Brevet FR3083933A1 — publié le 20200117

La présente invention concerne le domaine des convertisseurs de tension continu-continu et plus particulièrement un procédé de réduction des perturbations électromagnétiques produites lors de la mise à l'état passant d'un transistor de commutation d'un convertisseur de tension continu-continu quasi-résonant. Un convertisseur de tension continu-continu, également connu sous le nom de DCDC, permet de transformer une tension d'entrée, par exemple de 12 V, fournie par une batterie d'alimentation en une tension de sortie plus élevée, par exemple de 65 V, ou vice versa. Le principe consiste à charger une bobine avec du courant et à couper le courant cycliquement, à l'aide d'un interrupteur, notamment d'un transistor, par exemple de type MOS. Dans une telle solution, l'alternance des mises à l'état passant et à l'état bloqué de l'interrupteur génère des pertes dites « de commutation ». Plus précisément, ces pertes se produisent lorsque du courant circule encore dans la bobine, et lorsque le transistor a une tension positive à ses bornes, lors de la mise à l'état passant du transistor (appelée mise « ON » par l'homme du métier), les pertes augmentant avec l'intensité des courants circulant simultanément dans la bobine et dans le transistor et avec la tension aux bornes du transistor. Or, il est important de maîtriser ces pertes car elles réduisent significativement le rendement du convertisseur. Une solution permettant de réduire les pertes de commutations, connue sous le nom de convertisseur DCDC 1=>0). Le module de pilotage 40 est configuré pour, le transistor 30 étant initialement à l'état passant, commander le transistor 30 à l'état bloqué à un premier instant, pour 5 déclencher un compteur 460 de durée à partir dudit premier instant, pour générer un courant de commande du transistor 30 à un deuxième instant afin que ledit transistor 30 commute à l'état passant, pour arrêter le compteur 460 de durée audit deuxième instant, et, si la durée écoulée entre le premier instant et le deuxième instant est supérieure à un seuil de durée prédéterminé, pour diminuer l'intensité du courant de commande du 10 transistor 30 dans son état passant jusqu'à la prochaine mise à l'état bloqué dudit transistor 30. A cette fin, dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 2, le module de pilotage 40 comprend un premier driver 400, un deuxième driver 410, un premier interrupteur 420, un deuxième interrupteur 430, un troisième interrupteur 440, une unité 15 de pilotage 445 du troisième interrupteur 440 et une unité de mesure de courant 450. Le premier interrupteur 420 et le deuxième interrupteur 430 sont connectés en série via un point milieu P1. Le premier interrupteur 420 est connecté d'une part à une alimentation ALIM et d'autre part audit point milieu H. Le deuxième interrupteur 430 est connecté d'une part au point milieu P1 et d'autre part à la masse M. 20 De préférence, le premier interrupteur 420 est un transistor de mise à l'état passant (mise ON) du transistor 30 à effet de champ et le deuxième interrupteur 430 est un transistor de mise à l'état bloqué du transistor 30 à effet de champ. De préférence, le troisième interrupteur 440 est flottant et permet, en refermant la boucle de contre réaction de courant de mise ON, la réduction dudit courant de mise ON. 25 Le premier driver 400 est configuré pour commuter le premier interrupteur 430 entre une position fermée dans laquelle il autorise le passage du courant (état passant) et une position ouverte dans lequel il interdit le passage du courant (état bloqué). De même, le deuxième driver 410 est configuré pour commuter le deuxième interrupteur 430 entre une position fermée dans laquelle il autorise le passage du 30 courant (état passant) et une position ouverte dans lequel il interdit le passage du courant (état bloqué). L'unité de pilotage 445 du troisième interrupteur 440 est configurée pour commuter ledit troisième interrupteur 440 pour permettre la régulation du courant traversant le premier interrupteur 420 lorsque ledit premier interrupteur 420 commande le 35 transistor 30 à l'état passant. Dans la forme de réalisation préférée illustrée à la figure 1, l'unité de pilotage 445 comprend un compteur 460, une première porte logique de type NON 470, 7 une deuxième porte logique de type NON 475, une première porte logique de type ET 480, une deuxième porte logique de type ET 485 et une bascule logique 490 de type « RS-0. L'unité de mesure de courant 450 permet de mesurer le courant circulant dans 5 le troisième interrupteur 440 lorsque ledit troisième interrupteur 440 est fermé (état passant). Le premier driver 400 comprend une première entrée qui reçoit le signal de commande provenant du module de contrôle 10, et une deuxième entrée qui reçoit, de l'unité de mesure de courant 450, la mesure du courant circulant dans le troisième 10 interrupteur 440 lorsque ledit troisième interrupteur 440 est fermé (état passant), notamment lors de sa mise à l'état passant, afin que le premier driver 400 réduise l'intensité du courant traversant le premier interrupteur 420 lorsque ledit premier interrupteur 420 commande le transistor 30 à l'état passant. La sortie du premier driver 400 permet de commander le premier interrupteur 420 en ouverture (état bloqué) 15 ou en fermeture (état passant). Le deuxième driver 410 est de type inverseur. Le deuxième driver 410 reçoit le signal de commande fourni par le module de contrôle 10 et le complémente pour commander le deuxième interrupteur 430. La première porte logique de type NON 470 autorise le déclenchement du 20 compteur 460 lorsque le signal de commande venant du module de contrôle 10 a pour valeur 0 (i.e. est nul). Ainsi, lorsque le premier driver 400 et le deuxième driver 410 reçoivent un même signal de commande du module de contrôle 10, ils ferment ou ouvrent simultanément le premier interrupteur 420 et le deuxième interrupteur 430 pour 25 commander le transistor 30 à l'état passant ou à l'état bloqué. Plus précisément, lorsque le module de contrôle 10 envoie un signal de commande reçu à la valeur binaire 1, le premier driver 400 commande le premier interrupteur 420 en fermeture tandis que le deuxième driver 410 commande le deuxième interrupteur 430 en ouverture. Dans ce cas, le courant circulant dans le premier interrupteur 420 et la résistance de grille Rg 30 commande la grille G du transistor 30 de sorte que la liaison entre le drain D et la source S du transistor 30 soit passante (transistor 30 à l'état passant). A l'inverse, lorsque le module de contrôle 10 envoie un signal de commande reçu à la valeur binaire 0, le premier driver 400 commande le premier interrupteur 420 en ouverture tandis que le deuxième driver 410 commande le deuxième interrupteur 430 en fermeture. Dans ce cas, 35 la tension de la grille G du transistor 30 chute et un courant de décharge traverse la résistance de grille Rg et le deuxième interrupteur 420. La chute de la tension de grille G en dessous du seuil de conduction du transistor 30 interrompt la liaison entre le drain D et 8 la source S du transistor 30 de sorte que le courant qui circulait entre ledit drain D et ladite source S s'interrompe également (transistor 30 à l'état bloqué). Le compteur 460 comporte une première entrée, une deuxième entrée et une sortie. Le compteur 460 est déclenché lorsqu'un signal binaire de valeur 1 est reçu sur la 5 première entrée. Le compteur 460 est remis à zéro lorsqu'un signal binaire de valeur 1 est reçu sur la deuxième entrée (appelée communément « Enable »). Un signal de valeur binaire 1 est généré sur la sortie lorsque le compteur 460 atteint un seuil de durée prédéterminé, c'est-à-dire lorsque le compteur 460 a été déclenché sans être remis à zéro (par son entrée appelée communément « Reset ») depuis une durée au moins égale 10 au seuil de durée prédéterminé. Ce seuil de durée prédéterminé est choisi de sorte à différencier le régime transitoire et le régime permanent de fonctionnement du convertisseur 1 quasi-résonant. En effet, lorsque le convertisseur 1 est activé après une période de repos, par exemple lorsque le contact est réalisé sur le véhicule à partir de la clé de contact, une période 15 initiale dite « de régime transitoire'> est nécessaire au convertisseur 1 avant de devenir quasi-résonant. Lors de cette période, le temps s'écoulant entre un passage à l'état bloqué du transistor 30 et le passage à l'état passant suivant du transistor 30 est relativement long alors qu'il est plus faible en régime permanent pour lequel le convertisseur 1 est quasi-résonant. Or, c'est lors de ce régime transitoire que des 20 perturbations électromagnétiques importantes peuvent se produire. Ainsi, le seuil de durée prédéterminé est fixé de sorte à distinguer le régime transitoire du régime permanent. Par exemple, le seuil de durée prédéterminé peut être compris entre 5 et 50 ps. Un exemple de mise en oeuvre du circuit de la figure 1 va maintenant être 25 décrit en référence à la figure 2. Le transistor 30 est initialement à l'état passant en étant commandé par un premier courant de commande fourni par une tension régulée, en l'espèce la tension d'alimentation ALIM. Tout d'abord, le module de contrôle 10 contrôle, dans une étape El, le 30 module de pilotage 40 afin que ledit module de pilotage 40 commute le transistor 30 à l'état bloqué. Plus précisément, le module de contrôle 10 envoie un signal de commande à la valeur binaire 0 afin que le transistor 30 commute à l'état bloqué. Ce signal de commande est reçu simultanément par le premier driver 400, qui commande alors le premier transistor 420 en ouverture (la valeur du signal binaire étant de 0), et par le 35 deuxième driver 410, qui commande alors le deuxième interrupteur 430 en fermeture (la valeur du signal binaire complémenté étant de 1) de sorte que le transistor 30 commute à l'état bloqué à un premier instant. 9 Le signal de commande complémenté à la valeur 1 par la première porte logique de type NON 470 déclenche également le compteur 460 audit premier instant, dans une étape E2. Le compteur 460 sera ultérieurement remis à zéro lorsque ledit compteur 460 recevra une valeur binaire 1 sur son entrée de remise à zéro. 5 Si la durée mesurée par le compteur 460 atteint le seuil de durée prédéterminé (i.e. si le compteur n'a pas été remis à zéro lorsqu'une durée égale au seuil de durée prédéterminé s'est écoulée) avant que le module de contrôle 10 n'envoie un signal de commande à la valeur binaire 1, alors un signal de valeur binaire 1 est généré et envoyé par le compteur 460 à travers la première porte logique de type ET 480 et la 10 bascule logique 490 afin de commander le troisième interrupteur 440 en fermeture. Ceci entraîne la limitation de l'intensité du courant circulant dans le premier interrupteur 420 à une valeur faible, de préférence inférieure de 75 à 90% à la valeur nominale, grâce à la contre-réaction de la mesure de courant par l'unité de mesure de courant 450, sur la deuxième entrée du premier driver 400, laquelle entrée est comparée 15 à une référence interne à l'intérieur audit premier driver 400 correspondant à un courant inférieur. La commande du transistor 30 à l'état passant par le module de pilotage 40 est donc réalisée, dans une étape E3, à partir d'un courant de commande dont l'intensité est limitée à une valeur prédéterminée inférieure à l'intensité du premier courant de 20 commande, grâce à la contre-réaction de la mesure par l'unité de mesure de courant 450 vers le premier driver 400 à travers le troisième interrupteur 440. En revanche, si la durée mesurée par le compteur n'a pas atteint le seuil de durée prédéterminé au moment où le module de contrôle 10 envoie le signal de commande à la valeur binaire 1 (étape El), le troisième interrupteur 440 n'est pas 25 commuté à l'état passant, car la bascule logique 490 est mise à zéro par la valeur binaire 1 venant de la deuxième porte logique de type ET 485. L'intensité du courant de mise à l'état passant (ON) du premier interrupteur 420 n'est alors pas limitée et conservera sa valeur initiale élevée, par exemple de l'ordre de 100 mA à 1 A. On notera qu'à la place de la bascule logique 190, des circuits de retard 30 permettant (comme la bascule logique 190 de type RS) d'éviter des signaux commutant simultanément pourraient être utilisés. L'invention permet donc avantageusement de réduire les perturbations électromagnétiques générées habituellement par la mise à l'état REVENDICATIONS1. Procédé de réduction des perturbations électromagnétiques produites lors de la mise à l'état passant d'un transistor (30) de commutation d'un convertisseur (1) de tension continu-continu quasi-résonant, ledit convertisseur (1) comprenant un module de contrôle (10), une bobine à induction (20), un transistor (30) à effet de champ et un 5 module de pilotage (40) alimenté par un courant fourni par une alimentation (ALIM), ledit transistor (30) comprenant un drain (D), une source (S) et une grille (G), ladite grille (G) étant reliée au module de pilotage (40), le module de contrôle (10) étant configuré pour contrôler le module de pilotage (40) afin que ledit module de pilotage (40) commande le transistor (30), à partir d'un courant de commande, dans un état passant du courant entre 10 le drain (D) et la source (S) ou dans un état bloqué du courant entre le drain (D) et la source (S), ledit procédé étant caractérisé en ce que le module de pilotage (40) comprenant un compteur (460) de durée, comprend les étapes de : - le transistor (30) étant initialement commandé à l'état passant à partir d'un premier courant de commande, contrôle (El) du module de pilotage (40) par le 15 module de contrôle (10) pour que ledit module de pilotage (40) commute le transistor (30) à l'état bloqué à un premier instant, - déclenchement (E2) du compteur (460) de durée à partir dudit premier instant, - si le compteur (460) atteint un seuil de durée prédéterminé, commande (E3), par le module de pilotage (40), du transistor (30) à l'état passant à partir d'un 20 deuxième courant de commande dont l'intensité est inférieure à l'intensité du premier courant de commande. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le seuil de durée prédéterminé est compris entre 5 et 50 ps. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 25 la diminution de l'intensité du courant de commande du transistor (30) est de l'ordre de 75 à 90%. 4. Convertisseur (1) de tension continu-continu quasi-résonant pour véhicule automobile, ledit convertisseur (1) comprenant un module de contrôle (10), une bobine à induction (20), un transistor (30) à effet de champ et un module de pilotage (40) alimenté 30 par un courant fourni par une alimentation (ALIM), ledit transistor (30) comprenant un drain (D), une source (S) et une grille (G), ladite grille (G) étant reliée au module de pilotage (40), le module de contrôle (10) étant configuré pour contrôler le module de pilotage (40) afin que ledit module de pilotage (40) commande le transistor (30), à partir d'un courant de commande, dans un état passant du courant entre le drain (D) et la 35 source (S) ou dans un état bloqué du courant entre le drain (D) et la source (S), ledit 11 convertisseur étant caractérisé en ce que, le module de pilotage (40) comprenant un compteur (460) de durée, le convertisseur (1) est configuré pour : - le transistor (30) étant initialement commandé à l'état passant à partir d'un premier courant de commande, contrôler le module de pilotage (40) pour que ledit module de pilotage (40) commute le transistor (30) à l'état bloqué à un premier instant, - déclencher le compteur (460) de durée à partir dudit premier instant, - si le compteur (460) atteint un seuil de durée prédéterminé, commander le transistor (30) à l'état passant à partir d'un deuxième courant de commande dont l'intensité est inférieure à l'intensité du premier courant de commande. 5. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le convertisseur (1) est configuré pour diminuer l'intensité du courant de commande du transistor (30) dans son état passant jusqu'à la prochaine mise à l'état bloqué dudit transistor (30). 6. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le module de pilotage (40) comprend un premier interrupteur (420) et un deuxième interrupteur (430) connectés en série via un point milieu (P1), ledit premier interrupteur (420) étant connecté d'une part à l'alimentation (ALIM) et d'autre part audit point milieu (P1), ledit deuxième interrupteur (430) étant connecté d'une part au point milieu (P1) et d'autre part à une masse (M). 7. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier interrupteur (420) est un transistor de mise à l'état passant du transistor (30) à effet de champ et le deuxième interrupteur (430) est un transistor de mise à l'état bloqué du transistor (30) à effet de champ. 8. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le module de pilotage (40) comprend en outre un troisième interrupteur (440), un premier driver (400), configuré pour commuter le premier interrupteur (420), un deuxième driver (410), configuré pour commuter le deuxième interrupteur (430), une unité de pilotage (445) du troisième interrupteur (440), configurée pour commuter ledit troisième interrupteur (440), et une unité de mesure de courant (450). 9. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'unité de pilotage (445) comprend le compteur (460), deux portes logiques de type NON (470, 475), deux portes logiques de type ET (480, 485) et une bascule logique (490). 10. Véhicule automobile comprenant un convertisseur (1) selon l'une des revendications 4 à 9.