Brevet FR3086471A1 — publié le 20200327

- DD19110 1 CONVERTISSEUR DE PUISSANCE Domaine La présente description concerne de façon générale les systèmes électroniques de conversion d'énergie et plus particulièrement, la réalisation d'un convertisseur de puissance continu- continu (DC/DC) ou alternatif-continu (AC/DC). La présente description concerne plus précisément un convertisseur à matériau piézoélectrique. Exposé de l'art antérieur Les convertisseurs de puissance des systèmes 10 électroniques peuvent être basés sur différents principes. Une première catégorie concerne les convertisseurs basés sur l'utilisation de transformateurs. La plupart des transformateurs sont basés sur des enroulements inductifs, mais on trouve également des transformateurs piézoélectriques. Ces derniers 15 transforment une tension alternative en une autre tension alternative avec une amplitude différente et requièrent, =Me pour les transformateurs magnétiques, de convertir la tension continue d'entrée en tension alternative puis de redresser la tension alternative fournie par le transformateur. 20 Une deuxième catégorie concerne les alimentations à découpage qui utilisent un élément inductif de stockage d'énergie et qui découpent une tension continue d'entrée, généralement en B17633 - DD19110 2 modulation de largeur d'impulsions, pour réguler la valeur d'une tension continue de sortie. Une troisième catégorie concerne les convertisseurs basés sur l'utilisation d'un microsystème électromécanique (MEM). 5 Ces systèmes exploitent une variation de la capacité d'un élément électromécanique pour effectuer une conversion d'énergie de nature électrostatique. Les documents US-B-6,317,342 et US-B-6,058,027 décrivent des exemples de tels convertisseurs. Une quatrième catégorie, à laquelle s'applique la présente description concerne les convertisseurs exploitant la résonance d'un matériau piézoélectrique. Par exemple, le document KA-A-20100137913 décrit un convertisseur à transducteur piézoélectrique dans lequel la tension de sortie est régulée en ajustant la fréquence de phases à tension constante et de phases à charge constante, à la manière d'un circuit à capacités commutees. Résumé Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des convertisseurs de puissance. Un mode de réalisation propose une solution tirant profit des avantages des matériaux piézoélectriques. Un mode de réalisation propose une solution permettant de réguler la tension de sortie du convertisseur en fonction des besoins de la charge. Un mode de réalisation propose une architecture de convertisseur compatible avec une utilisation en convertisseur DC/DC, AC/DC, abaisseur de tension (buck), élévateur de tension (boost) ou abaisseur-élévateur (buck-boost). Un mode de réalisation propose une architecture de 30 convertisseur compatible avec la fourniture de plusieurs tensions de sortie. Ainsi, un mode de réalisation prévoit un convertisseur de puissance comportant au moins un élément piézoélectrique dans une branche d'un pont d'interrupteurs, les interrupteurs étant 35 commandés pour alterner des phases à tension sensiblement 317633 - DD19110 3 constante et à charge sensiblement constante aux bornes de l'élément piézoélectrique. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte en outre un circuit de commande, en tout ou rien, de tout ou 5 partie des interrupteurs. Selon un mode de réalisation, ledit circuit est apte à détecter au moins un des instants de passage par zéro du courant motionnel de l'élément piézoélectrique, et à générer un signal de commande d'au moins un des interrupteurs en fonction de l'instant 10 de passage par zéro détecté. Selon un mode de réalisation, la détection du passage par zéro du courant s'effectue par une mesure et une comparaison à zéro du courant circulant dans l'élément piézoélectrique lors d'une phase à tension constante, ou par une mesure et une 15 comparaison à zéro de la dérivée de la tension aux bornes de l'élément piézoélectrique lors d'une phase à charge constante, ou par une mesure de déformation de l'élément piézoélectrique et une déduction de l'instant de passage par un extremum de déformation. Selon un mode de réalisation, des extrémités de deux 20 branches du pont comportant les interrupteurs sont interconnectées pour former schématiquement un losange, la diagonale du losange contenant l'élément piézoélectrique. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte au moins quatre interrupteurs dans le pont et au moins un 25 interrupteur reliant, de préférence connectant, une borne d'entrée du convertisseur à une borne de l'élément piézoélectrique. Selon un mode de réalisation, lesdits quatre interrupteurs du pont sont reliés, de préférence connectés, deux par deux en série, entre les bornes de l'élément piézoélectrique, 30 les points milieux des associations en série étant reliés, de préférence connectés, à deux bornes de sortie du convertisseur. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte une phase de fonctionnement dans laquelle tous les interrupteurs du pont sont ouverts. 317633 - DD19110 4 Selon un mode de réalisation, la fermeture de chaque interrupteur s'effectue sous une tension approximativement nulle à ses bornes. Selon un mode de réalisation, les interrupteurs sont 5 commandés de façon cyclique à fréquence approximativement constante, de préférence constante, l'alternance des phases à tension sensiblement constante et à charge sensiblement constante aux bornes de l'élément piézoélectrique étant effectuée à chaque période de résonance de l'élément piézoélectrique. 10 Selon un mode de réalisation, la somme des charges échangées par l'élément piézoélectrique sur une période de résonance est sensiblement nulle. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte : 15 au moins un premier élément piézoélectrique ; au moins un premier interrupteur reliant une première électrode de l'élément piézoélectrique à une première borne d'application d'une première tension ; au moins un deuxième interrupteur reliant ladite 20 première électrode à une première borne de fourniture d'une deuxième tension ; au moins un troisième interrupteur reliant une deuxième électrode de l'élément piézoélectrique à ladite première borne de fourniture de la deuxième tension ; 25 au moins un quatrième interrupteur reliant ladite deuxième électrode à une deuxième borne de fourniture de la deuxième tension ; et au moins un cinquième interrupteur reliant ladite première électrode à une deuxième borne d'application de la 30 première tension. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte en outre au moins un interrupteur supplémentaire reliant la première électrode de l'élément piézoélectrique à au moins une première borne de fourniture d'au moins une tension 35 supplémentaire. 317633 - DD19110 5 Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte : une première branche et une deuxième branche d'au moins deux interrupteurs en série chacune, reliées en parallèle entre 5 une première borne et une deuxième borne, et dont les points-milieux sont reliés à deux bornes d'application d'une première tension ; une troisième branche et une quatrième branche d'au moins deux interrupteurs en série chacune, reliées en parallèle 10 entre une troisième borne et une quatrième borne, et dont les points-milieux sont reliés à deux bornes de fourniture d'une deuxième tension ; et au moins un premier élément piézoélectrique reliant la première borne à la troisième borne. 15 Selon un mode de réalisation, un deuxième élément piézoélectrique relie la deuxième borne à la quatrième borne. Selon un mode de réalisation, les phases de fermeture des interrupteurs sont choisies pour que le convertisseur opère une conversion continue-continue, en mode abaisseur, élévateur ou 20 inverseur de tension. Selon un mode de réalisation, les phases de fermeture des interrupteurs sont choisies pour que le convertisseur opère une conversion alternative-continue. Selon un mode de réalisation, le convertisseur en outre 25 un étage de redressement d'une tension alternative d'entrée. Un mode de réalisation prévoit un procédé de commande d'un convertisseur, comportant à l'intérieur de périodes de résonance de l'élément piézoélectrique, une alternance de phases dans lesquelles au moins deux interrupteurs sont fermés et de phases dans lesquelles tous les interrupteurs sont ouverts. Selon un mode de réalisation, les commutations s'effectuent sous tension approximativement nulle des interrupteurs concernés. B17633 - DD19110 6 Brève description des dessins 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 5 avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation schématique et sous forme de blocs d'un système utilisant un convertisseur du type auquel s'appliquent les modes de réalisation décrits ; la figure 2 représente, de façon très schématique et 10 sous forme de blocs, trois modes de réalisation de convertisseurs (vues (a) , (b) et (c)) ; la figure 3 représente, de façon schématique et générale, un mode de réalisation d'une architecture de convertisseur continu-continu ; 15 la figure 4 illustre, par des chronogrammes schématiques, un exemple de fonctionnement du convertisseur de la figure 3 en élévateur de tension ; la figure 5 illustre, par des chronogrammes, un autre exemple de fonctionnement du convertisseur de la figure 3 en 20 élévateur de tension ; la figure 6 représente, de façon schématique, un mode de réalisation du circuit de la figure 3, dédié à un fonctionnement en abaisseur de tension ; la figure 7 illustre, par des chronogrammes 25 schématiques, un exemple de fonctionnement du convertisseur de la figure 6 en abaisseur de tension ; la figure 8 illustre, par des chronogrammes schématiques, un autre mode de réalisation d'un convertisseur abaisseur, basé sur le montage de la figure 3 ; 30 la figure 9 illustre, par des chronogrammes schématiques, un mode de réalisation d'un convertisseur inverseur d'une tension négative en une tension positive, basé sur le montage de la figure 3 ; 317633 - DD19110 7 la figure 10 représente, de façon schématique, un mode de réalisation d'un convertisseur alternatif-continu respectant l'architecture de la figure 3 ; la figure 11 illustre, par des chronogrammes, un exemple 5 pratique de fonctionnement du convertisseur de la figure 10 ; La figure 12 représente un autre mode de réalisation d'un convertisseur alternatif-continu respectant l'architecture de la figure 3 ; la figure 13 illustre, par des chronogrammes, un mode 10 de commande des interrupteurs du convertisseur de la figure 12 lorsque la tension d'entrée est négative ; la figure 14 illustre, par un chronogramme, un exemple pratique de fonctionnement du convertisseur de la figure 12 ; la figure 15 représente un autre mode de réalisation 15 d'un convertisseur alternatif-continu ; la figure 16 illustre, par des chronogrammes, le fonctionnement du convertisseur de la figure 15 ; la figure 17 représente le schéma d'un mode de réalisation permettant de fournir plusieurs tensions de sortie ; 20 la figure 18 illustre, par des chronogrammes, un mode de commande du convertisseur de la figure 17 pour obtenir un fonctionnement en convertisseur abaisseur continu-continu ; la figure 19 représente, de façon très schématique, un autre mode de réalisation d'une architecture de convertisseur ; 25 et la figure 20 représente, de façon très schématique, encore un autre mode de réalisation d'une architecture de convertisseur. Description détaillée 30 De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. 317633 - DD19110 8 Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la constitution et réalisation des circuits en amont et en aval des convertisseurs 5 décrits n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les applications usuelles de tels convertisseurs. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement 10 connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. 15 Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs 20 d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" 25 signifient à 10 -(= près, de préférence à 5 (7t, près. La figure 1 est une représentation schématique et sous forme de blocs d'un système utilisant un convertisseur du type auquel s'appliquent les modes de réalisation décrits. Un convertisseur 1 (CONV) a pour rôle de convertir une 30 première tension ou tension d'entrée Ve, fournie par exemple par une source d'énergie 3 (PS), en une deuxième tension ou tension de sortie Vs, destinée à alimenter une charge ou une batterie 5 (LOAD). Le plus souvent le convertisseur 1 régule également la tension Vs fournie à la charge. Le convertisseur 1 peut, de façon 35 générale, convertir une tension continue en une tension continue 317633 - DD19110 9 (DC/DC) ou alternative (DC/AC), ou une tension alternative en une tension continue (AC/DC) ou alternative (AC/AC). Selon les applications, cette conversion s'effectue en un ou plusieurs étages successifs. La source d'énergie 3 (PS) est, par exemple, 5 une batterie, un panneau solaire, le réseau électrique alternatif, etc. Le convertisseur 1 peut, selon les applications, élever ou abaisser la tension Ve fournie par la source d'énergie 3. Dans un convertisseur 1 de type alimentation à découpage basé sur un élément inductif de stockage d'énergie, la commande 10 du convertisseur est généralement effectuée en modulation de largeur d'impulsions afin de contrôler les périodes d'accumulation d'énergie dans l'élément inductif et de restitution de cette énergie à la charge. Une telle commande n'est cependant pas transposable à un convertisseur basé sur un élément en matériau 15 piézoélectrique. En effet, il faut d'une part que la commande soit à la fréquence de résonance du piézoélectrique et d'autre part que la commande soit synchronisée par rapport au courant interne du piézoélectrique (lié à la déformation du piézoélectrique). En effet, lors de la connexion de la source, il faut que le courant 20 interne du piézoélectrique soit d'un certain signe pour que le produit tension d'entrée par le courant d'entrée conduise à un apport d'énergie au piézoélectrique. Inversement, le courant Interne du piézoélectrique doit être d'un certain signe pour que le produit tension de sortie par courant de sortie conduise à une 25 réduction d'énergie au niveau du piézoélectrique au profit de la sortie. Or, le courant interne est sensiblement sinusoïdal et à la fréquence de résonance du piézoélectrique. De manière générale, un piézoélectrique a un comportement capacitif (l'application d'une tension DC ne conduit pas à l'apparition d'un courant) alors 30 qu'une inductance soumise à une tension DC conduit à une croissance théoriquement indéfinie de son courant. Cette différence rend les lois de commande des convertisseurs inductifs non adaptées au pilotage de convertisseurs piézoélectriques. Il serait néanmoins souhaitable de tirer profit des 35 principes de découpage de la tension d'entrée et d'accumulation 317633 - DD19110 10 d'énergie et de les utiliser avec un matériau piézoélectrique afin de tirer profit des avantages des matériaux piézoélectriques, notamment en termes de faibles pertes et de faible encombrement. La solution décrite par le document KR-A-20100137913 5 n'est également pas transposable dans la mesure où cette solution prévoit de réguler la tension de sortie en ajustant la fréquence de commutation, ce qui conduit à s'éloigner de la fréquence de résonance du matériau piézoélectrique, et engendre une diminution du facteur de qualité et du rendement. Or, un matériau piézoélec10 trique est précisément préféré à une inductance afin de tirer profit d'un meilleur facteur de qualité. Par conséquent, cette en pratique limitée à des applications dans puissance de la charge varie peu et à un facteur tension d'entrée et la tension de sortie, sauf à nombre de transducteurs piézoélectriques, ce qui faible encombrement qui, matériau piézoélectrique solutions basées sur une variation de la capacité solution est lesquelles la deux entre la 15 multiplier le nuit alors au avantages d'un magnétique. Les là encore, est l'un des par rapport à un matériau 20 d'un élément électromécanique (tel que décrit dans l'article « Microresonant devices for power conversion » J. Mark Noworolski et Seth R. Sanders, Proceedings Volume 3514, Micromachined Devices and Components IV; 1998) pour effectuer une conversion d'énergie de nature électrostatique ne sont également pas transposables aux 25 éléments piézoélectriques. En effet, dans le cas électrostatique, si aucune charge n'est stockée sur la structure à capacité variable, aucune tension n'est délivrée même si une variation de capacité à lieu. Il faut donc polariser la structure électrostatique et, dans le cas où cette charge de polarisation 30 est retirée, il faut en remettre une, ce qui introduit des pertes (en particulier une commutation à zéro de tension n'est pas possible). Par ailleurs, le mouvement mécanique et donc la variation de capacité ne peut pas conduire à une inversion de signe de la charge stockée ou de la tension stockée, ce qui écarte 35 toute possibilité d'utiliser des tensions de signe opposé au cours 317633 - DD19110 11 du cycle. En outre, tous les cycles décrits dans la présente description ne fonctionnent pas avec une structure électrostatique, car la tension aux bornes de l'élément piézoélectrique passe toujours par 0 et va parfois même en tension 5 négative. Les modes de réalisation décrits tirent leur origine d'une analyse du fonctionnement d'un matériau piézoélectrique à la résonance pour exploiter des phases de transfert de charges permettant non seulement de s'affranchir de l'utilisation d'un 10 élément inductif, mais également de réguler la tension de sortie en conservant la résonance du matériau piézoélectrique, c'est-à-dire avec des cycles de commutation répétés à une fréquence qui correspond à la fréquence de résonance du piézoélectrique, dont on ajuste les durées des phases de commutation respectives à 15 l'intérieur du cycle. Plus particulièrement, l'oscillation mécanique d'un élément piézoélectrique est approximativement sinusoïdale. Une augmentation ou une diminution de l'énergie stockée sur une période conduit respectivement à une augmentation ou à une 20 diminution de l'amplitude d'oscillation. Par ailleurs, en circuit ouvert (à charge constante), une augmentation de l'amplitude des oscillations engendre une augmentation de l'amplitude de la tension à vide aux bornes de l'élément piézoélectrique, alors que, à tension constante, cette augmentation d'amplitude d'oscillation 25 conduit à une augmentation du courant. Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit d'alterner des phases à tension sensiblement constante et à charge sensiblement constante aux bornes de l'élément piézoélectrique, à l'intérieur de périodes de durée sensiblement constante 30 correspondant à la fréquence de résonance ou fréquence propre de l'élément piézoélectrique. Les modes de réalisation décrits sont basés sur une architecture particulière de convertisseur dans laquelle un élément piézoélectrique est placé dans la branche d'un pont 35 d'interrupteurs. 317633 - DD19110 12 La figure 2 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, trois modes de réalisation de convertisseurs (vues (a), (b) et (c)). Tous ces modes de réalisation sont basés sur 5 l'utilisation d'au moins un élément piézoélectrique 4 monté dans une branche (dans la barre horizontale dans l'orientation des figures) d'un pont 6 d'interrupteurs (non représentés en figure 2) en H. La vue (a) de la figure 2 représente le cas d'un 10 convertisseur 12 continu-continu (DC/DC) convertissant une tension continue d'entrée Vdc, appliquée entre deux bornes 22 et 24 d'entrée du convertisseur 12, en une tension continue de sortie Vs, fournie entre deux bornes 26 et 28 de sortie du convertisseur 12. 15 La vue (b) de la figure 2 représente le cas d'un convertisseur 14 alternatif-continu (AC/DC) convertissant une tension alternative d'entrée Vac, appliquée entre deux bornes 22' et 24' d'entrée du convertisseur 14, en une tension continue de sortie Vs, fournie entre deux bornes 26 et 28 de sortie du 20 convertisseur 14. Dans l'exemple de la vue (b), on suppose que le convertisseur 14 comporte un étage 142 de redressement (typiquement un pont redresseur) de la tension alternative Vac, associé à un étage 144 de conversion continue-continue. L'étage de conversion continue-continue 144 est typiquement un 25 convertisseur du type du convertisseur 12 de la vue (a) de la figure 2. La vue (c) de la figure 2 représente un autre mode de réalisation d'un convertisseur 16 alternatif-continu (AC/DC) convertissant une tension alternative d'entrée Vac, appliquée 30 entre deux bornes 22 et 24 d'entrée du convertisseur 16, en une tension continue de sortie Vs, fournie entre deux bornes 26 et 28 de sortie du convertisseur 16. Dans le mode de réalisation de la figure 2(c), les interrupteurs du convertisseur en pont participent directement au redressement de la tension alternative 35 d'entrée. 317633 - DD19110 13 Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit une commutation particulière des interrupteurs du convertisseur pour qu'au cours de chaque période de résonance du matériau piézoélectrique de l'élément 4 on alterne des phases à tension 5 sensiblement constante et des phases à charge sensiblement constante. Les phases à tension sensiblement constante permettent, en régime établi ou permanent, de passer d'une tension constante à une autre et de fermer les interrupteurs qui doivent l'être lorsque la tension à leurs bornes est sensiblement nulle, de 10 préférence nulle (commutation dite au zéro de tension). De telles phases de commutation permettent, au cours d'un cycle d'oscillation mécanique du matériau piézoélectrique, à la fois d'injecter et de retirer la même quantité d'énergie, sans assister à une saturation de l'amplitude des oscillations (trop 15 d'énergie apportée) ou à un amortissement de ces oscillations (trop d'énergie consommée). Dans le premier cas, on détériorerait le facteur de qualité et le rendement. Dans le second cas, le système finirait par ne plus fonctionner. Par ailleurs, on prévoit une commande particulière des 20 différents interrupteurs afin de respecter, en régime établi, que sur un cycle de déformation du matériau piézoélectrique, c'est-à-dire sur une période d'oscillation à la résonance et vu de l'élément piézoélectrique, la somme des charges échangées avec l'extérieur est nulle et la somme des énergies échangées avec 25 l'extérieur est nulle (aux pertes près). La figure 3 représente, de façon schématique et générale, un mode de réalisation d'une architecture de convertisseur continu-continu, que respectent les convertisseurs 12, 144 et 16 de la figure 2. 30 L'architecture de la figure 3 est compatible, en fonction des signaux de commande appliqués aux interrupteurs, avec une utilisation en élévateur, en abaisseur, en abaisseur-élévateur, voire en inverseur de tension. Le convertisseur de la figure 3 comporte : 35 un élément piézoélectrique 4 ; 317633 - DD19110 14 un premier interrupteur K1 reliant, de préférence connectant, une première électrode 42 de l'élément piézoélectrique à une première borne 22 d'application d'une tension d'entrée Ve à convertir ; 5 un deuxième interrupteur K2 reliant, de préférence connectant, l'électrode 42 à une première borne 26 de fourniture d'une tension de sortie Vs ; un troisième interrupteur K3 reliant, de préférence connectant, une deuxième électrode 44 de l'élément piézoélectrique 10 4 à la première borne 26 de fourniture de la tension Vs ; un quatrième interrupteur K4 reliant, de préférence connectant, l'électrode 44 à une deuxième borne 28 de fourniture de la tension Vs ; et un cinquième interrupteur K5 reliant, de préférence 15 connectant, l'électrode 42 à une deuxième borne 24 d'application de la tension Ve. La connexion des interrupteurs K2, K3, K4 et K5 définissent, avec l'élément 4, un pont (schématisé sous la forme d'un pont en H) avec les extrémités des branches du pont 20 interconnectées. Ce montage peut aussi définir schématiquement un pont en losange avec un interrupteur dans chaque côté et l'élément piézoélectrique 4 dans une diagonale du losange. Selon les modes de réalisation et les applications, les interrupteurs peuvent être des transistors MOSFETs (Metal Oxide 25 Semiconductor Field Effect Transistor), des transistors bipolaires, des transistors IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), des diodes, des transistors à base de silicium, de GaN (Gallium Nitride), de SiC (carbure de silicium) ou de diamant, des relais, des micro-commutateurs, des thyristors, etc. ou une 30 combinaison d'interrupteurs de différentes natures. Le rôle de l'interrupteur K1 est de contrôler les phases où de l'énergie est transférée de la source d'énergie (tension Ve) vers l'élément piézoélectrique 4. 317633 - DD19110 15 Le rôle des interrupteurs K3 et K4 est de contrôler les phases où de l'énergie est transférée de l'élément piézoélectrique à la charge (non représentée en figure 3). Dans le mode de réalisation de la figure 3, les bornes 5 24 et 28 sont confondues et définissent la référence des tensions Ve et Vs. Avec une structure telle que représentée en figure 3, la fonction (élévateur, abaisseur, inverseur) dépend de la commande appliquée aux interrupteurs. 10 Selon un mode de réalisation, tous les interrupteurs sont bidirectionnels en tension et le montage peut alors assurer toutes les fonctions. Selon un autre mode de réalisation, dans lequel le convertisseur est dédié à une fonction, certains interrupteurs 15 n'ont pas besoin d'être bidirectionnels en tension, voire peuvent être remplacés par des diodes (ou autres interrupteurs à commande intrinsèque/automatique en fonction de la tension à leurs bornes). La figure 4 illustre, par des chronogrammes schématiques, un exemple de fonctionnement du convertisseur de la 20 figure 3 en élévateur de tension. Cette figure illustre le fonctionnement en régime établi ou permanent, c'est-à-dire à partir du moment où l'on a atteint la résonance du matériau piézoélectrique avec une amplitude sensiblement constante, c'est-à-dire avec des échanges d'énergie et de 25 charges sensiblement équilibrés sur chaque période. Il y a donc une identité (au moins approximative) de la fréquence des cycles de commande avec la fréquence de résonance de l'élément piézoélectrique 4. Ainsi, le convertisseur fonctionne à la fréquence de résonance de l'élément piézoélectrique. Pour simpli- 30 fier la description, on néglige les pertes dans les interrupteurs à l'état passant ainsi que les pertes dans le matériau piézoélectrique à la résonance. La vue (a) de la figure 4 illustre la déformation mécanique d de l'élément piézoélectrique 4 au cours d'un cycle 317633 - DD19110 16 (une période) de résonance. L'échelle de déformation est normalisée. La vue (b) de la figure 4 illustre un exemple correspondant d'allure de la tension Vp (figure 3) aux bornes de 5 l'élément piézoélectrique 4. En régime permanent, on alterne des phases pendant lesquelles tous les interrupteurs sont ouverts et des phases pendant lesquelles au moins deux des interrupteurs sont fermés. La tension Vp aux bornes de l'élément piézoélectrique 4 10 a trois phases I, III et V pendant lesquelles cette tension est stable et vaut respectivement, dans l'exemple de la figure 4, Vs, Ve et 0, et trois phases II, IV et VI de transition entre ces états stables. Le fonctionnement décrit ci-dessous est périodique, de 15 préférence à la fréquence de résonance de l'élément piézoélectrique. On suppose qu'initialement (phase I), les interrupteurs K2 et K4 sont fermés et tous les autres interrupteurs Kl, K3 et K5 sont ouverts. La tension Vp est alors égale à la tension Vs. 20 A un instant tO, où l'élément 4 est à son amplitude de déformation d maximale (1) dans une direction (arbitrairement positive), correspondant à un instant où le courant dans l'élément piézoélectrique 4 est nul, on ouvre tous les interrupteurs (en fait les interrupteurs K2 et K4 car les autres sont déjà ouverts). 25 La déformation de l'élément 4 diminue alors et, avec celle-ci, la tension Vp à ses bornes. On est dans une phase (II) où l'on fonctionne à charge constante dans l'élément piézoélectrique 4. Quand (instant tl) la tension Vp en diminuant atteint la valeur Ve de la tension d'entrée, les interrupteurs K1 et K4 30 sont fermés et les autres interrupteurs restent ouverts. On assiste alors (phase III) à un transfert d'énergie de la source d'énergie vers l'élément 4. La tension Vp aux bornes de l'élément 4 est égale à la tension d'entrée Ve. Ce transfert d'énergie se poursuit jusqu'à un instant t2 où tous les interrupteurs sont de 317633 - DD19110 17 nouveau ouverts (en pratique les interrupteurs K1 et K4 dans la mesure où les autres interrupteurs le sont déjà). On passe alors (à l'instant t2) dans une phase IV où tous les interrupteurs sont ouverts. Cette phase à charge 5 constante se poursuit jusqu'à un instant t3 où l'élément 4 atteint sa déformation maximale d dans l'autre direction (-1) par rapport à la direction dans laquelle il a atteint la déformation (1). La dérivée de la tension aux bornes de l'élément 4 est nulle à l'instant t3. 10 A cet instant t3 où, dans l'exemple de la figure 4, la tension Vp est égale ou proche de 0 et, plus généralement, correspond à sa valeur minimale (passage de la dérivée de la tension par zéro), on ferme les interrupteurs K2 et K3 (en variante, les interrupteurs K4 et K5 ou tous les interrupteurs du 15 pont 6) et on assiste à un transfert de charges entre les électrodes de l'élément piézoélectrique 4. Cette phase V qui, dans l'exemple des figures 3 et 4 s'effectue sous tension nulle, permet de préserver à la fois l'équilibre des charges et des énergies du point de vue de l'élément piézoélectrique 4 au cours d'un cycle. 20 A un instant t4, on provoque l'ouverture des interrupteurs K2 et K3 (en variante, des interrupteurs K4 et K5 ou de tous les interrupteurs du pont 6). On est de nouveau dans une phase VI où tous les interrupteurs sont ouverts. L'oscillation de l'élément 4 se poursuit à vide jusqu'à un instant t5 où la 25 tension à ses bornes atteint de nouveau la valeur de la tension de sortie Vs. A cet instant t5, les interrupteurs K2 et K4 sont fermés et l'énergie est transférée à la charge. Ce transfert (phase I) se poursuit jusqu'à ce que le courant dans le matériau 30 piézoélectrique 4 s'annule (instant tO) et que l'on retrouve la phase II où l'on ouvre tous les interrupteurs. Les signaux de commande des différents interrupteurs sont générés en fonction des niveaux de tension et des besoins de la charge. La régulation est effectuée en réglant les instants 35 d'apparition des différentes phases dans un cycle. 317633 - DD19110 18 La détection de l'instant tl s'effectue, par exemple, par une mesure de la tension Vp de façon à fermer les interrupteurs K1 et K4 quand cette tension atteint la valeur Ve. Selon un autre mode de réalisation, où la puissance ou le courant prélevé par la 5 charge est mesuré ou connu, l'instant tl est déterminé par temporisation (par exemple à partir de l'ouverture de l'interrupteur K2 et des durées de temporisation précalculées en fonction du courant de sortie). La détermination de l'instant t2 s'effectue par exemple 10 par temporisation dans un fonctionnement où la puissance/le courant de sortie est mesuré ou connu. Selon un autre exemple de réalisation, on détermine cet instant par rapport au cycle précédent en l'avançant ou en le retardant selon qu'au cycle précédent la tension Vp était nulle ou non à l'instant t3 où la 15 dérivée de la tension Vp est nulle. On pourra par exemple utiliser une régulation de type proportionnelle-intégrale. La détermination de l'instant t3 peut être effectuée par temporisation (par exemple en utilisant un compteur temporel ou timer). En effet, l'instant t3 correspond à la demi-période à 20 partir de l'instant tO. On peut également détecter l'inversion de négatif à positif de la dérivée de la tension Vp, ou encore utiliser un capteur d'extrema de déformation du matériau piézoélectrique. L'instant t4, donc la durée de la phase V, conditionne 25 la quantité de charges qui sera retirée du piézoélectrique à tension nulle, c'est-à-dire sans retrait d'énergie du piézoélectrique. Plus cette phase V est longue, moins on retire d'énergie du piézoélectrique et plus on favorise un cycle avec un bilan d'énergie positif. Plus le bilan d'énergie est positif, plus 30 l'amplitude de déformation du piézoélectrique augmente d'un cycle à l'autre et plus la puissance/le courant de sortie finira par être élevé. En effet, durant la phase I, plus le courant est élevé, plus la quantité de charges transmises à la sortie est élevée, d'autant plus que la durée de la phase I augmente en même 35 temps que l'on augmente la durée de la phase V (l'augmentation de 317633 - DD19110 19 l'amplitude de la déformation accélère la variation de tension durant la phase VI et raccourcit donc la durée de la phase VI, ce qui au final laisse plus de durée disponible à la fois pour la phase V et pour la phase I). La détermination de l'instant t4 5 s'effectue de préférence en mesurant la tension de sortie Vs et en la comparant à une valeur de référence/de consigne. On pourra également effectuer le même type d'asservissement de l'instant t4 en régulant la puissance de sortie ou le courant de sortie. Les instants t5 et tO sont par exemple automatiques dans 10 le cas de l'utilisation d'une diode en guise d'interrupteur K2. En variante, pour l'instant t5, on peut mesurer la tension aux bornes de l'élément 4 pour détecter quand elle atteint la valeur Vs, ou utiliser un compteur temporel. Pour l'instant tO, on peut détecter une inversion du sens du courant, un extremum de 15 déformation du matériau piézoélectrique, un compteur temporel, etc. La figure 5 illustre, par des chronogrammes, un autre exemple de fonctionnement du convertisseur de la figure 3 en élévateur de tension. 20 Plus précisément, la figure 5 illustre, par des chronogrammes, un autre mode de commande des interrupteurs K1 à K5 de la figure 3 pour obtenir un fonctionnement en élévateur de tension. La vue (a) de la figure 5 illustre un exemple d'allure 25 de la tension Vp aux bornes de l'élément piézoélectrique 4 au cours d'un cycle (une période) de résonance. Les échelles de tension Vp et de temps t sont arbitraires. On suppose dans cet exemple une tension Ve de 10 volts et une tension Vs souhaitée de 30 volts. 30 La vue (b) de la figure 5 illustre la déformation mécanique d de l'élément piézoélectrique 4 et la valeur du courant dans l'élément piézoélectrique 4 s'il est était maintenu à tension constante. En pratique, seules des portions de ce courant sont échangées avec l'extérieur, portions correspondant aux phases 35 à tension constante. Le reste du temps, ce courant charge/décharge 317633 - DD19110 20 la capacité parallèle du modèle équivalent électrique du piézoélectrique. Nous appellerons ce courant i, le courant notionnel du piézoélectrique par la suite. Les échelles de déformation d et de courant i sont normalisées. 5 On retrouve les six phases I, II, III, IV, V et VI de fonctionnement illustrées en relation avec la figure 4. Toutefois, les paliers de tension sont ici à Ve, Ve-Vs et O. Comme pour le mode de réalisation illustré en figure 4, tous les interrupteurs sont ouverts dans les phases II, IV et VI 10 où la tension Vp aux bornes de l'élément piézoélectrique 4 varie. De même, la phase V correspond au cas où la tension Vp est nulle et où les interrupteurs K2 et K3 (en variante les interrupteurs K4 et K5 ou tous les interrupteurs du pont 6) sont fermés tandis que les autres interrupteurs sont ouverts. Toutefois, la phase I 15 dans laquelle les interrupteurs K1 et K4 sont fermés correspond à un état dans lequel la tension Vp est égale la tension d'entrée Ve. De plus, la phase III correspond à une phase dans laquelle les interrupteurs K1 et K3 sont fermés (tous les autres interrupteurs étant ouverts) et où la tension Vp vaut Ve-Vs, 20 c'est-à-dire une tension négative car la tension Vs est supérieure à la tension Ve (mode élévateur). Dans le cycle illustré en figure 5, le maximum (1) de déformation d est à l'instant t3 de commutation de la phase III à la phase IV et le minimum (-1) de déformation d est à l'instant 25 tO de commutation de la phase VI à la phase I. Le courant motionnel i du piézoélectrique a une allure sinusoïdale de même période que la déformation d. La figure 6 représente, de façon schématique, un mode de réalisation du circuit de la figure 3, dédié à un fonctionnement 30 en abaisseur de tension. Selon ce mode de réalisation : l'interrupteur K1 est constitué d'un transistor MOS M1 dont le drain D est relié, de préférence connecté, à la borne 22, dont la source S est reliée, de préférence connectée, à 35 l'électrode 42 de l'élément 4 et dont la grille G reçoit un signal 317633 - DD19110 21 de commande (en tout ou rien) d'un circuit 7 (CTRL) de génération de signaux de commande ; l'interrupteur K2 est constitué d'un transistor MOS M2, en série avec une diode D2, la source S du transistor M2 étant 5 côté borne 26, sa grille G recevant un signal de commande du circuit 7, et l'anode de la diode D2 étant côté électrode 42 ; et les interrupteurs K3, K4 et K5 sont respectivement constitués de diodes D3, D4 et D5, les anodes des diodes D4 et D5 étant reliées, de préférence connectées aux bornes communes 24 et 10 28 et la cathode de la diode D3 étant reliée, de préférence connectée, à la borne 26. Le rôle de la diode D2 est d'assurer un blocage automatique selon la différence de potentiel entre les bornes 26 et 42 et d'assurer ainsi la bidirectionnalité en tension de 15 l'interrupteur K2 alors que le transistor M2 ne l'est pas à lui seul. On notera qu'un circuit 7 de commande fournissant des signaux de commande en tout ou rien aux différents interrupteurs commandables est présent dans tous les modes de réalisation. Ce 20 circuit fournit les signaux de commande, de préférence, en fonction d'informations côté charge et/ou côté source d'énergie pour assurer la fourniture d'une tension Vs régulée à une valeur souhaitée. Le circuit 7 ne fournit pas nécessairement de signal de commande à chaque interrupteur. En particulier, certains 25 interrupteurs peuvent, selon les modes de réalisation, être des diodes ou similaires. La figure 7 illustre, par des chronogrammes schématiques, un exemple de fonctionnement du convertisseur de la figure 6 en abaisseur de tension. 30 La vue (a) de la figure 7 illustre un exemple d'allure de la tension Vp aux bornes de l'élément piézoélectrique 4 au cours d'un cycle (une période) de résonance. Les échelles de tension Vp et de temps t sont arbitraires. Dans l'exemple de la figure 7, on suppose une tension d'entrée Ve de 30 volts et une 35 tension de sortie Vs souhaitée de 10 volts. 317633 - DD19110 22 La vue (b) de la figure 7 illustre la déformation mécanique d de l'élément piézoélectrique 4 et la valeur du courant notionnel i dans l'élément piézoélectrique 4. Les échelles de déformation d et de courant motionnel i sont normalisées sur une 5 période d'oscillation de l'élément piézoélectrique. Le mode de réalisation en abaisseur illustré par les figures 6 et 7 requiert que la tension d'entrée Ve soit au moins deux fois supérieure à la tension de sortie Vs souhaitée. La séquence de commutation comporte là encore six 10 phases, dont trois phases (II, IV et VI) dans lesquelles la tension Vp n'est pas stable, les interrupteurs M1 et M2 étant ouverts et les diodes D2, D3, D4 et D5 étant polarisées en inverse. Les phases I, III et V, dans lesquelles la tension Vp est stable, correspondent respectivement à : 15 une phase I pendant laquelle l'interrupteur Ml est fermé et la diode D3 est polarisée en direct (l'interrupteur M2 étant ouvert et les diodes D4 et D5 étant polarisées en inverse), la tension Vp valant alors Ve-Vs, correspondant à une valeur maximale ; 20 une phase III pendant laquelle les interrupteurs Ml et M2 restent ouverts, mais les diodes D3 et D5 sont polarisées en direct (la diode D4 étant polarisée en inverse), la tension Vp vaut alors -Vs, correspondant à une valeur minimale ; et une phase V pendant laquelle l'interrupteur M2 est fermé 25 et les diodes D2 et D4 sont polarisées en direct (l'interrupteur M1 étant ouvert et les diodes D3 et D5 étant polarisées en inverse), la tension Vp valant alors Vs, correspondant à une valeur intermédiaire. Dans le cycle illustré en figure 7, le maximum (1) de 30 déformation d est à l'instant tO de commutation de la phase VI à la phase I et le minimum (-1) de déformation d est à l'instant t3 de commutation de la phase III à la phase IV. Le courant notionnel i a une allure sinusoïdale de même période que la déformation d. Il passe par zéro aux instants tO 35 (entre les phases VI et I) et t3 (entre les phases III et IV). 317633 - DD19110 23 En variante, les diodes D2, D3, 34, D5 sont remplacées par des interrupteurs, par exemple des transistors MOS, commandés en redressement synchrone, c'est-à-dire selon le signe de la tension et/ou du courant à leurs bornes afin de respecter le 5 fonctionnement souhaité. Selon un autre exemple, en se référant au schéma de la figure 3, on peut obtenir un convertisseur abaisseur, opérationnel pour toute tension continue Ve supérieure à la tension Vs avec la commande suivante des interrupteurs K1 à K5 : 10 des phases II, IV et VI de transition dans lesquelles tous les interrupteurs sont ouverts ; une phase I (à tension Vp maximale) dans laquelle seuls les interrupteurs K1 et K4 sont fermés, la tension Vp vaut alors Ve ; 15 une phase III (à tension Vp intermédiaire) dans laquelle seuls les interrupteurs K2 et K4 sont fermés, la tension Vp vaut alors Vs ; et une phase V (à tension Vp minimale) dans laquelle seuls les interrupteurs K3 et K5 sont fermés, la tension Vp vaut 20 alors -Vs. Par rapport aux réalisations des figures 4 et 5, l'élément piézoélectrique 4 n'est, en figure 7 ou selon la commande ci-dessus, jamais court-circuité, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de phase stable dans laquelle la tension à ses bornes est 25 nulle. La figure 8 illustre, par des chronogrammes schématiques, un autre mode de réalisation d'un convertisseur abaisseur, basé sur le montage de la figure 3. Plus précisément, la figure 8 illustre un cas dans 30 lequel on prévoit une phase stable à tension Vp nulle aux bornes de l'élément 4. La vue (a) de la figure 8 illustre un exemple de déformation mécanique d de l'élément piézoélectrique 4. L'échelle de déformation d est normalisée sur une période d'oscillation de 35 l'élément piézoélectrique. 317633 - DD19110 24 La vue (b) de la figure 8 illustre l'allure correspondante de la tension Vp aux bornes de l'élément piézoélectrique 4 au cours d'un cycle (une période) de résonance. Les échelles de tension Vp et de temps t sont arbitraires. 5 Dans le mode de réalisation de la figure 8, outre les trois phases de transition II, IV et VI, on a : une phase I (à tension Vp maximale) dans laquelle seuls les interrupteurs K1 et K4 sont fermés, la tension Vp vaut alors Ve ; 10 une phase III (à tension Vp minimale) dans laquelle les Interrupteurs K2 et K3 (et/ou les interrupteurs K4 et K5) sont fermés, la tension Vp vaut alors 0 ; et une phase V (à tension Vp intermédiaire) dans laquelle les interrupteurs K2 et K4 sont fermés, la tension Vp vaut alors 15 Vs. Dans l'exemple de la figure 8, la régulation s'effectue en réglant la durée de la phase I. La détermination des différents instants de commutation en mode abaisseur peut utiliser les mêmes techniques que celles 20 décrites pour un convertisseur élévateur, par exemple compteur temporel, mesure de tension de sortie, de tension aux bornes de l'élément 4, détection d'inversion de sens du courant, de sens de la déformation, etc. Le montage de la figure 3 peut également être commandé 25 pour fonctionner en inverseur de tension avec une tension Vs de signe opposé à celui de la tension Ve (en conservant le niveau de référence comme étant celui des bornes 24 et 28). Selon un exemple de réalisation, applicable pour une tension d'entrée Ve négative, de valeur absolue supérieure à la 30 tension Vs positive souhaitée, outre les trois phases de transition II, IV et VI dans lesquelles tous les interrupteurs sont ouverts, on a : une phase I (à tension Vp maximale) dans laquelle seuls les interrupteurs K2 et K4 sont fermés, la tension Vp valant alors 35 Vs ; 317633 - DD19110 25 une phase III (à tension Vp minimale) dans laquelle les interrupteurs K1 et K4 sont fermés, la tension Vp valant alors Ve ; et une phase V (à tension Vp intermédiaire) dans laquelle 5 les interrupteurs K3 et K5 sont fermés, la tension Vp valant alors -Vs. La figure 9 illustre, par des chronogrammes schématiques, un autre mode de réalisation d'un convertisseur inverseur d'une tension Ve négative en une tension Vs positive, 10 basé sur le montage de la figure 3. La vue (a) de la figure 9 illustre un exemple d'allure de la tension Vp aux bornes de l'élément piézoélectrique 4 au cours d'un cycle (une période) de résonance. Les échelles de tension Vp et de temps t sont arbitraires. Dans l'exemple de la 15 figure 9, on suppose une tension d'entrée Ve de -10 volts et une tension de sortie Vs souhaitée de 10 volts. La vue (b) de la figure 9 illustre la déformation mécanique d de l'élément piézoélectrique 4 et la valeur du courant motionnel i dans l'élément piézoélectrique 4. Les échelles de 20 déformation d et de courant i sont normalisées sur une période d'oscillation de l'élément piézoélectrique. Outre les trois phases de transition II, IV et VI dans lesquelles tous les interrupteurs sont ouverts, on a : une phase I dans laquelle seuls les interrupteurs K2 et 25 K4 sont fermés, la tension Vp valant alors Vs ; une phase III dans laquelle les interrupteurs K2 et K5 (et/ou K2 et K3) sont fermés, la tension Vp valant alors 0 ; et une phase V dans laquelle les interrupteurs K1 et K4 sont fermés, la tension Vp valant alors Ve. 30 Dans le cycle illustré en figure 9, le maximum (1) de déformation d est à l'instant tO de commutation de la phase I à la phase II et le minimum (-1) de déformation d est à l'instant t3 de commutation de la phase IV à la phase V. 317633 - DD19110 26 Le courant notionnel i a une allure sinusoïdale de même période que la déformation d. Il passe par zéro aux instants tO (entre les phases I et II) et t3 (entre les phases IV et V). L'architecture décrite en relation avec la figure 3 peut 5 également servir à effectuer une conversion alternative-continue. Selon un mode de réalisation, dans lequel la fréquence de résonnance de l'élément piézoélectrique 4 est supérieure, de préférence dans un rapport d'au moins 50, à la fréquence de la tension alternative d'entrée, on peut considérer que la tension 10 alternative d'entrée est sensiblement constante sur une ou quelques périodes de résonance de l'élément piézoélectrique. Le système fonctionne alors comme si l'on avait une succession temporelle de conversions DO-DC avec une tension d'entrée qui varie lentement. Les interrupteurs sont commandés de manière à 15 respecter, pour chaque période de la résonance de l'élément piézoélectrique, l'équilibre de charge, l'équilibre d'énergie et les commutations à zéro de tension. La durée des phases du cycle et la commande des interrupteurs s'adaptent donc dynamiquement avec l'évolution de la valeur de la tension sinusoïdale d'entrée. 20 La figure 10 représente, de façon schématique, un mode de réalisation d'un convertisseur alternatif-continu respectant l'architecture de la figure 3. Dans le mode de réalisation de la figure 10, le convertisseur AC/DC est du type du convertisseur 14 de la vue (b) 25 de la figure 2, c'est-à-dire qu'il comporte un étage de redressement 142 et un étage de conversion 30/30 144. L'étage de redressement 142 est, par exemple, un pont redresseur à diodes 311, 312, 313 et D14, dont deux bornes d'entrée alternatives sont reliées, de préférence connectées, aux bornes 30 22' et 24' d'application de la tension alternative Vac et dont deux bornes de sortie redressées sont reliées, de préférence connectées, aux bornes 22 et 24 d'entrée de l'étage de conversion 144. Un condensateur C relie, de préférence connecte, les bornes 22 et 24 pour filtrer la tension redressée avant conversion. Les 35 diodes 311 et D14 sont en série entre les bornes 22 et 24, le 317633 - DD19110 27 point milieu de l'association en série étant relié, de préférence connecté, à la borne 22', l'anode de la diode Dll et la cathode de la diode D14 étant côté borne 22'. Les diodes D12 et D13 sont en série entre les bornes 22 et 24, le point milieu de 5 l'association en série étant relié, de préférence connecté, à la borne 24', l'anode de la diode D12 et la cathode de la diode D13 étant côté borne 24'. L'étage de conversion 144 reprend, dans cet exemple, la structure du convertisseur 12 de la figure 6. 10 Dans ce mode de réalisation, la commande cyclique est effectuée tant que la tension redressée Ve est supérieure à deux fois la valeur souhaitée pour la tension Vs. Hors de ces périodes, on tire profit du fait qu'un élément piézoélectrique présente un facteur de qualité élevée (généralement supérieur à 1000). Ainsi, 15 lorsque la valeur absolue de la tension Ve devient inférieure à deux fois la valeur souhaitée pour la tension Vs, le convertisseur peut continuer à fournir la tension Vs au niveau et avec la puissance souhaitée grâce à l'énergie mécanique accumulée dans l'élément piézoélectrique. 20 La figure 11 illustre, par des chronogrammes, un exemple pratique de fonctionnement du convertisseur de la figure 10. Cette figure représente un exemple d'allures de la tension alternative d'entrée Vac, l'allure correspondante de la tension Ve d'entrée de l'étage de conversion 144 (tension Vac 25 redressée) et, en pointillés, le double (2Vs) de la tension continue Vs souhaitée. On suppose le cas pratique d'une tension Vac correspondant au secteur (environ 230 volts, 50-60 Hertz). Dans de nombreuses applications, la tension Vs est tout au plus de quelques dizaines de volts (24 volts dans l'exemple de 30 la figure 11). La figure 11 fait alors ressortir que l'amplitude crête à crête de la tension Vac est suffisamment grande (rapport d'au moins environ 10) par rapport à la tension Vs souhaitée pour que les périodes pendant lesquelles l'étage de conversion 144 ne reçoit pas d'énergie (Ve REVENDICATIONS1. Convertisseur de puissance comportant au moins un élément piézoélectrique (4) dans une branche d'un pont (6) d'interrupteurs (K2, K3, K4, K5), les interrupteurs étant commandés pour alterner des phases à tension sensiblement constante et à charge sensiblement constante aux bornes (42, 44) de l'élément piézoélectrique. 2. Convertisseur selon la revendication 1, comportant en outre un circuit (7) de commande, en tout ou rien, de tout ou partie des interrupteurs (K1, K2, K3, K4, K5). 3. Convertisseur selon la revendication 2, dans lequel ledit circuit (7) est apte à détecter au moins un des instants de passage par zéro du courant motionnel (i) de l'élément piézoélectrique (4), et à générer un signal de commande d'au moins un des interrupteurs en fonction de l'instant de passage par zéro détecté. 4. Convertisseur selon la revendication 3 dans lequel la détection du passage par zéro du courant s'effectue par une mesure et une comparaison à zéro du courant circulant dans l'élément piézoélectrique (4) lors d'une phase à tension constante (III), ou par une mesure et une comparaison à zéro de la dérivée de la tension aux bornes de l'élément piézoélectrique lors d'une phase à charge constante (VI), ou par une mesure de déformation de l'élément piézoélectrique et une déduction de l'instant de passage par un extremum de déformation. 5. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel des extrémités de deux branches du pont comportant les interrupteurs (K2, K3, K4, K5) sont interconnectées pour former schématiquement un losange, la diagonale du losange contenant l'élément piézoélectrique (4). 6. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant au moins quatre interrupteurs (K2, K3, K4, K5) dans le pont (6) et au moins un interrupteur (K1) reliant, de préférence connectant, une borne d'entrée (22) du convertisseur à une borne (42) de l'élément piézoélectrique (4). 317633 - DD19110 44 7. Convertisseur selon la revendication 6, dans lequel lesdits quatre interrupteurs du pont (6) sont reliés, de préférence connectés, deux par deux en série, entre les bornes (42, 44) de l'élément piézoélectrique (4), les points milieux des 5 associations en série étant reliés, de préférence connectés, à deux bornes de sortie (26, 28) du convertisseur. 8. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant une phase de fonctionnement dans laquelle tous les interrupteurs (K2, K3, K4, K5) du pont (6) sont 10 ouverts. 9. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la fermeture de chaque Interrupteur (K1, K2, K3, K4, K5) s'effectue sous une tension approximativement nulle à ses bornes. 15 10. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les interrupteurs (K1, K2, K3, K4, K5) sont commandés de façon cyclique à fréquence approximativement constante, de préférence constante, l'alternance des phases à tension sensiblement constante et à 20 charge sensiblement constante aux bornes de l'élément piézoélectrique (4) étant effectuée à chaque période de résonance de l'élément piézoélectrique. 11. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la somme des charges échangées 25 par l'élément piézoélectrique (4) sur une période de résonance est sensiblement nulle. 12. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant : au moins un premier élément piézoélectrique (4) ; 30 au moins un premier interrupteur (K1) reliant une première électrode (42) de l'élément piézoélectrique à une première borne (22) d'application d'une première tension (Ve) ; au moins un deuxième interrupteur (K2) reliant ladite première électrode (42) à une première borne (26) de fourniture 35 d'une deuxième tension (Vs) ; 317633 - DD19110 45 au moins un troisième interrupteur (K3) reliant une deuxième électrode (44) de l'élément piézoélectrique à ladite première borne (26) de fourniture de la deuxième tension ; au moins un quatrième interrupteur (K4) reliant ladite 5 deuxième électrode (44) à une deuxième borne (28) de fourniture de la deuxième tension ; et au moins un cinquième interrupteur (K5) reliant ladite première électrode (42) à une deuxième borne (24) d'application de la première tension. 10 13. Convertisseur selon la revendication 12, comportant en outre au moins un interrupteur supplémentaire (Ks2, Ks3) reliant la première électrode (42) de l'élément piézoélectrique (4) à au moins une première borne (262, 263) de fourniture d'au moins une tension supplémentaire (Vs2, Vs3). 15 14. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comportant : une première branche et une deuxième branche d'au moins deux interrupteurs (K1, K7 ; K5, K6) en série chacune, reliées en parallèle entre une première borne (42) et une deuxième borne 20 (29') et dont les points-milieux sont reliés à deux bornes (22, 24) d'application d'une première tension (Ve) ; une troisième branche et une quatrième branche d'au moins deux interrupteurs (K3, K2 ; K4, K8) en série chacune, reliées en parallèle entre une troisième borne (44) et une 25 quatrième borne (29) et dont les points-milieux sont reliés à deux bornes (26, 28) de fourniture d'une deuxième tension (Vs) ; et au moins un premier élément piézoélectrique (4) reliant la première borne (42) à la troisième borne (44). 15. Convertisseur selon la revendication 14, dans lequel 30 un deuxième élément piézoélectrique (4') relie la deuxième borne (29') à la quatrième borne (29). 16. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel les phases de fermeture des interrupteurs sont choisies pour que le convertisseur opère une 317633 - DD19110 46 conversion continue-continue, en mode abaisseur, élévateur ou Inverseur de tension. 17. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel les phases de fermeture des 5 interrupteurs sont choisies pour que le convertisseur opère une conversion alternative-continue. 18. Convertisseur selon la revendication 17, comportant en outre un étage (142) de redressement d'une tension alternative d'entrée. 10 19. Procédé de commande d'un convertisseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant à l'intérieur de périodes de résonance de l'élément piézoélectrique (4), une alternance de phases (I, III, V) dans lesquelles au moins deux interrupteurs sont fermés et de phases (II, IV, VI) dans 15 lesquelles tous les interrupteurs sont ouverts. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel les commutations s'effectuent sous tension approximativement nulle des interrupteurs concernés.