CIRCUIT OPTOÉLECTRONIQUE COMPRENANT DES DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES

Abstract

 L'invention concerne un circuit optoélectronique (20) destiné à recevoir une tension variable (V_ALIM) contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes. Le circuit optoélectronique comprend des ensembles de diodes électroluminescentes (D_i) montés en série, un noeud (A₃) relié à chaque ensemble (Di) par un circuit de conduction (SWi) dont la conductance électrique varie en fonction d'un signal de commande (Si) et un circuit de commande (28) relié à chaque circuit de conduction et adapté à fournir chaque signal de commande à partir de la comparaison d'une première tension (V_SOURCE) audit noeud à au moins une deuxième tension (_VREF). Le circuit de commande comprend un amplificateur de différence (30) et autant d'étages de sortie que de circuits de conduction, le circuit de commande étant adapté à asservir la première tension à la deuxième tension décalée d'une troisième tension, différente pour chaque étage de sortie.

Description

Domaine

[0001] La présente description concerne un circuit optoélectronique, notamment un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes.

Exposé de l'art antérieur

[0002] Il est souhaitable de pouvoir alimenter un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes avec une tension alternative, notamment une tension sinusoïdale, par exemple la tension du secteur.

[0003] La figure 1 représente un exemple de circuit optoélectronique 10 comprenant des bornes d'entrée IN₁ et IN₂ entre lesquelles est appliquée une tension alternative V_IN. Le circuit optoélectronique 10 comprend, en outre, un circuit redresseur 12 comportant un pont de diodes 14, recevant la tension V_IN et fournissant une tension V_ALIM redressée qui alimente des diodes électroluminescentes 16, par exemple montées en série avec une résistance 15. On appelle I_ALIM le courant traversant les diodes électroluminescentes 16.

[0004] La figure 2 est un chronogramme de la tension d'alimentation V_ALIM et du courant d'alimentation I_ALIM pour un exemple dans lequel la tension alternative V_IN correspond à une tension sinusoïdale. Lorsque la tension V_ALIM est supérieure à la somme des tensions de seuil des diodes électroluminescentes 16, les diodes électroluminescentes 16 deviennent passantes. Le courant d'alimentation I_ALIM suit alors la tension d'alimentation V_ALIM. Il y a donc une alternance de phases OFF d'absence d'émission de lumière et de phases ON d'émission de lumière.

[0005] Un inconvénient est que tant que la tension V_ALIM est inférieure à la somme des tensions de seuil des diodes électroluminescentes 16, aucune lumière n'est émise par le circuit optoélectronique 10. Un observateur peut percevoir cette absence d'émission de lumière lorsque la durée de chaque phase OFF d'absence d'émission de lumière entre deux phases ON d'émission de lumière est trop importante. Une possibilité pour augmenter la durée de chaque phase ON est de diminuer le nombre de diodes électroluminescentes 16. Un inconvénient est alors que la part de la puissance électrique perdue dans la résistance est importante.

[0006] La publication US 2014/0252968 décrit un circuit optoélectronique dans lequel le nombre de diodes électroluminescentes recevant la tension d'alimentation V_ALIM augmente progressivement lors d'une phase de croissance de la tension d'alimentation et diminue progressivement lors d'une phase de décroissance de la tension d'alimentation. Ceci est réalisé par un dispositif de commutation adapté à court-circuiter un nombre plus ou moins important de groupes de diodes électroluminescentes en fonction de l'évolution de la tension V_ALIM. Ceci permet de réduire la durée de chaque phase d'absence d'émission de lumière.

[0007] Un inconvénient du circuit optoélectronique décrit dans la publication US 2014/0252968 est qu'il requiert l'utilisation d'un amplificateur de différence pour chaque groupe de diodes électroluminescentes. Le coût de fabrication du circuit optoélectronique peut donc être élevé. Un autre inconvénient est que la consommation électrique du circuit optoélectronique peut être importante. Un autre inconvénient est la complexité du circuit optoélectronique qui peut entraîner des problèmes de fiabilité.

[0008] La publication US-A-2013/0200802 décrit un circuit optoélectronique comportant plusieurs diodes montées en série et un dispositif de commutation adapté à court-circuiter un nombre plus ou moins important de diodes électroluminescentes en fonction de l'évolution de la tension d'alimentation. Le circuit de commutation comporte un amplificateur différentiel.

Résumé

[0009] Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des circuits optoélectroniques décrits précédemment.

[0010] Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire la durée des phases d'absence d'émission de lumière du circuit optoélectronique.

[0011] Un autre objet d'un mode de réalisation est que le courant alimentant les diodes électroluminescentes varie de façon sensiblement continue.

[0012] Un autre objet d'un mode de réalisation est que le nombre de composants du dispositif de commutation du circuit optoélectronique est réduit.

[0013] Ainsi, un mode de réalisation prévoit un circuit optoélectronique destiné à recevoir une tension variable contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes, le circuit optoélectronique comprenant :

des ensembles de diodes électroluminescentes montés en série ;

un noeud relié à chaque ensemble par un circuit de conduction dont la conductance électrique varie en fonction d'un signal de commande ; et

un circuit de commande relié à chaque circuit de conduction, comprenant un amplificateur de différence et autant d'étages de sortie que de circuits de conduction, et étant adapté à fournir chaque signal de commande à partir de la comparaison d'une première tension audit noeud à au moins une deuxième tension identique pour tous les circuits de conduction, le circuit de commande étant adapté à asservir la première tension à la deuxième tension décalée d'une troisième tension, différente pour chaque étage de sortie.

[0014] Selon un mode de réalisation, l'amplificateur de différence reçoit en entrée une tension différentielle correspondant à la différence entre la première tension et la deuxième tension.

[0015] Selon un mode de réalisation, l'amplificateur de différence est adapté à fournir un premier courant et un deuxième courant, le circuit de commande comprenant un premier miroir de courant à plusieurs sorties adapté à recopier, pour chaque circuit de conduction, le premier courant ou un troisième courant multiplié par un premier facteur de recopie, et un deuxième miroir de courant à plusieurs sorties adapté à recopier, pour chaque circuit de conduction, le deuxième courant ou le troisième courant multiplié par un deuxième facteur de recopie, le rapport entre le premier facteur de recopie et le deuxième facteur de recopie étant différent pour chaque circuit de conduction.

[0016] Selon un mode de réalisation, les ensembles de diodes électroluminescentes sont classés par rangs croissants d'un premier ensemble à une première extrémité de la série à un dernier ensemble à une deuxième extrémité de la série et, pour chaque circuit de conduction, le circuit de commande est adapté à asservir la première tension à la deuxième tension diminuée d'une troisième tension qui est décroissante avec le rang de l'ensemble auquel est relié le circuit de conduction.

[0017] Selon un mode de réalisation, l'amplificateur de différence comprend une paire différentielle comprenant un premier transistor recevant la première tension et un deuxième transistor recevant la deuxième tension.

[0018] Selon un mode de réalisation, le premier transistor est un transistor MOS dont la grille reçoit la première tension et le deuxième transistor est un transistor MOS dont la grille reçoit la deuxième tension.

[0019] Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend, pour chaque circuit de conduction, un condensateur relié au circuit de conduction ou intégré au circuit de conduction, le premier miroir de courant comprenant un circuit de charge du condensateur et le deuxième miroir de courant comprenant un circuit de décharge du condensateur.

[0020] Selon un mode de réalisation, chaque circuit de conduction comprend un transistor MOS.

[0021] Selon un mode de réalisation, le premier miroir de courant comprend, pour chaque circuit de conduction, un premier bloc de recopie relié à la grille du transistor MOS du circuit de conduction et adapté à fournir le premier courant multiplié par le premier facteur de recopie et le deuxième miroir de courant comprend, pour chaque circuit de conduction, un deuxième bloc de recopie relié à la grille du transistor MOS du circuit de conduction et adapté à fournir le deuxième courant multiplié par le deuxième facteur de recopie.

[0022] Selon un mode de réalisation, le circuit optoélectronique comprend une source de courant reliée audit noeud.

[0023] Selon un mode de réalisation, la source de courant comprend au moins une résistance.

[0024] Selon un mode de réalisation, la source de courant est adaptée à fournir un courant qui augmente avec le rang de l'ensemble auquel est relié le circuit de conduction.

[0025] Selon un mode de réalisation, la troisième tension varie en fonction de la température.

Brève description des dessins

[0026] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la figure 1, décrite précédemment, est un schéma électrique d'un exemple d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ;

la figure 2, décrite précédemment, est un chronogramme de la tension et du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes du circuit optoélectronique de la figure 1 ;

la figure 3 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation d'un circuit optoélectronique comprenant des diodes électroluminescentes ;

la figure 4 représente un schéma électrique plus détaillé d'un mode de réalisation du circuit de commande du circuit optoélectronique représenté en figure 3 ;

la figure 5 représente un schéma électrique simplifié illustrant le fonctionnement du circuit de commande représenté en figure 4 ; et

la figure 6 représente des chronogrammes de tensions et de courants au cours du fonctionnement d'un mode de réalisation du circuit optoélectronique de la figure 3.

Description détaillée

[0027] Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. De plus, on appelle "signal binaire" un signal qui alterne entre un premier état constant, par exemple un état bas, noté "0", et un deuxième état constant, par exemple un état haut, noté "1". Les états haut et bas de signaux binaires différents d'un même circuit électronique peuvent être différents. En pratique, les signaux binaires peuvent correspondre à des tensions ou à des courants qui peuvent ne pas être parfaitement constants à l'état haut ou bas. Par ailleurs, dans la présente description, on utilise le terme "connecté" pour désigner une liaison électrique directe, sans composant électronique intermédiaire, par exemple au moyen d'une piste conductrice, et le terme "couplé" ou le terme "relié", pour désigner soit une liaison électrique directe (signifiant alors "connecté") soit une liaison via un ou plusieurs composants intermédiaires (résistance, condensateur, etc.). Dans la suite de la description, on appelle "facteur de puissance" d'un circuit électronique le rapport entre la puissance active consommée par le circuit électronique et le produit des valeurs efficaces du courant et de la tension alimentant le circuit électronique.

[0028] La figure 3 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation d'un circuit optoélectronique 20 comprenant un dispositif de commutation de diodes électroluminescentes et illustrant le principe de fonctionnement général du circuit optoélectronique. Les éléments du circuit optoélectronique 20 communs avec le circuit optoélectronique 10 sont désignés par les mêmes références. En particulier, le circuit optoélectronique 20 comprend le circuit redresseur 12 recevant la tension d'alimentation V_IN entre les bornes IN₁ et IN₂ et fournissant la tension V_ALIM redressée entre des noeuds A₁ et A₂. A titre de variante, le circuit 20 peut recevoir directement une tension redressée, le circuit redresseur pouvant alors ne pas être présent. Le potentiel au noeud A₂ peut correspondre à un potentiel de référence bas Voff, par exemple 0 V, par rapport auquel sont référencées les tensions du circuit optoélectronique 20. Sauf indication contraire, les potentiels sont référencés dans la suite de la description par rapport au potentiel de référence bas Voff. Un potentiel de référence haut, appelé Von, peut être fourni à partir de la tension d'alimentation V_ALIM.

[0029] Le circuit optoélectronique 20 comprend N ensembles en série de diodes électroluminescentes élémentaires, appelés diodes électroluminescentes globales D_i dans la suite de la description, où i est un nombre entier variant de 1 à N et où N est un nombre entier compris entre 2 et 200. Chaque diode électroluminescente globale D₁ à D_N comprend au moins une diode électroluminescente élémentaire. De préférence, chaque diode électroluminescente globale est composée de la mise en série et/ou en parallèle d'au moins deux diodes électroluminescentes élémentaires. Dans le présent exemple, les N diodes électroluminescentes globales D_i sont connectées en série, la cathode de la diode électroluminescente globale D_i étant reliée à l'anode de la diode électroluminescente globale D_i+1, pour i variant de 1 à N-1. L'anode de la diode électroluminescente globale D₁ est reliée, de préférence connectée, au noeud A₁. Les diodes électroluminescentes globales D_i, i variant de 1 à N, peuvent comprendre le même nombre de diodes électroluminescentes élémentaires ou des nombres différents de diodes électroluminescentes élémentaires.

[0030] Le circuit optoélectronique 20 comprend une source de courant 22 dont une borne est reliée au noeud A₂ et dont l'autre borne est reliée à un noeud A₃. La source de courant 22 peut avoir une structure quelconque et peut notamment correspondre à une impédance, par exemple une résistance. La cathode de la diode électroluminescente globale D_N est reliée, de préférence connectée, au noeud A₃. On appelle V_SOURCE la tension aux bornes de la source de courant 22 et I_SOURCE le courant circulant par la source de courant 22. Le circuit optoélectronique 20 peut comprendre un circuit, non représenté, qui fournit une tension de référence pour l'alimentation de la source de courant, éventuellement obtenue à partir de la tension V_ALIM. La source de courant 22 peut être commandée de manière continue par un circuit externe au circuit optoélectronique 20.

[0031] Le circuit 20 comprend un dispositif 24 de commutation des diodes électroluminescentes globales D_i, i variant de 1 à N. Selon un mode de réalisation, le dispositif 24 comprend :

un circuit 26 de fourniture d'une tension de référence V_REF ;

un circuit de commande 28 adapté à recevoir les tensions V_SOURCE et V_REF ; et

N circuits de conduction SW₁ à SW_N, chaque circuit de conduction SW_i, i variant de 1 à N, étant monté entre le noeud A₃ et la cathode de la diode électroluminescente globale D_i et étant commandé par un signal S_i fourni par le circuit de commande 28.

[0032] Le circuit de conduction SW_i est un circuit dont la résistance électrique équivalente varie entre une valeur maximale et une valeur minimale en fonction du signal S_i. Selon un mode de réalisation, lorsque la résistance électrique équivalente du circuit de conduction SW_i est à la valeur maximale, le circuit de conduction SW_i est sensiblement équivalent à un interrupteur ouvert. A titre de variante, du courant peut circuler au travers du circuit SW_i même lorsque la résistance électrique équivalente du circuit de conduction SW_i est la plus élevée. Pour i variant de 1 à N, on appelle I_i le courant circulant dans le circuit de conduction SW_i. Dans la suite de la description, on appelle G_i un noeud relié au circuit de conduction et recevant le signal S_i. A titre de variante, le circuit de conduction SW_N, qui protège la source de courant 22 des surtensions, peut ne pas être commandé par le module de commande 28 et être toujours passant ou peut ne pas être présent et la cathode de la diode électroluminescente globale D_N peut être connectée au noeud A₃. Le circuit optoélectronique 20 peut, en outre, comprendre un circuit, non représenté, qui fournit une tension de référence pour l'alimentation du dispositif de commutation 24, éventuellement obtenue à partir de la tension V_ALIM.

[0033] Dans le présent mode de réalisation, le signal de commande Si de chaque circuit de conduction SW_i est un signal qui peut varier de façon continue entre une première valeur et une deuxième valeur, la résistance électrique équivalente du circuit de conduction SW_i diminuant lorsque le signal Si varie de la première valeur à la deuxième valeur. Les premières et deuxièmes valeurs des signaux S_i, i variant de 1 à N, peuvent ne pas être les mêmes pour tous les circuits de conduction SW_i. De préférence, le circuit de conduction SW_i n'est sensiblement pas passant lorsque le signal S_i est à la première valeur.

[0034] Selon un mode de réalisation, chaque circuit de conduction SW_i est, par exemple, à base d'au moins un transistor, notamment un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde ou transistor MOS, à enrichissement ou à appauvrissement. Le signal S_i est alors le potentiel à la grille du transistor SW_i. Selon un mode de réalisation, chaque circuit de conduction SW_i comprend un transistor MOS à enrichissement à canal N dont le drain est connecté à la cathode de la diode électroluminescente globale D_i, dont la source est reliée au noeud A₃ et dont la grille est reliée au noeud G_i. Selon un autre mode de réalisation, le circuit de conduction SW_i comprend deux transistors MOS, par exemple à canal N, entre la cathode de la diode électroluminescente globale D_i et le noeud A₃, le transistor connecté à la diode électroluminescente globale D_i étant un transistor haute tension monté en cascode et le transistor connecté au noeud A₃ étant un transistor basse tension commandé par le signal S_i. Ceci permet avantageusement d'augmenter la vitesse de commutation du circuit de conduction SW_i. A titre de variante, chaque circuit de conduction peut correspondre à un transistor autre qu'un transistor MOS, à un relai, à un microsystème électromécanique et de façon générale à tout élément dont la conductivité électrique peut être commandée en tension ou en courant de manière monotone.

[0035] Selon un mode de réalisation, le circuit 26 de fourniture de la tension de référence V_REF est interne au circuit optoélectronique 20. A titre de variante, la tension de référence V_REF est fournie au circuit optoélectronique 20 par un circuit externe au circuit optoélectronique 20 ou est obtenue à partir d'un signal de modulation fourni au circuit optoélectronique 20 par un circuit externe au circuit optoélectronique 20. A titre d'exemple, le circuit optoélectronique 20 peut comprendre une borne dédiée à la réception de la tension de référence V_REF ou du signal de modulation à partir duquel la tension de référence V_REF est obtenue. Selon un mode de réalisation, la tension de référence V_REF ou le signal de modulation peut être fourni par un variateur, notamment un variateur pouvant être actionné par un utilisateur ou un capteur de luminosité.

[0036] La figure 4 représente un schéma électrique d'un mode de réalisation du circuit de commande 28. Le circuit de commande 28 comprend un amplificateur opérationnel à transconductance comprenant une paire différentielle 30 et des miroirs de courant 32, 34 et 36. Dans le présent mode de réalisation, le signal S_i correspond au potentiel au noeud G_i.

[0037] La paire différentielle 30 comprend un transistor T₁, par exemple un transistor MOS à canal P, dont la source est reliée à la borne d'une source de courant I_diff et dont la grille est commandée par la tension V_SOURCE. L'autre borne de la source de courant I_diff peut être reliée à la source du potentiel de référence haut Von. La paire différentielle 30 comprend en outre un transistor T₂, par exemple un transistor MOS à canal P, dont la source est reliée à la source de courant I_diff et dont la grille est commandée par la tension V_REF. On appelle I₁ le courant au drain du transistor T₁ et I₂ le courant au drain du transistor T₂. Selon un mode de réalisation, les transistors T₁ et T₂ ont les mêmes caractéristiques. En particulier, le facteur de forme (W/L) du canal du transistor T₁ est égal au facteur de forme du canal du transistor T₂. On appelle facteur de forme du canal d'un transistor le rapport entre la largeur et la longueur du canal. Dans la suite de la description, on prend le facteur de forme du canal du transistor T3 comme facteur de forme de référence.

[0038] Le miroir de courant 32 comprend un transistor T₃, par exemple un transistor MOS à canal N, dont le drain est relié, de préférence connecté, au drain du transistor T₁, dont la source est reliée, de préférence connectée, à la source du potentiel de référence bas Voff, par exemple le noeud A₂, et dont la grille est reliée au drain. Le miroir de courant 32 comprend un transistor T₄, par exemple un transistor MOS à canal N, dont la source est reliée, de préférence connectée, à la source du potentiel de référence bas Voff et dont la grille est reliée à la grille du transistor T₃. Selon un mode de réalisation, les transistors T₃ et T₄ ont les mêmes caractéristiques. En particulier, le facteur de forme du canal du transistor T₃ est égal au facteur de forme du canal du transistor T₄. Le courant circulant dans le transistor T₄ est donc égal à I₁ circulant dans T₃.

[0039] Le miroir de courant 34 comprend un transistor T₅, par exemple un transistor MOS à canal P, dont le drain est relié, de préférence connecté, au drain du transistor T₄, dont la source est reliée, de préférence connectée, à la source du potentiel de référence haut Von, et dont la grille est reliée au drain. Le miroir de courant 34 comprend en outre pour chaque circuit de conduction SW_i, i variant de 1 à N, un transistor T_sup-i, par exemple un transistor MOS à canal P, dont la source est reliée, de préférence connectée, à la source du potentiel de référence haut Von, dont la grille est reliée à la grille du transistor T₅ et dont le drain est relié, de préférence connecté au noeud G_i. Selon un mode de réalisation, les transistors T_sup-i peuvent ne pas avoir les mêmes caractéristiques les uns par rapport aux autres et par rapport au transistor T₅. On appelle R_sup-i le rapport entre le facteur de forme de canal du transistor T_sup-i et le facteur de forme de canal du transistor T₅. En particulier, R_sup-i peut être différent de R_sup-j, avec i différent de j. On appelle IG_i le courant au drain du transistor T_sup-i.

[0040] Le miroir de courant 36 comprend un transistor T₆, par exemple un transistor MOS à canal N, dont le drain est relié, de préférence connecté, au drain du transistor T₂, dont la source est reliée, de préférence connectée, à la source du potentiel de référence bas Voff, et dont la grille est reliée au drain. Le miroir de courant 36 comprend en outre pour chaque circuit de conduction SW_i, i variant de 1 à N, un transistor MOS T_inf-i, par exemple à canal N, dont la source est reliée, de préférence connectée, à la source du potentiel de référence bas Voff, dont la grille est reliée à la grille du transistor T₆ et dont le drain est relié, de préférence connecté au noeud G_i. Selon un mode de réalisation, les transistors T_inf-i peuvent ne pas avoir les mêmes caractéristiques les uns par rapport aux autres et par rapport au transistor T₆. On appelle R_inf-i le rapport entre le facteur de forme du canal du transistor T_inf-i et le facteur de forme du canal du transistor T₆. En particulier, R_inf-i peut être différente de R_inf-j, avec i différent de j. On appelle IG'_i le courant au drain du transistor T_inf-i.

[0041] Pour i variant de 1 à N, on appelle RatioPN_i le rapport entre le facteur de forme du canal du transistor T_sup-i et le facteur de forme du canal du transistor T_inf-i, c'est-à-dire le rapport entre R_sup-i et R_inf-i. Selon un mode de réalisation, le rapport RatioPN_i est strictement supérieur au rapport RatioPNj pour i strictement supérieur à j. Selon un mode de réalisation, pour i variant de 1 à N, le rapport RatioPN_i peut varier entre 1/N et N. Selon un mode de réalisation, l'écart entre les rapports RatioPN_i et RatioPN_i+1 est supérieur strictement à 1/(N-1)-1/N.

[0042] Afin d'expliquer le fonctionnement du circuit optoélectronique 20, il va être considéré dans un premier temps un circuit de commande ayant une structure simplifiée.

[0043] La figure 5 représente un schéma électrique d'un circuit de commande 40 comprenant l'ensemble des éléments du circuit de commande 28 représenté en figure 4 à la différence qu'un seul circuit de conduction SW_i est présent et que les diodes électroluminescentes ne sont pas présentes.

[0044] Considérons dans un premier temps que les rapports R_sup-i et R_inf-i sont égaux à 1. Dans ce cas, le courant IG_i est égal au courant I₁ et le courant IG'_i est égal au courant I₂. A l'équilibre, la tension V_SOURCE est égale à la tension V_REF, les courants I₁, I₂, IG_i et IG'_i sont égaux à I_diff/2 et le potentiel au noeud G_i est égal à la somme de la tension V_SOURCE et de la tension grille-source du transistor SW_i. Lorsque la tension V_SOURCE devient supérieure à la tension V_REF, le transistor T₁ conduit moins que le transistor T₂, de sorte que le courant I₁ devient inférieur au courant I₂. Le courant IG_i diminue par rapport au courant IG'_i. En raison de la capacité du noeud G_i, ceci entraîne une diminution de la tension à la grille du transistor SW_i. Le transistor SW_i devient donc moins passant et la tension V_SOURCE diminue jusqu'à ce qu'elle soit de nouveau égale à V_REF. Lorsque la tension V_SOURCE devient inférieure à la tension V_REF, le transistor T₁ conduit davantage que le transistor T₂, de sorte que le courant I₁ devient supérieur au courant I₂. Le courant IG_i augmente par rapport au courant IG'_i. En raison de la capacité du noeud G_i, ceci entraîne une augmentation de la tension à la grille du transistor SW_i. Le transistor SW_i devient donc davantage passant et la tension V_SOURCE s'élève jusqu'à ce qu'elle soit de nouveau égale à V_REF. Le circuit de commande 40 asservit donc la tension V_SOURCE à la tension V_REF.

[0045] Considérons maintenant que le rapport entre R_sup-i et R_inf-i n'est pas égal à 1. Le raisonnement précédent reste valable à la différence que, à l'équilibre, le courant I₁ est égal à R_inf-i*I_diff/(R_inf-i + R_sup-i), le courant I₂ est égal à R_sup-i*I_diff/(R_inf-i + R_sup-i), les courants IG_i et IG'_i sont égaux à R_inf-i*R_sup-i*I_diff/(R_inf-i + R_sup-i) et il y a une tension de décalage OFFSET_i entre la tension V_SOURCE et la tension V_REF. La tension de décalage OFFSET_i est proportionnelle à la différence entre les courants I₁ et I₂ et inversement proportionnelle à la conductance de la paire différentielle. La tension de décalage OFFSET_i dépend donc du rapport RatioPN_i. Pour les mêmes raisons que celles décrites précédemment, une variation de la tension V_SOURCE par rapport à sa valeur à l'équilibre entraîne une variation de la tension à la grille du transistor SW_i qui tend à ramener la tension V_SOURCE à sa valeur à l'équilibre. Le circuit de commande 40 asservit donc la tension V_SOURCE à la tension V_REF diminuée de la tension de décalage OFFSET_i.

[0046] Considérons maintenant à nouveau le circuit optoélectronique 20 représenté en figure 4. Le circuit de commande 28 fournit les signaux S₁ à S_N à des valeurs adaptées pour modifier la conduction des circuits de conduction SW₁ à SW_N pour que la tension V_SOURCE soit asservi à la tension de référence V_REF à une tension de décalage OFFSET près qui peut varier selon le point de fonctionnement du circuit optoélectronique. Un avantage du dispositif de commutation 24 est qu'il a une consommation de courant réduite. Selon un mode de réalisation, dans le cas où chaque circuit de conduction SW_i comprend un transistor MOS dont la grille reçoit le signal Si, le circuit de commande 28 asservit la tension V_SOURCE à la tension de référence V_REF à une tension de décalage OFFSET près en commandant les grilles des transistors SW_i. En d'autres termes, la paire différentielle 30 reçoit en entrée la différence entre la tension V_SOURCE et la tension de référence V_REF. La tension de référence est identique pour tous les étages de sortie, mais la tension de décalage est différente pour chaque étage de sortie.

[0047] Dans une phase ascendante de la tension d'alimentation V_ALIM, alors que les diodes électroluminescentes D₁ à D_i-1 sont passantes, que les diodes électroluminescentes D_i à D_N sont bloquées, que les signaux S₁ à S_i-2 sont à Voff, que les signaux S_i à S_N sont à Von et que le signal S_i-1 est à une tension égale à V_REF-OFFSET_i-1+V_GSi-1 permettant au seul switch SW_i-1 d'imposer le courant I_SOURCE dans les diodes électroluminescentes, lorsque la tension aux bornes de la diode électroluminescente globale D_i devient supérieure à la tension de seuil de la diode électroluminescente globale D_i, celle-ci devient passante et un courant commence à circuler dans la diode électroluminescente globale D_i et le switch SW_i. Ceci se traduit par une diminution temporaire de l'impédance totale équivalente entre les noeuds A₁ et A₃, et donc une augmentation temporaire de la tension V_SOURCE. Comme cela a été décrit précédemment, l'augmentation de la tension V_SOURCE entraîne une diminution du courant I₁ traversant le transistor T₁ de la paire différentielle 30. De ce fait, le courant reproduit par chaque transistor T_sup-i diminue pour i variant de 1 à N. Etant donné qu'il existe une capacité équivalente à chaque noeud G_i, 1 variant de 1 à N, pouvant correspondre à un condensateur distinct ou à une capacité parasite d'un autre composant électronique, et que le rapport RatioPN_i-1 associé aux transistors T_sup-i-1 et T_inf-i-1 reliés au noeud G_i-1 est inférieur aux rapports RatioPN_i à RatioPN_N, la tension au noeud G_i-1 diminue jusqu'à atteindre sensiblement le potentiel Voff tandis que la tension au noeud G_i diminue également jusqu'à son point d'équilibre, permettant au switch SW_i d'imposer seul la tension V_SOURCE à V_REF-OFFSET_i. L'interrupteur SW_i-1 s'ouvre donc et simultanément l'interrupteur SW_i devient de moins en moins passant. Tout le courant circule alors dans l'interrupteur SW_i. Le module de commande 28 asservit alors la tension V_SOURCE à la tension V_REF diminuée de OFFSET_i par le circuit de conduction SW_i, la tension de décalage OFFSET_i entre la tension V_SOURCE et la tension V_REF étant plus faible que la tension de décalage OFFSET_i-1. Dans le cas où chaque circuit de conduction SW_i comprend un transistor MOS dont la grille reçoit le signal Si, ceci signifie que la tension à la grille du transistor SW_i-1 diminue et le transistor SW_i-1 devient de moins en moins passant jusqu'à atteindre son état non passant. A l'équilibre, le potentiel au noeud G_i est égal à la somme de la tension V_SOURCE et de la tension grille-source du transistor SW_i.

[0048] Dans une phase descendante de la tension d'alimentation V_ALIM, alors que les diodes électroluminescentes D₁ à D_i sont passantes, que les diodes électroluminescentes D_i+1 à D_N sont bloquées, que les signaux S₁ à S_i-1 sont à Voff, que les signaux S_i+1 à S_N sont à Von et que le signal Si est à une tension égale à V_REF-OFFSET_i+V_GSi permettant au seul switch SWi d'imposer le courant I_SOURCE dans les diodes électroluminescentes lorsque la tension aux bornes de la diode électroluminescente globale D_i diminue et devient inférieure à la tension de seuil de la diode électroluminescente globale D_i, celle-ci commence à se bloquer. Ceci se traduit par une augmentation temporaire de l'impédance totale équivalente entre les noeuds A₁ et A₃, et donc une diminution temporaire de la tension V_SOURCE. Comme cela a été décrit précédemment, la diminution de la tension V_SOURCE entraîne une augmentation du courant I₁ traversant le transistor T₁ de la paire différentielle 30. De ce fait, le courant reproduit par chaque transistor T_sup-i augmente. Etant donné qu'il existe une capacité équivalente à chaque noeud G_i, et que le rapport RatioPN_i de la branche i est supérieur au rapport RatioPN₁ à RatioPN_i-1, la tension au noeud G_i augmente jusqu'à atteindre sensiblement le potentiel Von tandis que la tension au noeud G_i-1 augmente également jusqu'à son point d'équilibre permettant au switch SW_i-1 d'imposer seul la tension V_SOURCE à V_{REF-OFFSETi-1}. L'interrupteur SW_i se ferme donc totalement et l'interrupteur SW_i-1 devient de plus en plus passant. Tout le courant circule alors dans l'interrupteur SW_i-1. Le module de commande 28 asservit alors la tension V_SOURCE à la tension V_REF diminuée de OFFSET_i-1 par le circuit de conduction SW_i-1, la tension de décalage OFFSET_i-1 étant plus élevée que la tension de décalage OFFSET_i. Dans le cas où chaque circuit de conduction SW_i comprend un transistor MOS dont la grille reçoit le signal Si, ceci signifie que la tension à la grille du transistor SW_i-1 augmente et que le transistor SW_i-1 devient de plus en plus passant et le transistor SW_i atteint son état complètement passant.

[0049] Un avantage du présent mode de réalisation est que le circuit de commande 28 ne comprend pas de machines à nombre fini d'états et que l'ordre de commande des circuits de conduction SW_i est imposé par les différences entre les rapports RatioPN_i.

[0050] De façon avantageuse, le mode de réalisation du procédé de commande des interrupteurs SW_i décrit précédemment ne dépend pas du nombre de diodes électroluminescentes élémentaires qui composent chaque diode électroluminescente globale D_i et donc ne dépend pas de la tension de seuil de chaque diode électroluminescente globale.

[0051] En considérant que les diodes D₁ à D_i sont passantes et que les diodes électroluminescentes globales D_i+1 à D_N sont bloquées, la tension de décalage OFFSET_i diminuant avec l'indice i, la tension à laquelle se stabilise à la tension V_SOURCE augmente avec l'indice i. De ce fait, le courant I_SOURCE circulant dans les diodes électroluminescentes globales D₁ à D_i augmente avec l'indice i. On obtient ainsi une augmentation par paliers du courant I_SOURCE avec la tension V_ALIM. De façon avantageuse, le facteur de puissance du circuit optoélectronique est ainsi augmenté.

[0052] Selon un autre mode de réalisation, le circuit 26 de fourniture de la tension de référence V_REF est adapté à modifier la valeur de la tension de référence V_REF parmi plusieurs valeurs en fonction d'un signal de commande fourni par le module de commande 28. Selon un mode de réalisation, en considérant que les diodes D₁ à D_i sont passantes et que les diodes électroluminescentes globales D_i+1 à D_N sont bloquées, le circuit 26 est commandé pour augmenter la valeur de la tension de référence VREF avec l'indice i. La tension à laquelle se stabilise à la tension V_SOURCE augmente alors avec l'indice i, indépendamment de l'augmentation décrite précédemment due à la variation de la tension de décalage OFFSET_i. De ce fait, le courant I_SOURCE circulant dans les diodes électroluminescentes globales D₁ à D_i augmente avec l'indice i. On obtient ainsi une augmentation par paliers du courant I_SOURCE avec la tension V_ALIM. De façon avantageuse, le facteur de puissance du circuit optoélectronique est ainsi augmenté.

[0053] Selon un autre mode de réalisation, la source de courant 22 est adaptée à fournir un courant I_SOURCE dont l'intensité peut prendre plusieurs valeurs en fonction d'un signal de commande fourni par le module de commande 28. Selon un mode de réalisation, en considérant que les diodes D₁ à D_i sont passantes et que les diodes électroluminescentes globales D_i+1 à D_N sont bloquées, la source de courant 22 est commandée pour augmenter l'intensité du courant I_SOURCE avec l'indice i. De façon avantageuse, le facteur de puissance du circuit optoélectronique est ainsi augmenté.

[0054] La tension de décalage OFFSET_i pour i donné peut être constante ou varier en fonction de la température, soit en augmentant lorsque la température augmente, soit en diminuant lorsque la température augmente. Dans le cas où la source de courant 22 est une résistance et que la tension de décalage OFFSET_i diminue lorsque la température augmente, une augmentation de la température se traduit par une diminution du courant I_SOURCE et donc une diminution de la puissance thermique fournie par le circuit optoélectronique 20. On obtient ainsi une protection du circuit optoélectronique 20 contre un emballement thermique.

[0055] La figure 6 représente des chronogrammes, obtenus par simulation, de la tension V_ALIM, du courant I_SOURCE, des tensions V_SOURCE et V_REF, des tensions S₁, S₂, S₃ et S₄ et des courants I₁, I₂, I₃ et I₄ dans le cas où la tension V_ALIM est obtenue à partir d'une tension V_IN sinusoïdale et dans le cas où N est égal à 4. Pour l'obtention des courbes représentées en figure 6, le rapport RatioPN₁ était égal à 1/4, le rapport RatioPN₂ était égal à 1/3, le rapport RatioPN₃ était égal à ½ et le rapport RatioPN₄ était égal à 1 et l'intensité du courant fourni par la source de courant I_diff était égale à 20 µA.

[0056] Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. Bien que des modes de réalisation détaillés aient été décrits dans lesquels l'état de conduction le moins conducteur électriquement de chaque circuit de conduction SW_i correspond à un état non passant, il est clair que ces modes de réalisation peuvent également être mis en oeuvre avec un circuit de conduction SW_i pour lequel l'état le moins conducteur électriquement correspond néanmoins à un état dans lequel du courant circule au travers du circuit SW_i, par exemple un courant dont l'intensité est inférieure ou égale à la limite théorique qui est l'intensité maximale induisant une puissance dans le circuit de conduction SW_i pouvant être dissipée sans causer de dysfonctionnement de celui-ci.

[0057] En outre, dans les modes de réalisation décrits précédemment, chaque transistor T_sup-i est adapté à recopier le courant I₁ multiplié par le facteur de recopie Rsup_i et chaque transistor T_inf-i est adapté à recopier le courant I₂ multiplié par le facteur de recopie Rinf_i. A titre de variante, chaque transistor T_inf-i peut être adapté à recopier un courant de référence, par exemple un courant constant, et chaque transistor T_sup-i est adapté à recopier le courant I₁ multiplié par le facteur de recopie Rsup_i. A titre de variante, chaque transistor T_sup-i peut être adapté à recopier un courant de référence, par exemple un courant constant, et chaque transistor T_inf-i est adapté à recopier le courant I₂ multiplié par le facteur de recopie Rinf_i. Il peut ainsi également être obtenu des rapports RatioPN_i différents pour chaque circuit de conduction SW_i et des tensions de décalage OFFSET_i différentes pour les circuit de conduction SW_i.

Revendications

1. Circuit optoélectronique (20) destiné à recevoir une tension variable (V_ALIM) contenant une alternance de phases croissantes et décroissantes, le circuit optoélectronique comprenant :

des ensembles de diodes électroluminescentes (D_i) montés en série ;

un noeud (A₃) relié à chaque ensemble (D_i) par un circuit de conduction (SW_i) dont la conductance électrique varie en fonction d'un signal de commande (S_i) ; et

un circuit de commande (28) relié à chaque circuit de conduction, comprenant un amplificateur de différence (30) et autant d'étages de sortie que de circuits de conduction, et étant adapté à fournir chaque signal de commande à partir de la comparaison d'une première tension (V_SOURCE) audit noeud à au moins une deuxième tension (V_REF) identique pour tous les circuits de conduction, le circuit de commande étant adapté à asservir la première tension à la deuxième tension décalée d'une troisième tension, différente pour chaque étage de sortie.

2. Circuit optoélectronique selon la revendication 1, dans lequel l'amplificateur de différence reçoit en entrée une tension différentielle correspondant à la différence entre la première tension (V_SOURCE) et la deuxième tension (V_REF).

3. Circuit optoélectronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'amplificateur de différence (30) est adapté à fournir un premier courant (I₁) et un deuxième courant (I₂), le circuit de commande (28) comprenant un premier miroir de courant à plusieurs sorties (32, 34) adapté à recopier, pour chaque circuit de conduction, le premier courant ou un troisième courant multiplié par un premier facteur de recopie, et un deuxième miroir de courant à plusieurs sorties (36) adapté à recopier, pour chaque circuit de conduction, le deuxième courant ou le troisième courant multiplié par un deuxième facteur de recopie, le rapport entre le premier facteur de recopie et le deuxième facteur de recopie étant différent pour chaque circuit de conduction.

4. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les ensembles de diodes électroluminescentes (D_i) sont classés par rangs croissants d'un premier ensemble à une première extrémité de la série à un dernier ensemble à une deuxième extrémité de la série et dans lequel, pour chaque circuit de conduction (SW_i), le circuit de commande est adapté à asservir la première tension à la deuxième tension diminuée d'une troisième tension qui est décroissante avec le rang de l'ensemble (D_i) auquel est relié le circuit de conduction (SW_i).

5. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'amplificateur de différence (30) comprend une paire différentielle comprenant un premier transistor (T₁) recevant la première tension (V_SOURCE) et un deuxième transistor (T₂) recevant la deuxième tension (V_REF).

6. Circuit optoélectronique selon la revendication 5, dans lequel le premier transistor (T₁) est un transistor MOS dont la grille reçoit la première tension (V_SOURCE) et dans lequel le deuxième transistor (T₂) est un transistor MOS dont la grille reçoit la deuxième tension (V_REF).

7. Circuit optoélectronique selon la revendication 3, comprenant, pour chaque circuit de conduction (SW_i), un condensateur relié au circuit de conduction ou intégré au circuit de conduction, le premier miroir de courant (34) comprenant un circuit (T_sup-i) de charge du condensateur et le deuxième miroir de courant (36) comprenant un circuit de décharge (T_inf-i) du condensateur.

8. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque circuit de conduction (SW_i) comprend un transistor MOS.

9. Circuit optoélectronique selon la revendication 8 dans son rattachement à la revendication 7, dans lequel le premier miroir de courant (34) comprend, pour chaque circuit de conduction (SW_i), un premier bloc de recopie (T_sup-i) relié à la grille du transistor MOS du circuit de conduction et adapté à fournir le premier courant multiplié par le premier facteur de recopie et dans lequel le deuxième miroir de courant (34) comprend, pour chaque circuit de conduction (SW_i), un deuxième bloc de recopie (T_sup-i) relié à la grille du transistor MOS du circuit de conduction et adapté à fournir le deuxième courant multiplié par le deuxième facteur de recopie.

10. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant une source de courant (22) reliée audit noeud (A₃).

11. Circuit optoélectronique selon la revendication 10, dans lequel la source de courant (22) comprend au moins une résistance.

12. Circuit optoélectronique selon la revendication 10 ou 11 dans son rattachement à la revendication 4, dans lequel la source de courant (22) est adaptée à fournir un courant qui augmente avec le rang de l'ensemble (D_i) auquel est relié le circuit de conduction (SW_i).

13. Circuit optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la troisième tension varie en fonction de la température.

Dessins