FR2709886A1 - Traçage de l'alimentation extérieure. - Google Patents
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Abstract
Une alimentation extérieure (22) alimente un dispositif électronique (20) ayant des éléments rechargeables (70). L'alimentation extérieure (22) fournit la puissance (26) à une tension qui trace les éléments rechargeables. La tension de l'alimentation extérieure trace, de préférence, avec un décalage au-dessus de la tension (86) des éléments rechargeables. Un dispositif indicateur à alimentation extérieure (130), résistance par exemple, indique au dispositif électronique le type d'alimentation extérieure. L'alimentation extérieure (22) peut ainsi fournir la puissance pour effectuer des opérations de charge d'entretien ou de charge rapide, et les circuits de contrôle de charge du dispositif électronique est capable de contrôler avec précision la charge des éléments rechargeables, en fonction du type d'alimentation extérieure indiquée par la résistance.
Description
TTTRE TRACAGE DE L'ALIMENTATION EXTERIEURE
La présente demande fait suite à la demande partielle de la demande de brevet américaine de numéro de série 115,074, déposée le 2 septembre 1993, intitulée "Dispositif électrique ayant un régulateur de charge interne et un capteur de température pour contrôler l'application d'un courant de charge audit régulateur et procédé associé"; demande de brevet américaine de numéro de série 083.571, déposée le 30 juin 1993, intitulée "Dispositif électrique ayant un régulateur de charge interne pour contrôler l'application d'un courant de charge audit régulateur et procédé associé"; et demande de brevet américaine de numéro de série 149,686, déposée le 9 novembre 1993, intitulée "Procédé et appareil pour déterminer le type d'alimentation extérieure", toutes par David M. DeMuro.
La présente demande fait suite à la demande partielle de la demande de brevet américaine de numéro de série 115,074, déposée le 2 septembre 1993, intitulée "Dispositif électrique ayant un régulateur de charge interne et un capteur de température pour contrôler l'application d'un courant de charge audit régulateur et procédé associé"; demande de brevet américaine de numéro de série 083.571, déposée le 30 juin 1993, intitulée "Dispositif électrique ayant un régulateur de charge interne pour contrôler l'application d'un courant de charge audit régulateur et procédé associé"; et demande de brevet américaine de numéro de série 149,686, déposée le 9 novembre 1993, intitulée "Procédé et appareil pour déterminer le type d'alimentation extérieure", toutes par David M. DeMuro.
Arrière-plan technologique de l'invention
La présente invention porte généralement sur des dispositifs électroniques qui peuvent être alimentés par des alimentations rechargeables et, plus particulièrement, un dispositif électronique ayant une alimentation rechargeable, et un procédé associé, raccordable à une source d'alimentation extérieure, capable de fournir une puissance utile pour recharger l'alimentation rechargeable du dispositif électronique.
La présente invention porte généralement sur des dispositifs électroniques qui peuvent être alimentés par des alimentations rechargeables et, plus particulièrement, un dispositif électronique ayant une alimentation rechargeable, et un procédé associé, raccordable à une source d'alimentation extérieure, capable de fournir une puissance utile pour recharger l'alimentation rechargeable du dispositif électronique.
De nombreux dispositifs électroniques sont conçus de manière à permettre leur alimentation par une batterie comprenant un ou plusieurs éléments de batterie. Dans certains cas, l'utilisation d'une alimentation par batterie pour alimenter le dispositif électronique est nécessaire lorsque le dispositif électronique n'est pas, ou ne peut pas être, placé à proximité d'une alimentation permanente ou d'une autre alimentation fixe. Dans d'autres cas, une alimentation par batterie est utilisée pour alimenter le dispositif électronique afin d'augmenter la portabilité du dispositif puisqu'aucun câble d'alimentation n'est requis pour interconnecter le dispositif électronique à l'alimentation permanente, ou à l'alimentation fixe.
Généralement, l'élément de batterie ou les éléments de batterie constituant l'alimentation par batterie utilisée pour fournir l'énergie au dispositif électronique est ou sont porté(s) directement avec le dispositif électronique, ou logé(s) à l'intérieur de celui-ci.
Cependant, puisqu'une alimentation par batterie ne peut stocker qu'une quantité finie d'énergie, l'alimentation du dispositif électronique avec l'alimentation par batterie est limitée par la capacité de stockage d'énergie de l'alimentation par batterie.
L'alimentation du dispositif électronique par l'alimentation par batterie provoque la décharge de l'énergie stockée de l'alimentation par batterie.
Lorsque l'énergie stockée de l'alimentation par batterie est déchargée au-delà d'un certain niveau, le remplacement de l'alimentation par batterie se révèle nécessaire pour permettre le fonctionnement continu du dispositif électronique. L'augmentation de la capacité de stockage d'énergie d'une alimentation par batterie, comme, par exemple, en augmentant le nombre d'éléments de batterie comprenant ladite alimentation, augmente la taille (et le poids) de l'alimentation. Cette manière d'augmenter la capacité de stockage d'énergie d'une alimentation par batterie réduit la portabilité du dispositif électronique lorsque l'alimentation par batterie est portée avec le dispositif électronique. En conséquence, lors de la conception d'une alimentation par batterie, un compromis est fait entre la capacité de stockage d'énergie augmentée et la portabilité réduite du dispositif électronique qui porte ladite alimentation par batterie.
Un radiotéléphone portatif ou transportable est un dispositif électronique généralement alimenté par une alimentation par batterie. L'alimentation par batterie est généralement portée directement avec le radiotéléphone, sa taille et son poids n'entravant pas exagérément la portabilité du radiotéléphone. Un radiotéléphone comprend un circuit émetteur-récepteur radio incluant un circuit émetteur et un circuit récepteur dont le rôle est d'émettre et de recevoir, respectivement, des signaux modulés. Dans le fonctionnement typique d'un radiotéléphone, les parties du circuit récepteur sont alimentées en continu dans l'attente de recevoir des signaux indiquant un appel entrant dans le radiotéléphone. Les parties du circuit émetteur du radiotéléphone sont ensuite également alimentées pour permettre la transmission de signaux modulés.
Les radiotéléphones qui fonctionnent dans la plupart des systèmes de communications cellulaire sont conçus pour transmettre des signaux modulés et recevoir également simultanément des signaux modulés transmis (les signaux modulés transmis par le radiotéléphone et vers celui-ci sont transmis sur des canaux à fréquence séparée). Les radiotéléphones fonctionnant dans d'autres systèmes de communications cellulaire sont conçus pour transmettre et recevoir des signaux modulés pendant des périodes de temps non simultanées et, pendant une communication bidirectionnelle avec le radiotéléphone, les parties de circuits émetteur et récepteur sont alimentées pendant des périodes non simultanées.
Les périodes au cours desquelles les parties du circuit récepteur du radiotéléphone sont alimentées dans l'attente d'une transmission de signaux indiquant un appel entrant, seront désignées ci-après comme périodes durant lesquelles le radiotéléphone est en mode "attente". (Il faut, bien entendu, remarquer que l'utilisateur d'un radiotéléphone fournit également souvent une puissance effective au radiotéléphone, uniquement lorsque l'utilisateur désire lancer, puis effectuer, un appel téléphonique; à d'autres périodes, aucune puissance effective n'est fournie au radiotéléphone, et le zadiotéléphone n'est pas alimenté pour recevoir des signaux transmis à celui-ci.
Autrement dit, l'utilisateur du radiotéléphone peut choisir de ne pas faire fonctionner le radiotéléphone en mode "attente" pour recevoir un appel entrant transmis au radiotéléphone, mais plutôt d'alimenter le radiotéléphone uniquement pendant les périodes où l'utilisateur lance un appel téléphonique.)
Généralement, les quantités d'énergie requises pour faire fonctionner les parties de circuit émetteur du radiotéléphone sont supérieures aux quantités d'énergie requises pour faire fonctionner les parties du circuit récepteur correspondantes. De plus, puisque les dispositifs de ce type ne présentent pas une efficacité idéale, une certaine partie de l'énergie appliquée au radiotéléphone est convertie en énergie thermique qui entraîne un échauffement du radiotéléphone. Comme une quantité d'énergie supérieure est nécessaire pour activer les parties du circuit émetteur du radiotéléphone, il s'ensuit une quantité de chaleur produite pendant le fonctionnement des parties du circuit émetteur du radiotéléphone supérieure à celle générée lorsque seules les parties du circuit récepteur fonctionnent.
Généralement, les quantités d'énergie requises pour faire fonctionner les parties de circuit émetteur du radiotéléphone sont supérieures aux quantités d'énergie requises pour faire fonctionner les parties du circuit récepteur correspondantes. De plus, puisque les dispositifs de ce type ne présentent pas une efficacité idéale, une certaine partie de l'énergie appliquée au radiotéléphone est convertie en énergie thermique qui entraîne un échauffement du radiotéléphone. Comme une quantité d'énergie supérieure est nécessaire pour activer les parties du circuit émetteur du radiotéléphone, il s'ensuit une quantité de chaleur produite pendant le fonctionnement des parties du circuit émetteur du radiotéléphone supérieure à celle générée lorsque seules les parties du circuit récepteur fonctionnent.
Des alimentations par batterie rechargeable comprenant un ou plusieurs éléments de batterie rechargeable ont été développées et sont disponibles dans le commerce. Certaines de ces alimentations par batterie rechargeable, disponibles dans le commerce, sont conçues pour alimenter les radiotéléphones.
L'utilisation d'alimentations par batterie rechargeable est avantageuse, en ce sens que les éléments de batterie rechargeable peuvent être rechargés en appliquant un courant de charge généré par une alimentation. Une fois rechargée, l'alimentation par batterie rechargeable peut être réutilisée. Certains types d'alimentations par batterie rechargeable peuvent être rechargés, et réutilisés, jusqu'à cinq cent fois, voire plus.
Comme indiqué précédemment, une alimentation par batterie rechargeable comprend généralement un ou plusieurs éléments de batterie. Les éléments sont montés en série (ou autrement), et sont typiquement logés dans un boîtier commun. Le boîtier, ainsi que les éléments de batterie, comprend l'alimentation par batterie qui est souvent désignée par batterie d'accumulateurs. Pour simplifier, ces constructions sont également désignées génériquement par le terme général de "batterie". Dans le présent document, on utilisera parfois cette terminologie simplifiée.
Les éléments de batterie d'une alimentation par batterie rechargeable sont formés de plusieurs matériaux de construction différents. Par exemple, un élément de batterie rechargeable peut être composé de lithium (Li), de nickel-cadmium (Ni-Cd), ou d'un hybride de nickel (NiMH02). Les éléments de batterie composés de ces différents matériaux montrent des caractéristiques différentes pendant la charge.
Les appareils de charge de batterie sont également disponibles dans le commerce pour permettre la recharge des alimentations par batterie rechargeable. Un chargeur de batterie comprenant un appareil de charge de batterie de ce type est généralement constitué d'une source d'alimentation pour fournir la puissance effective de charge de l'alimentation par batterie rechargeable lorsqu'elle est raccordée adéquatement à l'appareil de charge pour recevoir la puissance effective.
La puissance effective appliquée à l'alimentation par batterie rechargeable est convertie en énergie chimique stockée par les éléments de la batterie rechargeable de l'alimentation par batterie.
L'application de la puissance effective aux éléments de la batterie, sur une période de temps écoulée, permet la recharge complète des éléments de batterie rechargeable. Cependant, puisque les dispositifs pratiques ne présentent pas une efficacité idéale, une certaine partie de l'énergie appliquée aux éléments de la batterie est convertie en énergie thermique qui entraîne un échauffement des éléments de la batterie.
Certains appareils de charge de batterie appartiennent à des types qui permettent au dispositif électronique et à l'alimentation par batterie de recevoir la puissance effective. Cet appareil de charge de batterie fournit la puissance effective, non seulement pour recharger les éléments de la batterie rechargeable de l'alimentation par batterie, mais fournit également l'énergie nécessaire pour permettre le fonctionnement du dispositif électronique.
Par exemple, l'appareil de charge de batterie des types de construction permettant à un radiotéléphone avec une batterie d'accumulateurs rechargeable de recevoir la puissance effective pour recharger les éléments de batterie de la batterie d'accumulateurs, et d'assurer le fonctionnement des circuits du radiotéléphone, est disponible. Cependant, comme indiqué précédemment dans ces dispositifs pratiques, la chaleur est produite comme sous-produit de fonctionnement des circuits du radiotéléphone. La chaleur est également générée comme sous-produit du processus de recharge des éléments de batterie de l'alimentation par batterie.
Les nombreuses constructions de batteries rechargeables comprenant les éléments de batterie d'une alimentation à batterie rechargeable montrent des courbes de charge (qui sont des tracés de tension en fonction du temps). Avec le temps, pendant la recharge desdites constructions d'éléments de batterie, lorsque la quantité d'énergie stockée augmente, les niveaux de tension des éléments de batterie de l'alimentation augmente. La tension de l'alimentation appliquée à l'alimentation par batterie rechargeable doit être supérieure aux niveaux de tension de l'alimentation par batterie rechargeable pour transférer l'énergie à l'alimentation par batterie rechargeable. Cependant, lorsque la tension de l'alimentation appliquée à l'alimentation par batterie est notablement supérieure aux niveaux de tension de l'alimentation par batterie, une partie importante de l'énergie correspondant aux tensions différentielles est convertie en énergie thermique.
Lorsque l'alimentation par batterie rechargeable est incorporée comme partie d'un dispositif électronique, un radiotéléphone par exemple, l'énergie thermique générée pendant l'application de l'alimentation de charge à l'alimentation par batterie rechargeable entraîne l'échauffement du dispositif électronique. Cet échauffement du dispositif électronique peut causer une gêne à l'utilisateur du dispositif électronique, en affectant également ses performances.
Il est donc nécessaire de trouver un moyen par lequel l'alimentation de charge peut être appliquée à une batterie rechargeable incorporée dans un dispositif électronique sans production de quantités excessives d'énergie thermique.
Dans un dispositif portable, alimenté par batterie, tel qu'un téléphone cellulaire, une entrée d'alimentation extérieure est habituellement fournie pour que l'utilisateur puisse utiliser le dispositif à partir d'une source d'alimentation primaire, comme le courant secteur, ou une source d'alimentation du véhicule, pour conserver l'alimentation de la batterie.
Il est également souhaitable de disposer d'un chargeur de batterie interne au dispositif pour recharger la batterie d'accumulateurs de l'unité, qui peut être à l'intérieur ou à l'extérieur du dispositif. Le dispositif et son chargeur de batterie interne requièrent une alimentation ou un adaptateur extérieur au dispositif pour fournir la tension et le courant corrects indispensables au dispositif pour charger la batterie interne ou alimenter le dispositif.
De plus, il existe souvent plusieurs alimentations extérieures. Par exemple, une version grande puissance peut être offerte pour une charge rapide de la batterie, et une version à faible coût, faible puissance peut être offerte pour une charge lente de la batterie. Puisque le fonctionnement du chargeur interne sera différente en fonction de l'adaptateur extérieur connecté, le dispositif doit détecter le type d'adaptateur d'alimentation extérieure présent.
En conséquence, il existe également un besoin d'un moyen de détection du type d'adaptateur d'alimentation extérieure raccordée à un dispositif, et de modifier le fonctionnement de l'appareil en fonction du type d'adaptateur d'alimentation et de la batterie.
L'invention apporte une flexibilité plus grande du système et des performances améliorées avec tous les types d'alimentations extérieures.
Brève description des dessins
La présente invention sera mieux comprise à la lumière des dessins d'accompagnement:
La figure 1 est une représentation graphique d'une courbe de charge de batterie typique dans laquelle la tension mesurée aux bornes de sortie des éléments de la batterie d'une batterie d'accumulateurs rechargeable pendant la charge est tracée en fonction du temps;
La figure 2 est un schéma simplifié d'un chargeur extérieur raccordé à un dispositif électrique selon la
La figure 3 est un schéma simplifié d'un autre chargeur extérieur raccordé à un dispositif électrique selon la présente invention; et
La figure 4 est une vue représentant un chargeur extérieur raccordé à un radiotéléphone cellulaire selon la présente invention.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière des dessins d'accompagnement:
La figure 1 est une représentation graphique d'une courbe de charge de batterie typique dans laquelle la tension mesurée aux bornes de sortie des éléments de la batterie d'une batterie d'accumulateurs rechargeable pendant la charge est tracée en fonction du temps;
La figure 2 est un schéma simplifié d'un chargeur extérieur raccordé à un dispositif électrique selon la
La figure 3 est un schéma simplifié d'un autre chargeur extérieur raccordé à un dispositif électrique selon la présente invention; et
La figure 4 est une vue représentant un chargeur extérieur raccordé à un radiotéléphone cellulaire selon la présente invention.
Description des formes de réalisation préférées
Comme mentionné ci-dessus, un dispositif électronique portatif est souvent alimenté par une alimentation rechargeable. Lorsque l'alimentation rechargeable est exempte d'énergie stockée, l'appareil de charge de la batterie est utilisé pour recharger les éléments de la batterie rechargeable de l'alimentation rechargeable.
Comme mentionné ci-dessus, un dispositif électronique portatif est souvent alimenté par une alimentation rechargeable. Lorsque l'alimentation rechargeable est exempte d'énergie stockée, l'appareil de charge de la batterie est utilisé pour recharger les éléments de la batterie rechargeable de l'alimentation rechargeable.
Plusieurs types d'appareil de charge de batterie disponibles permettent de positionner le dispositif électronique portatif avec l'alimentation rechargeable porté par celui-ci, de sorte que la puissance effective est fournie à la fois aux éléments de la batterie rechargeable de l'alimentation rechargeable, et aux circuits du dispositif électronique.
Cependant, puisque le transfert d'alimentation entre l'appareil de charge de la batterie et le dispositif électronique n'est pas totalement efficace, une certaine partie de l'énergie de l'alimentation générée par l'appareil de charge de la batterie est convertie en énergie thermique qui élève la température du dispositif électronique. Puis, lorsque les niveaux de tension de la puissance effective générée par l'appareil de charge de la batterie sont notablement supérieurs aux niveaux de tension des éléments de batterie de l'alimentation rechargeable, des parties importantes de la puissance effective générée par l'appareil de charge de la batterie sont notablement supérieurs aux niveaux de tension des éléments de batterie de l'alimentation rechargeable, des parties importantes de l'alimentation de fonctionnement générée par l'appareil de charge de la batterie est convertie en énergie thermique. En conséquence, la température du dispositif électronique alimenté par une telle alimentation rechargeable présente une augmentation significative. Dans le cas particulier où le dispositif électronique comprend un radiotéléphone fonctionnant dans un système de communications cellulaire, la conversion de la puissance effective générée par l'appareil de charge de la batterie en énergie thermique provoque une élévation de la température du radiotéléphone. Cette élévation de température du radiotéléphone peut entraîner une gêne pour l'utilisateur du radiotéléphone, et aussi affecter les performances du radiotéléphone.
Lorsque les niveaux de tension de la puissance effective générée par une alimentation extérieure tracent les niveaux de tension des éléments de la batterie rechargeable, la quantité d'énergie de la puissance effective générée par l'appareil de charge de la batterie, convertie en énergie thermique, est réduite.
Lorsque l'appareil de charge de la batterie comprend une source d'alimentation à niveau variable, les niveaux de tension de la puissance effective générée par ladite source d'alimentation n'auront pas besoin d'être constants. Au contraire, les niveaux de tension de la puissance effective peuvent varier, réduisant ainsi la quantité d'énergie convertie en énergie thermique pendant la recharge des éléments de batterie de l'alimentation rechargeable.
En fournissant la source d'alimentation à niveau variable comprenant l'appareil de charge de batterie avec une indication des niveaux de tension des éléments de la batterie de l'alimentation rechargeable, la source d'alimentation à niveau variable peut être rendue opérationnelle pour générer la puissance effective des niveaux de tension correspondant, quoique en étant légèrement supérieurs, aux niveaux de tension des éléments de la batterie de l'alimentation rechargeable, autorisant la réduction de la production de chaleur intervenue pendant la recharge des éléments de la batterie.
Comme cela a été mentionné précédemment, les niveaux de tension des éléments de batterie de l'alimentation rechargeable augmentent lorsque les quantités d'énergie stockée par les éléments de batterie augmentent pendant l'application de la puissance effective.
La figure 1 est une représentation graphique d'une courbe de charge de batterie typique d'un élément de batterie rechargeable au nickel-cadmium. La courbe de charge de la batterie est formée d'un tracé de la tension mesurée aux bornes de sortie d'un élément de batterie au nickel-cadmium en fonction du temps.
Sur la figure 1, la tension, exprimée en volts, est tracée sur l'axe des ordonnées 10, et le temps, exprimé en secondes, est représenté sur l'axe des abscisses 12. La courbe résultante 14 augmente généralement dans le temps relativement à l'application de la puissance effective pour recharger l'élément de la batterie. Comme l'illustration le montre, l'augmentation générale est, cependant, non linéaire.
Les points 16 et 17 sur la courbe 14 sont représentatifs de niveaux de tension auxquels les niveaux d'intensité de la puissance effective appliquée aux éléments de la batterie de l'alimentation de la batterie rechargeable sont modifiés. Au début, et pendant la période de temps identifiée dans la figure par "phase de charge rapide", les niveaux de courant de la puissance effective appliquée à l'élément de la batterie sont d'une valeur relativement élevée. Puis, au cours de la période de temps identifiée dans la figure par "phase de charge équilibrée" (correspondant aux parties de la courbe 14 entre les points 16 et 17), les niveaux de courant de la puissance effective appliquée à la batterie sont d'une première valeur réduite. Par suite, pendant la période de temps identifiée dans la figure par "phase de charge d'entretien", les niveaux d'intensité de la puissance effective appliquée à l'élément de la batterie sont d'une seconde valeur réduite.
Les courbes de charge caractéristiques d'autres types de constructions de batteries peuvent être montrées de manière similaire. Bien que lesdits autres types de constructions de batteries présentent des courbes de charge d'autres formes caractéristiques, l'augmentation générale de tension à mesure que des quantités plus importantes d'énergie sont stockées par lesdites batteries reste généralement vraie. Dans tous les cas, en permettant à la source d'alimentation à niveau variable comprenant l'appareil de charge de batterie de suivre la tension des éléments de la batterie auxquels la puissance effective est appliquée, la production d'énergie thermique est diminuée.
La figure 2 illustre une alimentation extérieure 22 en liaison déconnectable avec un dispositif électronique 20 selon la présente invention.
L'alimentation extérieure 22 comprend un transformateur 112, un redresseur 114, et un régulateur de tension 120. Le transformateur 112 et le redresseur 114 de la figure 2 convertissent 120 volts de courant alternatif (CA) d'une prise murale à courant secteur 140 en tension à courant continu (CC). Le redresseur 114 est, de préférence, un redresseur biphasé. Des circuits de conditionnement pour filtrer la tension redressée sont également montés, de préférence, en aval du transformateur 112. Le dispositif électronique 20 comporte une batterie constituée d'une pluralité d'éléments rechargeables 70. Les éléments rechargeables formant la batterie peuvent consister en un certain nombre d'éléments comprenant un élément. De la même manière, un élément rechargeable peut facilement être adapté pour obtenir deux éléments ou plus. Les éléments rechargeables 70 du dispositif électronique 20 sont chargés par l'énergie fournie par l'alimentation extérieure 22.
L'alimentation extérieure 22 comporte un régulateur de tension 120 qui trace la tension des éléments rechargeables 70, en réponse à un signal de tension reçu sur la ligne 86 par le dispositif électronique 20. Le régulateur de tension 120 de l'alimentation extérieure 22 fournit une tension au dispositif électronique 20, en relation avec la tension des éléments rechargeables 70. En fournissant une alimentation extérieure au dispositif électronique 20 qui trace la tension des éléments rechargeables 70, la dissipation de chaleur à l'intérieur du dispositif électronique est réduite.
L'alimentation extérieure 22 est active pour générer la puissance effective sur la ligne 26 de l'un quelconque des différents niveaux de tension. Les différents niveaux de tension peuvent être soit un niveau de tension à variation continue, ou des incréments de tension incrémentale discrète. La ligne 26 du dispositif électronique 20 est couplée pour recevoir la puissance effective générée par l'alimentation extérieure 22 lorsque l'alimentation extérieure est reliée au dispositif électronique 20, au droit d'un connecteur 34. La ligne 26 peut être également connectée pour fournir une puissance effective à des composants du dispositif électronique 20. Par exemple, dans la forme de réalisation préférée, le dispositif électronique 20 est un radiotéléphone portatif et, dans cette forme de réalisation, l'alimentation extérieure 22, une fois connectée, peut alimenter les composants du radiotéléphone. Par ailleurs, les éléments rechargeables 70 peuvent être connectés pour alimenter les composants du dispositif électronique 20. Lesdits éléments rechargeables 70 peuvent être connectés pour alimenter les composants internes, même lorsque l'alimentation extérieure 22 est reliée au dispositif électronique 20, au droit du connecteur 34.
La tension de l'alimentation fournie par l'alimentation extérieure 22 est contrôlée par le régulateur de tension 120 de l'alimentation extérieure 22. L'alimentation extérieure 22 comporte également une résistance 130 qui indique au dispositif électronique 20 le type d'alimentation extérieure raccordée au dispositif électronique 20. Un transistor 58, monté dans le dispositif électronique 20, contrôle l'alimentation fournie par l'alimentation extérieure 22 aux éléments rechargeables 70, en partie, en réponse au type d'alimentation extérieure fournie indiqué par la résistance 130. Le transistor 58 régule le courant ou la charge fourni(e) aux éléments rechargeables 70. Le régulateur de tension 120 sert à réguler la tension appliquée au dispositif électronique 20 par l'alimentation extérieure 22.
La résistance 130 indique au dispositif électronique 20 que l'alimentation extérieure 22 est d'un type qui trace la tension de batterie. Les anciennes alimentations ne comportent pas le circuit de traçage de tension indispensable. En outre, les anciennes alimentations renferment, à la place, des circuits de contrôle de courant pour le contrôle de charge qui, dans l'agencement de la présente invention, sont placés dans le dispositif électronique 20.
Lorsqu'une ancienne alimentation n'intégrant pas la résistance 130 est détectée par le dispositif électronique 20, le dispositif électronique 20 sait que la fonction de traçage de tension extérieure appropriée ne peut pas être assurée par l'ancienne alimentation.
La résistance, connue sous le nom de résistance d'essai manuelle, peut avoir une valeur de résistance d'environ 33.000 ohms pour une alimentation extérieure de chargeur rapide, et d'environ 10.000 ohms pour une alimentation de chargeur d'entretien. La résistance 130 pourrait, par ailleurs, être remplacée par d'autres éléments indicateurs, comme une paire condensateurrésistance réactive ayant une caractéristique de résonance unique, une diode, telle qu'une diode
Schottky ou une diode Zener, ayant une tension de rupture ou de polarisation inverse unique, ou un autre semi-conducteur, comme un élément de mémoire. Un ensemble de tels éléments, réseau de résistance, par exemple, pourrait, de plus, être utilisé. De ce fait, outre d'assurer que le dispositif électronique 20 charge au régime de charge nécessaire pour l'alimentation extérieure 22, la résistance 130 garantit également que les anciennes alimentations ne pourront pas être utilisées par le dispositif électronique 20.
Schottky ou une diode Zener, ayant une tension de rupture ou de polarisation inverse unique, ou un autre semi-conducteur, comme un élément de mémoire. Un ensemble de tels éléments, réseau de résistance, par exemple, pourrait, de plus, être utilisé. De ce fait, outre d'assurer que le dispositif électronique 20 charge au régime de charge nécessaire pour l'alimentation extérieure 22, la résistance 130 garantit également que les anciennes alimentations ne pourront pas être utilisées par le dispositif électronique 20.
Le transistor 58 du dispositif électronique 20 contrôle le courant ou la charge des éléments rechargeables 70, en partie, en fonction d'une mesure effectuée aux bornes d'une résistance 61 et du type d'alimentation extérieure indiquée par une résistance 130. Un contrôleur 74 détecte le type d'alimentation extérieure 22 basé sur la valeur de résistance de la résistance 130.
Une alimentation extérieure 22 typique est capable de fournir l'un des deux niveaux de courant. Un type d'alimentation extérieure 22 fournit un niveau élevé de courant pour la charge rapide des éléments rechargeables 70. Un autre type d'alimentation extérieure 22 fournit un faible courant pour assurer la charge d'entretien des éléments rechargeables 70. Le contrôleur 74 fournit une tension de contrôle à un comparateur 63. Le comparateur 63 compare la tension de contrôle à une tension mesurée par un comparateur 62 aux bornes de la résistance 61. La sortie du comparateur 63 est utilisée par le transistor 58 pour contrôler le courant ou la charge des éléments rechargeables 70 à partir de l'alimentation extérieure 22. Le contrôleur 74 fournit la tension de contrôle au comparateur 63 en fonction du type d'alimentation 22 indiquée par la résistance 130. Le contrôleur 74 peut également considérer d'autres paramètres en plus du type d'alimentation extérieure 22 indiquée par la résistance 130. Ces paramètres considérés par le contrôleur 74 peuvent comprendre la tension aux éléments rechargeables 70, la consommation de courant actuellement exigée par d'autres composants du dispositif électronique 20, ou la température des éléments rechargeables 70, par exemple.
Comme indiqué précédemment, la recharge des éléments rechargeables 70 est effectuée de manière plus efficace lorsque les niveaux de tension de l'alimentation appliquée aux éléments rechargeables 70 sont seulement légèrement supérieurs à la tension des éléments rechargeables 70. Lorsque la tension fournie par l'alimentation extérieure 22 dépasse sensiblement la tension des éléments rechargeables 70, une partie importante de l'alimentation est convertie en énergie thermique. Cette énergie thermique provoque une dissipation de chaleur dans le dispositif électronique 20 Toutefois, en permettant à la tension fournie par l'alimentation extérieure 22 de tracer la tension des éléments rechargeables 70, la conversion de l'alimentation à partir de l'alimentation extérieure 22 en énergie thermique est réduite. Par conséquent, puisque l'alimentation extérieure 22 comporte un régulateur de tension 120 qui répond à la tension des éléments rechargeables 70 sur la ligne 86, l'échauffement du dispositif électronique 20 est réduit.
De plus, selon une forme de réalisation préférée de la présente invention, le régulateur de tension 120 de l'alimentation extérieure 22 fournit une tension au décalage du dispositif électronique supérieure à la tension des éléments rechargeables 70 sur la ligne 86.
De préférence, la tension fournie par l'alimentation extérieure 22 au dispositif électronique 20 est décalée régulateur de tension 120 de l'alimentation extérieure 22 est ainsi préprogrammé pour assurer ce décalage d'environ 1,4 volt à partir de l'alimentation extérieure 22. Ce décalage d'environ 1,4 volt est préféré pour une batterie au nickel-cadmium (Ni-Cd) ou composée d'un hybride de métal nickel (NiMHO2), d'une tension nominale de 6 volts. Le décalage d'environ 1,4 volt garantit une chute d'environ 0,9 volt aux bornes du transistor 58, la résistance 61 et la diode 65, et une chute d'environ 0,5 volt aux bornes des éléments rechargeables 70. Cependant, pour ce type de batterie, le décalage peut s'échelonner d'environ 0,5 volt à environ 3,0 volt, à savoir d'un trentième à la moitié de la tension de batterie environ, si l'on tient compte de la chute de tension susmentionnée aux bornes des composants de contrôle de charge du dispositif électronique 20. En outre, en utilisant une batterie au lithium ayant une tension nominale de 8,4 volts ou une batterie compacte au lithium ayant une tension nominale de 9,0 volts, le décalage assuré par un régulateur de tension 120 de l'alimentation extérieure 22 serait plus élevé. Par exemple, une batterie de 12 volts aurait de préférence un décalage 1,9 à 5,0 volts environ.
Le décalage permet de réduire l'échauffement du dispositif électronique 20 en décalant la consommation électrique des composants internes du dispositif électronique 20 vers celui-ci, comme par exemple, le transistor 58, la résistance 61, ou la diode 65. La tension de décalage procure également une chute de tension adéquate aux bornes du transistor 58, de la résistance 61 et de la diode 65, pour le contrôle de charge ou de courant par le contrôleur 74 avec un échauffement minimal à l'intérieur du dispositif
La figure 3 illustre un schéma simplifié d'une alimentation extérieure 23 reliée par un connecteur 35 à un dispositif électronique 20, selon une autre forme de réalisation de la présente invention. L'alimentation extérieure 23 reçoit une tension de contrôle sur la ligne 86, révélatrice de la tension des éléments rechargeables 70. L'alimentation extérieure 23 fournit une tension de charge aux éléments rechargeables 70 par le transistor 58, en fonction de la tension des éléments rechargeables 70 sur la ligne 86.
La figure 3 illustre un schéma simplifié d'une alimentation extérieure 23 reliée par un connecteur 35 à un dispositif électronique 20, selon une autre forme de réalisation de la présente invention. L'alimentation extérieure 23 reçoit une tension de contrôle sur la ligne 86, révélatrice de la tension des éléments rechargeables 70. L'alimentation extérieure 23 fournit une tension de charge aux éléments rechargeables 70 par le transistor 58, en fonction de la tension des éléments rechargeables 70 sur la ligne 86.
L'alimentation extérieure 23 comprend également un dispositif indicateur de type chargeur extérieur, diode 135, par exemple, qui indique le type d'alimentation extérieure reliée au dispositif électronique 20.
L'alimentation extérieure 23 comprend un modulateur d'impulsions en durée 160 en remplacement du régulateur de tension 120 de la forme de réalisation de la figure 2. Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 3, le modulateur d'impulsions en durée 160 convertit une entrée de courant directe à partir, par exemple, d'un adaptateur d'allume-cigarettes 150 d'une automobile, en une tension de sortie à courant continu désirée. En fonction de la tension de l'entrée des éléments rechargeables 70 sur la ligne 86, le modulateur d'impulsions en durée 160 module des largeurs d'impulsion d'une entrée à partir d'un connecteur 150 d'adaptateur d'allume-cigarettes d'une automobile. Un circuit de filtrage, condensateur 170, par exemple, est utilisé sur la sortie du modulateur d'impulsions en durée 160 pour fournir une sortie de courant directe filtrée au dispositif électronique 20.
Bien que la forme de réalisation de la figure 3 illustre le modulateur d'impulsions en durée 160 relié à un connecteur 150, par exemple, d'un adaptateur d'allume-cigarettes, le modulateur d'impulsions en durée 160 peut également fonctionner sur d'autres tensions de sortie. Par exemple, une tension secteur à courant alternatif 120 peut être fournie au modulateur d'impulsions en durée 160 lorsqu'au moins une diode de redressage est utilisée.
Passons maintenant à la vue schématique de la figure 4, qui montre un radiotéléphone, référencé généralement par le numéro 620. Le dispositif électronique 20 des formes de réalisation des figures 2 ou 3 peuvent être le radiotéléphone 620 avec les éléments du dispositif électronique 20 disposé dans le boîtier du radiotéléphone 620 de la figure 5, excepté pour les éléments rechargeables 70 qui sont représentés ici pour intégrer une batterie d'accumulateurs 624.
Le radiotéléphone 620 est relié à l'alimentation extérieure 622 par l'intermédiaire des lignes 626 et 628 qui raccordent l'alimentation extérieure 622 aux éléments de connexion du radiotéléphone 620, par un connecteur 630. Une prise murale à courant secteur 642 est également représentée sur la figure 4 pour permettre le raccordement de l'alimentation extérieure à une alimentation domestique traditionnelle. Bien que la prise murale à courant secteur 642 intègre un connecteur permettant la connexion à une alimentation domestique traditionnelle, d'autres connecteurs permettant la connexion à d'autres types d'alimentation, de manière similaire, sont, bien entendu, possibles.
Puisque l'alimentation extérieure 622 est placée à distance du radiotéléphone 620, mais reliée à celui-ci par les lignes 626 et 628, le radiotéléphone 620 peut être utilisé de manière adéquate par un utilisateur, malgré la connexion entre le radiotéléphone 620 et l'alimentation extérieure 622. Comme les niveaux de tension de la puissance effective générée par l'alimentation extérieure 622 tracent les niveaux de tension de la batterie d'accumulateurs, la recharge des éléments rechargeables de la batterie d'accumulateurs est accomplie efficacement sans conversion de quantités excessives d'énergie en énergie thermique.
En résumé, la présente invention procure un traçage de l'alimentation extérieure pour fournir une alimentation de charge aux éléments rechargeables.
L'alimentation extérieure fournit une alimentation dont la tension trace la tension des éléments rechargeables.
La tension des éléments rechargeables est débitée à l'alimentation extérieure, et l'alimentation extérieure fournit une tension de traçage en réponse. La tension de l'énergie fournie par l'alimentation extérieure est, de préférence, décalée de la tension des éléments rechargeables d'une valeur prédéterminée. La tension est décalée pour réduire davantage la dissipation thermique dans le dispositif électronique et fournir un décalage de tension pour le fonctionnement des composants de contrôle de charge intérieurs, et prévoir la charge efficace des éléments rechargeables.
L'alimentation extérieure peut être de type à puissance et intensité élevées pour pouvoir charger rapidement les éléments rechargeables, ou peut être de type à faible intensité, capable seulement d'une charge lente des éléments rechargeables. Le type d'alimentation extérieure est indiquée par une résistance, et le dispositif électronique identifie le type d'adaptateur d'alimentation extérieure, en réponse à cette résistance, en détectant la valeur de la résistance dans l'alimentation extérieure pour identifier le type d'alimentation extérieure.
Claims (10)
1. Alimentation extérieure (22, 23) pour connexion à un dispositif électronique (20), ledit dispositif électronique ayant un circuit de contrôle capable de charger un ou plusieurs éléments rechargeables (70) en utilisant la puissance de ladite alimentation extérieure, dans laquelle ladite alimentation extérieure est caractérisée par:
un connecteur (34, 35) capable de raccordement au dispositif électronique pour fournir la puissance extérieure (26) audit dispositif électronique et recevoir un signal (86) du dispositif électronique; et
convertisseur de puissance (114, 160) couplé opérationnellement audit connecteur pour fournir la puissance extérieure (26) au dispositif électronique à une tension fonction du signal (86) reçu du dispositif électronique.
2. Alimentation extérieure selon la revendication 1, dans laquelle ledit convertisseur de puissance (114, 160) est caractérisé par un circuit de contrôle de tension (120) couplé opérationnellement audit connecteur qui trace une tension des éléments rechargeables, en réponse au signal (86) du dispositif électronique.
3. Alimentation extérieure selon la revendication 2, dans laquelle ledit circuit de contrôle de tension (120) est caractérisé par une caractéristique de contrôle de tension qui trace avec un décalage de tension au-dessus de la tension des éléments rechargeables, en réponse au signal (86) du dispositif électronique.
4. Alimentation extérieure selon la revendication 3, dans laquelle ledit circuit de contrôle de tension (120) est caractérisé, de plus, par une caractéristique de contrôle de tension qui trace avec un décalage de tension compris entre le trentième et la moitié environ d'une tension des éléments rechargeables.
5. Alimentation extérieure selon la revendication 4, dans laquelle ledit circuit de contrôle de tension (120) est caractérisé, de plus, par une caractéristique de contrôle de tension qui trace avec un décalage de tension compris entre 0,2 et 3,0 volts.
6. Alimentation extérieure selon la revendication 1, caractérisée, de plus, par un dispositif indicateur de type chargeur extérieur (130, 135) couplé opérationnellement audit connecteur (34, 35) pour indiquer au dispositif électronique le type d'alimentation extérieure utilisée.
7. Alimentation extérieure selon la revendication 6, dans laquelle ledit dispositif indicateur de type chargeur extérieur est caractérisé, de plus, par une résistance (130) couplée opérationnellement audit connecteur (34, 35) pour indiquer au dispositif électronique le type d'alimentation extérieure utilisée.
8. Alimentation extérieure selon la revendication 1, caractérisée, de plus, par un autre connecteur (140, 150) couplé opérationnellement pour fournir la puissance audit convertisseur de puissance (114, 160) à partir d'une source.
9. Alimentation extérieure selon la revendication 8, dans laquelle ledit autre connecteur est caractérisé par un adaptateur d'allume-cigarettes (150).
10. Alimentation extérieure selon la revendication 8, dans laquelle ledit autre connecteur est caractérisé par une prise murale à courant secteur (140).
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