Brevet FR2456970A1 — publié le 19801212

La présente invention concerne un procédé de commande d'un régulateur de commutation relié a une source de courant continu et constitué par le branchement en série d'un interrupteur électro- nique commandé et d'une utilisation, un critère pour la commande de la tension d'utilisation étant dérivé du courant qui circule dans l'interrupteur électronique, ainsi qu'un montage pour la mise en oeuvre dudit procédé. Un tel procédé est décrit par la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le nO 27 15 571. Le fonc tionnement de convertisseurs réglés par durée d'impulsions, tels que convertisseurs en phase passante, convertisseurs en phase bloquée,convertisseurs élévateurs, etc., fonctionnant a une fréquence de commutation constante, est decrit en détail dans la demande précitée, qui présente un procédé de commande permettant de réduire fortement,- voire de supprimer totalement la tendance connue de ces convertisseurs a l'oscillation. Un inconvénient de ce procédé de commande réside toutefois dans le fait que la durée de conduction de l'interrupteur ne doit pas dépasser une alternance de la fréquence de commutation, afin d'éviter des oscillations. L'invention a pour objets un procédé de commande et un montage pour la mise en oeuvre dudit procédé, dans lesquels la durée de conduction de l'interrupteur peut dépasser une alternance de la fréquence de commutation, voire être légèrement inferieure a une période, sans production d'oscillations gênantes ou avec amortissement de ces dernieres. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la tension U1 apparaissant aux bornes de l'utilisation ou une tension proportionnelle a la précédente est comparée a une tension résultant de la superposition d'une tension continue de référence constante Uref, de la chute de tension UR1 produite par le courant transformes aux bornes d'une résistance, et d'une tension en dents de scie Usz variant en phase avec la fréquence de commutation (1/T), de façon que Uref + Usz (T) + UR 1 (T) > U1' + aul et que Uref + Usz (O) + UR 1 (0) L'invention présente l'avantage de permettre une durée de conduction de l'interrupteur supérieure a une alternance de la fréquence de commutation sans affecter la stabilité du convertisseur. Les convertisseurs selon l'invention permettent ainsi une influence beaucoup plus importante par des tensions parasites, sans que des fréquences d'oscillations parasites se superposent aux fréquences de commutation ou de façon que les fréquences d'oscillation soient amorties. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schéma connu d'un convertisseur en phase bloquée selon la demande précitée; la figure 2a représente la variation du courant qui circule dans l'inductance L1 dé la figure 1; la figure 2b représente l'échelon de tension qui produit la variation de courant selon figure 2a; la figure 3 représente le schéma du même convertisseur en phase bloquée selon l'invention; la figure 4a représente la variation de courant dans l'inductance L1 de la figure 1; la figure 4b représente l'échelon de tension qui produit la variation de courant selon figure 4a; et la figure 5 représente un exemple de réalisation selon l'invention d'un convertisseur en phase bloquée selon la figure 3 de la demande précitée. Le convertisseur en phase bloquée connu selon figure 1 tend à l'auto-excitation quand la durée de conduction du transistor de commutation S1 est supérieure a une alternance T. Il est possible de constater en retirant la barrette A-B, en appliquant au point A la tension Ul' égale à la tension d'alimentation, pour l'entretien du régime stationnaire, et en observant la réponse indicielle du courant au point B, produite par un échelon de tension de valeur hl]l' au point A. La figure 2 représente cette réponse en fonction du temps t.La figure 2a représente le courant I circulant dans l'inductance L1; on reconnait une variation non perturbée pendant l'intervalle de temps 0 à T, avec une duree de conduction T1 = T/2, et une variation perturbée a partir de l'instant T, avec des fréquences d'oscillation superposées, résultant d'un échelon de tension parasite AU1'. Cet échelon de tension est représenté sur la figure 2b. Cette dernière représente egalement la tension de commande URi, proportionnelle au courant de commutation et superposée à la tension de référence constante Uref.Le transistor interrupteur S1 est bloqué, c'est-à-dire que sa durée de conduction T1 est terminée à chaque point d'intersection de la tension somme et de la tension de comparaiton U1'. L'échelon de tension prolonge la duree de conduction T1 à la valeur 5/6 x T pendant chaque seconde période de commutation, tandis que la durée de commutation est T1 = 1/6 T pendant les périodes de commutation décalées. Cette oscillation parasite est stable dans le montage de la figure 1. Dans le montage selon figure 1, une borne de la source G de tension continue est reliée à un potentiel de référence et sa seconde borne est portee au potentiel de référence par les électrodes d'un transistor S1, l'enroulement primaire d'un transformateur Trl et une inductance Li reliée au potentiel de référence et en parallèle avec le montage en série d'une diode D1 polarisée dans le sens direct et de l'utilisation RL, shuntee par une capacité Ci L'utilisation RL est reliée à une entrée d'un amplificateur opérationnel IC2, dont la seconde entrée est reliée au potentiel de référence par une source Q de tension de référence. La branche comprise entre la sortie ou la seconde entre de l'amplificateur opérationnel contient le montage en série d'un redresseur D4 et de l'enroulement secondaire du transformateur Trl; la sortie de l'amplificateur opérationnel IC2 est reliée à l'électrode de commande du transistor S1. Une résistance R1 est en parallèle avec le montage en série du redresseur D4 et de l'enroulement secondaire du transformateur Trl, qui est en parallèle avec le montage en série d'une diode de Zener D2 polarisée dans le sens direct et d'une diode D3 polarisee en sens inverse. La figure 3 représente le même convertisseur en phase bloquée que la figure 1, mais comportant en outre selon l'invention une commande par un générateur SZQ de tension en dents de scie, insére entre le potentiel de référence et la source S de tension de référence, et délivrant un signal en dents de scie Usz, de fréquence et phase identiques à celles de la fréquence de commutation (cf. figure 4b). La tension U1 apparaissant aux bornes de l'utilisation RL, ou une tension proportionnelle à la precedente est dans ce cas comparée à une tension résultant de la superposition d'une tension continue de référence constante Uref, de la chute de tension UR1 produite par le courant transforme IS' aux bornes d'une résistance R1 et d'une tension en dents de scie Usz variant en phase avec la fréquence de commutation (1/T), de façon que Uref + Usz (T) + UR1 (T) > U1' + AU1' et que Uref + Usz (0) + UR1 (0) La figure 4a représente la variation temporelle du courant I dans l'inductance L1, une durée de conduction constante T1 = T/2 étant observée en régie stationnaire jusqu'à l'instant T de l'échelon de tension parasite. Ce dernier est suivi d'une période de commutation avec une durée de conduction Ti = 2/3 T, puis à partir de la période suivante un régime stationnaire est de nouveau atteint avec une durée de conduction T1 = T/2. Le convertisseur en phase bloquée n'est ainsi ramené à son regime stationnaire que pendant une période de commutation, c'est-à-dire qu'il présente un amortissement apériodique des fréquences d'oscillation parasites.La figure 4b représente les variations temporelles de la tension continue constante Uref, de la tension en dents de scie Usz précitée et de la tension de commande UR1, produite de nouveau par le courant de conduction de l'interrupteur et superposée aux deux tensions précitées. La tension de comparaison Ul?, représentée en tirets, présente un échelon parasite hU1' à l'ins tant T. On distingue nettement les instants T1 et T1' auxquels la tension somme de UR1, Usz et Uref atteint la valeur de la tension de comparaison U1', le transistor interrupteur étant ainsi bloque pour le reste de la période de commutation. La figure 5 représente un exemple de réalisation selon l'invention d'un convertisseur en phase bloquée selon la figure 3 de la demande précitee. Une source SZQ, délivrant une tension en dents de scie Usz (T), est insérée entre la sortie de l'amplificateur opérationnel IC2 ou sa seconde entrée et la tension de référence, en série avec la tension de commande UR1 fonction du courant de 1' interrupteur. L'invention repose sur l'observation suivante. il n'était pas prévisible qu'une commande mixte de convertisseurs réglés par durée d'impulsions, c'est-à-dire selon l'invention une commande en fonction du courant et une commande en fonction d'une tension en dents de scie, permettrait d'obtenir les avantages d'une commande pure par courant et en outre, moyennant le respect de conditions de dimensionnement déterminées, une plage de fonctionnement pratiquement doublée, avec un comportement dynamique stable. Les avantages de cette commande mixte peuvent être obtenus avec tous les convertisseurs de commutation connus, réglés par durée d'impulsions et à fréquence de commutation constante. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé de commande d'un régulateur de commutation relié à une source de courant continu et constitué par le branchement en série d'un interrupteur électronique commandé et d'une utilisation, un critère pour la commande de la tension d'utilisation étant dérivé du courant qui circule dans l'interrupteur electronique, ledit procédé étant caractérisé en ce que la tension U1 apparaissant aux bornes de l'utilisation RL, ou une tension proportionnelle à la précédente est comparée à une tension résultant de la superposition d'une tension continue de référence constante Uref, de la chute de tension UR1 produite par le courant transformé IS' aux bornes d'une résistance R1 et d'une tension en dents de scie Usz variant en phase avec la fréquence de commutation (i/T), de façon que Uref + Usz (T) + UR 1 (T) > U1' + AU1' et que Uref + Usz (0) + UR1 (O) Ut - AU1', U1' étant la tension de commanderemplaçant la tension d'utilisation U1 lors de l'ouverture de la boucle de régulation (A, B) et AUl' son échelon parasite maximal admissible. 2. Montage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, dans lequel une borne de la source de tension continue G est reliée à un potentiel de référence et sa seconde borne est portée au potentiel de référence par les électrodes d'un transistor S1, l'enroulement primaire d'un transformateur Trl et une inductance L1 reliée au potentiel de référence et en parallèle avec le branchement en série d'une diode D1 polarisée dans le sens direct et de l'utilisation RL shuntée par une capacité C1; l'utilisation RL est reliée à une entre d'un amplificateur opérationnel IC2, dont la seconde entrée est reliée au potentiel de référence par une source de tension de comparaison Q; la branche reliant la sortie ou la seconde entre de l'amplificateur opérationnel IC2 au potentiel de référence contient le branchement en série d'un redresseur D4 et de l'enroulement secondaire du transformateur Trl, et la sortie de l'amplificateur opération IC2 est reliee à l'elec- trode de commande du transistor Si; et une résistance R1 est en parallèle avec le montage en série du redresseur D4 et de l'enroulement secondaire du transformateur Trl, qui est en parallèle avec le montage en série dtune diode de Zener D2 polarisée dans le sens direct et d'une diode D3 polarisée en sens inverse, ledit montage étant caractérisé par l'insertion d'une source de tension en dents de scie SZQ dans la branche reliant la seconde entrée ou la sortie de l'amplificateur opérationnel IC2 au potentiel de référence.