Brevet FR2584545A1 — publié le 19870109

CONVERTISSEUR DE TENSION CONTINU-CONTINU A CIRCUIT AUXILIAIRE DE DEMARRAGE La présente invention a pour objet un convertisseur de tension continu-continu Elle trouve une application en électronique et notamment dans L'alimentation de certains équipements en état de veille. Un convertisseur de tension continu-continu est un circuit qui transforme une tension continue en une autre tension continue de valeur différente, plus faible ou plus forte. Parmi les différents types de convertisseurs, l'un des plus répandus utilise le principe du découpage d'un courant dans une inductance avec filtrage. Un tel circuit est représenté sur la figure 1.Il comprend une borne d'entrée E, sur laquelle est appliquée la tension Ve à convertir, un transistor hacheur T avec un émetteur e, une base b et un collecteur c (dans le cas illustré, il s'agit d'un transistor PNP, mais cela n'a rien de limitatif) une inductance L reliée au transistor T, un condensateur C et une résistance R en parallèle, l'ensemble R-C étant relié à l'inductance L, une borne de sortie S sur laquelle est disponible la tension Vs de conversion ; le circuit comprend encore une diode D connectée entre la masse et Le collecteur du transistor. Enfin, un circuit de commande CC a une première entrée el reliée à la borne de sortie S du convertisseur, une seconde entrée e2 reliée à une source d'alimentation AL et une sortie de commande sl reliée à la base b du transistor hacheur T.Ce circuit de commande délivre sur sa sortie si une tension apte à rendre bloqué ou passant le transistor hacheur T selon la valeur de la tension de sortie Vs. Dans ses grandes lignes, le fonctionnement de ce circuit est le suivant. Le courant circulant dans l'inductance est formé d'un suite de rampes croissantes et décroissantes. Les phases croissantes correspondent à L'état passant du transistor et les phases décrois- santes à L'état bloqué. Le circuit de commande détermine cet etat passant ou bloqué selon la valeur prise par la tension de sortie filtrée par le dipole LC et il assure en conséquence la commutation du transistor. Dans le cas ilLustré, La tension Vs de conversion est inférieure à la tension d'entrée Ve. Bien que donnant satisfaction à certains égards, ces convertisseurs présentent l'inconvénient d'avoir un rendement très bas (de L'ordre de 20 à 30 X) pour des puissances délivrées faibles (quelques mW en l'état actuel de la technologie), dans la réalisation d'abaisseurs de tension. Les pertes proviennent pour L'essentiel, de La dissipation dans le circuit de commande. Ces convertisseurs nécessitent donc une alimentation autonome (source AL). La présente invention a pour objet un convertisseur perfectionné qui est conçu de tel le manière que le circuit de commande est alimenté directement par la tension de sortie délivrée par le convertisseur et ne possède donc plus de source d'alimentation indépendante ou n'est pas alimentée par la tension d'entrée. Mais, cette disposition pose un problème puisqu'elle suppose que la tension de sortie est disponible, ce qui n'est évidemment pas Le cas au moment du démarrage. Le convertisseur de L'invention comprend donc, en outre, un circuit auxiliaire qui assure le démarrage du convertisseur tant que la tension de sortie est insuffisante pour assurer la commutation du transistor hacheur par Le circuit de commande. Ce circuit auxiliaire est également apte à qui se déconnecter automatiquement lorsque la tension de sortie a dépassé la valeur qui assure cette commutation. De façon plus précise, la présente invention a pour objet un convertisseur de tension continu-continu qui est du genre de ceux de la figure 1 et qui est caractérisé par le fait que le circuit de commande du transistor hacheur est alimenté par la borne de sortie et ne comprend aucune autre source d'énergie et par le fait qu'iL comprend un circuit auxiliaire de démarrage relié à la borne d'entrée du convertisseur et apte à assurer le passage du courant dans L'inductance tant que La tension de sortie n'a pas atteint la valeur minimale qui assure le fonctionnement du circuit de commande, ce circuit auxiliaire de démarrage étant apte à se déconnecter automatiquement lorsque La tension de sortie a dépassé cette valeur minimaLe. De toutes façons, les caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description de quelques exemples de réalisation. Cette description se réfère à des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre un convertisseur de l'art antérieur, - la figure 2 illustre un premier mode de réalisation de L'invention, - la figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 illustre un quatrième mode de réalisation de L'invention. Les circuits représentés sur les figures 2 à 5 comprennent des éléments déjà représentés sur la figure 1 et qui portent de ce fait les mêmes références littérales. Cependant, les circuits ne comprennent pas d'alimentation autonome, tel le que AL, mais en revanche, un circuit auxiliaire de démarrage noté CAD. Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2, ce circuit CAD comprend une première résistance 10 reliée entre la borne d'entrée E du convertisseur et la base b du transistor hacheur T et un transistor à effet de champ 12 ayant un drain D relié à cette base par une seconde résistance 14, une source So reliée à L'entrée el du circuit de commande CC et une grille G reliée à une masse. Le fonctionnement de ce circuit est Le suivant. Au démarrage, le circuit CAD est conducteur. Un courant i traverse la résistance 10, ce qui établit une chute de tension entre L'émetteur et La base du transistor hacheur T et le rend conducteur. Ainsi est rempLie la première fonction du circuit auxiliaire qui est de permettre le démarrage du convertisseur, alors que le circuit de commande CC reçoit, de la sortie S, une tension insuffisante pour rendre passant le transistor hacheur et assurer la commutation. Pendant cette première phase de démarrage, un courant I traverse L'inductance L. La tension de sortie Vs augmente donc rapidement. Il arrive un moment où Vs devient égale à une vaLeur pour laquelle le transistor 12 se bloque. Il n'y a plus alors de dérivation de courant par le circuit CAD mais Vs est devenue suffisante pour que le circuit de commande CC puisse jouer son rle d'organe de commutation du transistor hacheur T. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le circuit auxiliaire se comporte comme un court-circuit tant que la tension de sortie n'a pas atteint La va Leur minimale requise et permet donc la montée de cette tension. Lorsque celle-ci atteint la valeur qui assure un fonctionnement normal du circuit de commande CC, le circuit de commande se bloque et le transistor hacheur T assure la commutation du courant. Dans la variante de la figure 4, le circuit auxiliaire de démarrage CAD comprend un interrupteur 30 et un oscillateur 32 ; cet oscillateur est relié à la base b du transistor hacheur T. L'interrupteur est relié à la borne de sortie S, de telle sorte qu'il soit fermé tant que la tension de sortie n'a pas atteint sa valeur nominale et ouvert ensuite. Dans le premier cas, c'est l'oscillateur 32 qui assure La commande du transistor hacheur à la place du circuit de commande CC. Celui-ci reprend son rôle dès que la tension de sortie dépasse la valeur minimale requise, c'est-à-dire dès que l'interrupteur 30 s'ouvre. La figure 5 enfin correspond au cas où Le convertisseur comprenant en outre une séparation galvanique entre L'entrée et la sortie, cette séparation est constituée de deux paires d'enroulements disposés L'un (41, 42) entre le collecteur du transistor hacheur et L'inductance L, l'autre (43, 44) entre la base du transistor hacheur et le circuit de commande. Le circuit auxiliaire de démarrage comprend alors un interrupteur 46 relié à l'entrée E, un oscillateur 48 relié à la base du transistor hacheur, et un détecteur 50 connecté entre l'interrupteur et la paire d'enroulements 43-44 couplés au circuit de commande CC. Comme dans la variante précédente, c'est l'oscillateur 48 qui assure la commutation du transistor T tant que la tension de sortie Vs est insuffisante. Dès que celle-ci dépasse le seuil requis, le circuit de commande CC remplit son rôle et une première impulsion de commutation apparaît sur l'enroulement 43. Le circuit 50 détente cette impulsion destinée à La base du transistor hacheur et ouvre l'interrupteur 46, ce qui déconnecte le circuit auxiliaire de démarrage. REVENDICATIONS 1. Convertisseur de tension continu-continu comprenant une borne d'entrée (E) sur laquelle est appliquée une tension continue à convertir (Ve), un transistor hacheur (T) avec un émetteur (e), une base (b) et un collecteur (c)" une inductance CL > reliée au transistor, un condensateur (C) et une résistance (R) en parallèle sur Le condensateur, l'ensemble condensateur-résistance (R-C) étant relié à l'in- ductance (L), une borne de sortie (S) sur laquelle est disponible une tension continue de conversion (Vs), un circuit de commande (CC) du transistor hacheur (T) à une entrée (el) reliée à La borne de sortie (S) du convertisseur et une sortie de commande (si) reliée à la base du transistor hacheur (T), ce circuit de commande délivrant sur sa sortie de commande (sil) une tension apte à rendre bloqué ou passant le transistor hacheur (T) selon la valeur de la tension de sortie ; ce convertisseur étant caractérisé par le fait que Le circuit de commande (CC) du transistor hacheur (T) est alimenté sur la sortie du convertisseur et que celui-ci comprend un circuit auxiliaire de démarrage (CAD) relié à la borne d'entrée (E) du convertisseur et apte à assurer le passage du courant à travers l'inductance tant que la tension de sortie (Vs) n'a pas atteint une valeur minimale, ce circuit auxiliaire de démarrage étant apte à se déconnecter automatiquement lorsque la tension de sortie a dépassé cette valeur minimale. 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que Le circuit auxiliaire de démarrage (CAD) comprend une résistance (10) connectée entre la borne d'entrée (E) du convertisseur et la base (b) du transistor hacheur (T) et un transistor à effet de champ (12), ayant un drain (D) relié à cette base par une résistance (14), une source reliée à L'entrée (el) du circuit de commande (CC) et une grille (G) reliée à une masse, ce transistor à effet de champ (12) étant passant tant que la tension de sortie n'a pas atteint sa valeur minimale et bloqué ensuite. 3. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit auxiliaire de démarrage CCAD) se comporte comme un court-circuit tant que la tension de sortie n'a pas atteint sa valeur minimale. 4. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit auxiliaire de démarrage (CAD) comprend un interrupteur (30) et un oscillateur (32), cet oscillateur (32) étant relié à la base (b) du transistor hacheur (T), l'interrupteur (30) étant commandé par la tension prélevée sur la borne de sortie et étant fermé tant que cette tension de sortie n'a pas atteint sa valeur minimale et ouvert ensuite 5.Convertisseur selon ta revendication 1, caractérisé par le fait que le convertisseur comprenant en outre une séparation galvanique constituée de deux paires d'enroulements (41-44) disposés l'un (41-42) entre le transistor hacheur (T) et l'inductance (L > , l'autre (43-44) entre la base (b) du transistor hacheur (T) et le circuit de commande (CC), le tircuit auxiliaire de démarrage (CAD) comprend un interrupteur (46) relié à la borne d'entrée (E), un oscillateur (48) relié à la base (b) du transistor hacheur (T), et un détecteur (50) connecté entre l'interrupteur (46) et la paire d'enroulements (43-44) couplée au circuit de commande, ce détecteur (50) ouvrant L'interrupteur (46) lorsqu'il détecte une impulsion de commande provenant du circuit de commande et destinée à la base (b) du transistor hacheur (T).