à ladite tension de référence, et un module « bandgap » délivrant une tension de référence principale (VBGAP),
    caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de référence préliminaire, délivrant immédiatement une tension de référence préliminaire (V09), inférieure à ladite tension de référence principale,
    et des moyens de contrôle recevant ladite tension de référence préliminaire (V09) et la tension de référence principale (VBGAP), et activant systématiquement ledit signal de remise à zéro (RESET) tant que ladite tension de référence principale (VBGAP) n'a pas atteint un deuxième seuil prédéterminé.
  2. Contrôleur d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle comprennent des moyens de sélection d'une tension de référence (VREF) pour ledit premier comparateur (C2), entre ladite tension de référence préliminaire (V09) et ladite tension de référence principale (VBGAP),
    ladite tension de référence préliminaire (V09) étant sélectionnée tant que ladite tension de référence principale (VBGAP) n'a pas atteint ledit deuxième seuil prédéterminé.
  3. Contrôleur d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un module de régulation, délivrant une tension d'alimentation régulée (VCC) audit circuit, en tenant compte de ladite tension de référence (VREF).
  4. Contrôleur d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite tension d'alimentation régulée (VCC) alimente ledit module « bandgap ».
  5. Contrôleur d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle délivrent une commande audit module de régulation, contrôlant des moyens de modification d'un facteur multiplicateur appliqué audit module de régulation de sorte à générer ladite tension d'alimentation régulée (VCC) à un troisième seuil prédéterminé, tant que ladite tension de référence principale n'a pas atteint ledit premier seuil prédéterminé.
  6. Contrôleur d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit module de régulation comprend un amplificateur (AOP) délivrant ladite tension d'alimentation régulée (VCC) et alimenté d'une part par ladite tension de référence (VREF) et d'autre part par un pont diviseur sur lequel ladite tension d'alimentation régulée (VCC) est rebouclée.
  7. Contrôleur d'alimentation selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de modification d'un facteur multiplicateur comprennent un transistor monté de façon à court-circuiter une partie dudit pont diviseur.
  8. Contrôleur d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de référence préliminaire comprennent un transistor monté en diode.
  9. Contrôleur d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle comprennent un second comparateur (C1) alimenté par lesdites tensions de référence préliminaire (V09) et principale (VBGAP) et alimentant un inverseur (INV) pilotant un transistor (TP1) prévu pour forcer ledit signal de remise à zéro (RESET).
  10. Contrôleur d'alimentation selon les revendications 2 et 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de sélection comprennent deux transistors, recevant respectivement lesdites tensions de référence préliminaire (V09) et principale (VBGAP) et pilotés respectivement par la sortie dudit deuxième comparateur (C1) et la sortie dudit inverseur (INV).
  11. Composant électronique caractérisé en ce qu'il comprend au moins un contrôleur d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
  12. Dispositif électronique caractérisé en ce qu'il comprend au moins un contrôleur d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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