Brevet FR2591825A1 — publié le 19870619

I Circuit de correction automatique de symétrie pour hâcheur de courant symétrique La présente invention concerne un circuit de correction automati- que de symétrie pour hâcheur de courant symétrique. Elle s'applique à la réalisation des convertisseurs et régulateurs statiques à courant continu munis de hâcheurs de courant à transformateurs. Parmi les différentes réalisations connues des convertisseurs ou régulateurs à courant continu à transformateur, les montages symétriques présentent par rapport aux montages assymétriques au moins trois avanta- ges qui peuvent être résumés de la façon suivante: 1) ils utilisent la totalité de la dynamique magnétique du noyau du transformateur, ce qui permet de réduire les dimensions de ce dernier et son prix, à fréquence, rendement et puissance de sortie comparables; 2) les courants impulsionnels appelés et fournis ont une fréquence double de la fréquence de fonctionnement, ce qui facilite les problèmes de filtrage. 3) le rapport cyclique, c'est-à-dire le rapport du temps de transfert d'énergie à la durée d'un cycle, peut être très proche de l'unité ce qui réduit les courants efficaces présents dans tous les composants de puissance. Bien qu'intéressant au plan des principes, les montages symétri- ques posent cependant des problèmes de réalisation. Ils nécessitent généralement un nombre plus important de composants que ne l'exigent les montages assymétriques. Leur circuit de commande est plus complexe. Ils présentent des risques de conduction simultanée dans les deux voies de conduction et le maintien d'une symétrie parfaite de conduction entre les deux voies amènent des difficultés de réalisation. Les causes d'assymétrie de conduction sont nombreuses, parmi'. celles-ci, il existe celles qui sont dues aux différences de caractéristiques de deux composants montés symétriquement, celles résultant d'assymétrie de cablage ou de dispositions des circuits intégrés sur leur circuit imprimé, celles résultant d'une différence de longueur des créneaux de commande de deux interrupteurs due, par exemple, à une imperfection du circuit de commande ou à la réintroduction, dans les étages sensibles du circuit de commande, d'une partie des créneaux de tension ou des dents de scie de courant présentes sur le primaire et le secondaire du transforma- teur, introduites par des liaisons parasites non symétriques capacitives ou inductives. Ces causes d'assymétrie entrainent une diminution du rendement énergétique et une diminution de la fiabilité. Elles conduisent à un surdimensionnement des composants de puissance, et enfin, elles sont la cause de risques d'instabilité. Le but de linvention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, Pinvention a pour objet, un circuit de correction automatique de symétrie pour hâcheur de courant symétrique à deux voies de courant commandées alternativement par deux signaux de fréquence f caractérisé en ce qu'il comprend un circuit résonant accordé sur la fréquence f, et excité par les courants traversant chacune des deux voies ainsi qu'un circuit de commande, couplé au circuit résonant, pour régler la symétrie entre les amplitudes du courant traversant chacune les deux voies en fonction de l'amplitude des oscillations à fréquence f engendrées par le circuit résonant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après à l'aide de la description qui va suivre faite au regard de la figure unique annexée qui représente, une alimentation à découpage munie du circuit de correction automatique de symétrie selon l'invention. L'alimentation à découpage qui est représentée sur la figure unique comprend un circuit hâcheur de courant 1 couplé à une cellule redresseuse et de filtrage 2, représentés à l'intérieur de rectangles en pointillés. L'alimentation à découpage représentée comprend également un circuit de commande 3 et une cellule de régulation 4. Le circuit de correction automatique de symétrie selon l'invention est représenté en 5 à l'intérieur dun rectangle en pointillés. Le circuit hâcheur de courant 1 est constitué par deux interrup- teurs de courant 6 et 7 formés par des transistors, thyristors, ou tout dispositif équivalent, montés dans un mode "push-pull", respectivement à 259 1825 une extrémité de deux demi-enroulements primaires 8 et 9 d'un transfor- mateur T. Les extrémités respectives des demi-enroulements primaires 8 et 9 qui ne sont pas reliées aux interrupteurs de courant 6 et 7, sont reliées ensemble pour former un point milieu du primaire du transforma- teur T et recevoir la tension V+ d'alimentation en continu du circuit hâcheur 1. Les deux autres extrémités des interrupteurs de courant 6 et 7 sont également reliées ensemble à la masse d'alimentation M du circuit hâcheur 1 au travers d'une résistance RO10 compris dans le circuit de correction 5. Le secondaire du transformateur T est constitué par deux demi- enroulements 10 et 11 dont deux extrémités sont reliées ensemble pour former un point milieu et dont les deux autres extrémités sont reliées-à des anodes de diodes redresseuses 12 et 13 de la cellule de redressement et de filtrage 2. Les cathodes des diodes 12 et 13 sont reliées ensemble pour former un circuit de redressement à double alternance, et le point commun aux deux cathodes des diodes 12 et 13 est relié à une extrémité d'une inductance de filtrage 14 qui forme, avec un condensateur 15, un filtre passe-bas dans la cellule de redressement et de filtrage 2, pour filtrer la composante moyenne du courant fourni par les deux diodes 12 et 13. La tension de sortie VCC de l'alimentation à découpage, représentée sur la figure unique, est prélevée aux bornes du condensateur 15. Les interrupteurs de courant 6 et 7 du circuit hâcheur de courant sont commandés par deux sorties marquées CI et C2 du circuit de commande 3 qui commandent alternativement le passage du courant au travers des interrupteurs de courant 6 et 7. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention le circuit de commande 3 est constitué par le composant connu sous la référence SG1524 et commercialisé par la Société SYGNETICS. Ce composant comprend typiquement un amplifica- teur opérationnel 16 qui est relié sur son entré "-", d'une part, à une tension de référence marquée Vref au travers d'une résistance R2 et, d'autre part, à une sortie marquée VS du circuit de correction automati- que 5 à travers deux résistances R3 et R4 montées en série. Une résistance R5 est également montée entre la sortie et l'entrée marquée "- " de l'amplificateur opérationnel 16 pour permettre la sommation des tensions Vset Vref au travers des résistances de sommation R3, R4 et R2. L'entrée marquée '"+" de l'amplificateur opérationnel 16 est reliée à une sortie de la cellule de régulation 4 qui compare l'amplitude de la tension VCC obtenue aux bornes du condensateur 15 à une tension de référence, non représentée, interne à la cellule de régulation, pour appliquer un signal d'erreur à rentrée marquée "+" de lamplificateur opérationnel 16 au travers d'une résistance R7. Le circuit de correction 5 est complété par un circuit résonant série formé par une inductance L et un condensateur C montés en série aux bornes de la résistance R10 de couplage des deux voies de conduction formées par les deux interrupteurs 6 et 7. Le point commun à l'inductance L et au condensateur C est relié à la borne de sortie V du circuit de s correction automatique 5. Le fonctionnement de lalimentation à découpage est explicité ci- après, dans l'hypothèse o les signaux de commande fournis par les sorties CI et C2 du circuit de commande 3 sont appliqués sur les entrées de commande des interrupteurs 6 et 7 avec des fréquences voisines de KHz. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit chacun des courants 1 et 12 fournis respectivement par les interrupteurs de courant 6 et 7 traversent la résistance de couplage commune RIO, reliant la masse du circuit d'alimentation de l'alimentation à découpage à chacun des interrupteurs de courant 6 et 7. Dans l'hypothèse o le fonctionnement des interrupteurs est rigoureusement symétrique, le signal obtenu aux bornes de la résistance RIO est un signal trapézoYdal de fréquence 2f égale à KHz. En supposant qu'une assymétrie se produise dans le fonctionne- ment de lalimentation à découpage, un trapèze sur deux a son amplitude augmentée et il apparaît, aux bornes de la résistance RO10, une compo- sante de modulation de fréquence f. Cette modulation à la fréquence résiduelle f est exploitée par le circuit résonant formé de l'inductance L et du condensateur C dont les valeurs sont ajustées pour former un circuit bouchon, résonant de façon telle que la relation L x C(2 itf) = I soit vérifiée. Dans ces conditions, le circuit formé par l'inductance L et le condensateur C entre en résonance à la fréquence f, égale à 50 Khz, des signaux de commande appliqués sur les entrées de commande des interrup- teurs 6 et 7. Le signal qui apparait aux bornes du condensateur C est un signal sinusoïdal dont l'amplitude à la fréquence f est proportionnelle à l'importance du défaut de symétrie. Ce signal est appliqué par la sortie de V du circuit de correction 5 à l'entrée marquée "-" de l'amplificateur s opérationnel 16 au travers des résistances R3 et R4, ce qui permet, d'additionner le signal marquant le défaut de symétrie au signal d'erreur fourni par la cellule de régulation 4 et de commander l'ouverture des interrupteurs 6 et 7 pour corriger le défaut de symétrie constaté par le circuit de correction 5. Il est à noter que pour améliorer la correction de la symétrie des deux voies de conduction formées par les interrupteurs de courant 6 et 7, il est possible, également, davancer la phase du signal de correction en réglant judicieusement les valeurs du condensateur C et de l'inductance L autour de leur valeur idéale pour obtenir l'accord parfait vérifiant la relation LC(2 f)2 = relation LC(2 n f) = 1. REVENDICATIONS 1. Circuit de correction automatique (5) de symétrie pour hâcheur de courant symétrique (1) à deux voies de courant (6, 7) commandées alternativement par deux signaux de fréquence f, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit résonant LC accordé sur la fréquence f et excité par les courants traversant chacune des deux voies (6, 7) ainsi qu'un circuit de commande (3) couplé au circuit résonant pour régler la symétrie entre les amplitudes des courants traversant chacune des deux voies en fonction de l'amplitude des oscillations de fréquence f engendrées par le circuit résonant. 2. Circuit selon la revendicatin 1, caractérisé en ce que le circuit résonant est un circuit résonant série. 3. Circuit selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux voies (6, 7) sont couplées par un point de liaison commun à une borne d'alimentation du hâcheur (M) à travers une résistance (RIO) connectée en parallèle aux extrémités du circuit résonant série. 4. Circuit selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le circuit résonant série comprend au moins une inductance (L) et un condensateur (C) reliés en série, le point commun (Vs) à rinductance et au condensateur étant couplé à une entrée (-) du circuit de commande pour régler la symétrie des courants traversant les deux voies. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande comprend un amplificateur opérationnel (16).