Brevet FR3045242A1 — publié le 20170616

L'invention se rapporte à un convertisseur à découpage unipolaire ou bipolaire, fonctionnant dans les quadrants (Is>0; Vs>0) et (Is 0, is>0) et (vs 0) ou lorsque le courant de sortie est négatif (is 0) ou lorsque le courant de 10 sortie est négatif (is 0). Le fonctionnement décrit est en mode continu. mode de négatif, 10 Les figures 3G à 3J concernent un du cycle t=t1. Au fonctionnement où le courant de sortie is est pour un cycle de fonctionnement (de t=0 à t=T). La figure 3G illustre une première étape de fonctionnement, entre les instants t=0 et 15 cours de cette étape, la commande du circuit est telle que - Ql, Q4 et D3 conduisent, - Q2, Q3, D1 et D4 sont bloqués, - D2 est bloquée si la tension en sortie SP par 20 rapport à la masse est, en valeur absolue, suffisamment faible. La figure 3H illustre une deuxième étape du cycle de fonctionnement, entre les instants t=tl et t=t2. Au cours de cette étape, la commande du circuit est telle 25 que - Ql, Q3, Q4, Dl conduisent, - Q2, D2, D3 et D4 sont bloqués. La figure 31 illustre une troisième étape du cycle de fonctionnement, entre les instants t=t2 et t=t3. 30 Au cours de cette étape, la commande du circuit est telle que : - Q2, Q3 et D4 conduisent, - Ql, Q4, Dl, D2 et D3 sont bloqués. La figure 3J illustre une quatrième étape du 35 cycle de fonctionnement, entre les instants t=t3 et t=T. 3045242 16 Au cours de cette étape, la commande du circuit est telle que : - Q2, Q3, Q4 et D2 conduisent, - Ql, Dl, D3 et D4 sont bloqués. 5 Les figures 3K à 3N concernent un mode de fonctionnement où le courant de sortie is est positif, pour un cycle de fonctionnement (de t=0 à t=T). La figure 3K illustre une première étape du cycle de fonctionnement, entre les instants t=0 et t=t1. Au 10 cours de cette étape, la commande du circuit est telle que : - Ql, Q4 et D3 conduisent, - Q2, Q3, Dl, D2 et D4 sont bloqués. La figure 3L illustre une deuxième étape du cycle 15 de fonctionnement, entre les instants t=tl et t=t2. Au cours de cette étape, la commande du circuit est telle que - Ql, Q3, Q4 et Dl conduisent, - Q2, D2, D3 et D4 sont bloqués. 20 La figure 3M illustre une troisième étape du cycle de fonctionnement, entre les instants t=t2 et t=t3. Au cours de cette étape, la commande du circuit est telle que : - Q2, Q3 et D4 conduisent, 25 - Ql, Q4, D2 et D3 sont bloqués, - Dl est bloquée si la tension en sortie de SP par rapport à la masse est, en valeur absolue, suffisamment faible. La figure 3N illustre une quatrième étape du 30 cycle de fonctionnement, entre les instants t=t3 et t=T. Au cours de cette étape, la commande du circuit est telle que : - Q2, Q3 et Q4 et D2 conduisent, - Ql, Dl, D3 et D4 sont bloqués. 3045242 17 La figure 4a montre le principe d'utilisation du convertisseur selon l'invention en tant que source de tension par l'ajout d'un moyen de mesure 11 de la tension différentielle entre les sorties SP et SM, d'un 5 correcteur 12 adéquat recevant une consigne Ec et d'un modulateur 13 adéquat. Les sorties du modulateur 13 fournissent la tension de commande SQ13 pour les transistors Q1 et Q3 ainsi que la tension de commande SQ24 pour les transistors Q2 et Q4. 10 La figure 4b montre le principe d'utilisation du convertisseur selon l'invention en tant que source de courant par l'ajout d'un moyen de mesure 21 de courant de sorties is du convertisseur, d'un correcteur 22 adéquat recevant une consigne Ec et d'un modulateur 23 adéquat. 15 Les sorties du modulateur 23 fournissent les tensions de commande Q13 pour les transistors Q1 et Q3 ainsi que la tension de commande SQ24 pour les transistors Q2 et Q4. On constate ainsi que le convertisseur selon l'invention peut être, de la même manière que pour le 20 convertisseur décrit sur les figures la et lb, converti en source de courant à découpage par l'ajout d'un moyen (direct ou indirect) de mesure du courant de la charge et des correcteurs et modulateur adéquats. De la même manière, on constate que le convertisseur selon 25 l'invention peut être converti en source de tension à découpage par l'ajout d'un moyen (direct ou indirect) de mesure de la tension différentielle aux bornes de la charge et des correcteurs et modulateur adéquats. L'invention n'est pas limitée à ce qui vient 30 d'être décrit et englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien qu'ici les interrupteurs décrits soient des éléments à transistors MOSFET à canal N ou à canal P, ils pourront être remplacés par tout 3045242 18 autre interrupteur ayant une capacité de conduction bidirectionnelle et une capacité de blocage direct. En outre, bien qu'ici les commandes des interrupteurs Ql, Q3 d'une part et Q2, Q4 d'autre part 5 soient couplées, il sera possible de découpler ces commandes pour contrôler plus finement le convertisseur. REVENDICATIONS1. Convertisseur à découpage alimenté par une tension positive (Vp) et une tension négative (Vm) par rapport à la masse, et délivrant une tension de sortie entre une première borne de sortie (SP) et une deuxième borne de sortie (SM), cette dernière étant reliée directement à la masse ou à travers une résistance, comprenant deux enroulements (Ls, Lp) bobinés en opposition autour d'un noyau magnétique - la première extrémité du premier enroulement (Lp) étant reliée à un point milieu d'une première branche qui relie la tension positive à la tension négative, la partie de la première branche reliant son point milieu à la tension positive comprenant, disposés en série, un premier moyen formant interrupteur (Q1) et une première diode (Dl) montée en direct par rapport à la tension positive et formant ensemble un interrupteur unidirectionnel à pouvoir de blocage direct et inverse, la partie de la première branche reliant son point milieu à la tension négative comprenant, disposés en série, un deuxième moyen formant interrupteur (Q2) et une deuxième diode (D) montée en direct par rapport à la tension négative et formant ensemble un interrupteur unidirectionnel à pouvoir de blocage direct et inverse, - la deuxième extrémité du premier enroulement (Lp) étant reliée à la borne de sortie, - la première extrémité du deuxième enroulement (Ls) étant reliée à un point milieu d'une deuxième branche qui relie la tension positive à la tension négative et qui comprend une troisième diode (D3) et une quatrième diode (D4) montées en inverse, le point milieu de la deuxième branche étant situé entre la troisième diode et la quatrième diode, 3045242 20 le convertisseur étant caractérisé en ce qu'il comporte un troisième moyen (Q3) formant interrupteur et un quatrième moyen (Q4) formant interrupteur formant ensemble un interrupteur bidirectionnel à pouvoir de 5 blocage direct et inverse, le troisième moyen et le quatrième moyen étant disposés en série entre la deuxième extrémité du deuxième enroulement (Ls) et la masse. 2. Convertisseur à découpage selon la revendication 1, dans lequel un condensateur de lissage 10 (Cs) est branché entre la première borne de sortie (SP) du convertisseur et la masse. 3. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, dans la deuxième branche reliant la tension positive (Vp) à la tension 15 négative (Vm), ladite disposition en série consiste à disposer les premier (Q1) et deuxième (Q2) moyens formant interrupteur du côté des tensions positive ou négative respectives et à disposer les première (Dl) et deuxième (D2) diodes du côté du point milieu de la première 20 branche. 4. Convertisseur à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les premier (Q1), deuxième (Q2), troisième (Q3) et quatrième (Q4) moyens formant interrupteur sont choisis parmi les 25 transistors MOS, les transistors bipolaires et les transistors IGBT ou tout autre interrupteur ayant une capacité de conduction bidirectionnelle et une capacité de blocage direct. 5. Convertisseur à découpage selon l'une des 30 revendications précédentes, dans lequel le troisième moyen (Q3) et le quatrième moyen (Q4) formant interrupteur sont choisis parmi les transistors MOS. 6. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le troisième 35 moyens (Q3) et le quatrième moyen (Q4) formant 3045242 21 interrupteur sont respectivement l'un un transistor MOS à canal N et l'autre un transistor MOS à canal P. 7. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le troisième 5 moyen (Q3) formant interrupteur est de même type que le premier moyen (Q1) formant interrupteur. 8. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième moyen (Q2) formant interrupteur est de même type que le 10 quatrième moyen (Q4) formant interrupteur. 9. Convertisseur à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre un moyen de mesure (11) de la tension de sortie du convertisseur, ce moyen de mesure délivrant un signal de 15 sortie représentatif de la tension de sortie à une première entrée d'un moyen de régulation (12) dont une deuxième entrée reçoit un signal de consigne, le moyen de régulation (12) délivrant un signal fourni à l'entrée d'un modulateur (13) dont une première sortie envoie un 20 même signal de commande (SQ13) au premier moyen formant interrupteur (Q1) et au troisième moyen formant interrupteur (Q3) et dont une deuxième sortie envoie un même signal de commande (SQ24) au deuxième moyen formant interrupteur (Q2) et au quatrième moyen formant 25 interrupteur (Q4), le convertisseur étant ainsi configure en source de tension. 10. Convertisseur à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre un moyen de mesure (21) du courant de sortie (is) du 30 convertisseur, ce moyen de mesure délivrant un signal de sortie représentatif du courant de sortie du convertisseur à une première entrée d'un moyen de régulation (22) dont une deuxième entrée reçoit un signal de consigne, le moyen de régulation (22) délivrant un 35 signal fourni à l'entrée d'un modulateur (23) dont une 3045242 22 première sortie envoie un même signal de commande (SQ13) au premier moyen formant interrupteur (Q1) et au troisième moyen formant interrupteur (Q3) et dont une deuxième sortie envoie un même signal de commande (SQ24) 5 au deuxième moyen formant interrupteur (Q2) et au quatrième moyen formant interrupteur (Q4), le convertisseur étant ainsi configure en source de tension. 11. Commande d'actuateur électromécanique comportant un convertisseur à découpage selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 10. 12. Automate de régulation comportant un convertisseur à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 13. Equipement terrestre, naval ou 15 aéronautique comportant un convertisseur à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 14. Turbomoteur comportant un convertisseur à découpage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 20