Brevet FR3124042A1 — publié le 20221216

Convertisseur de puissance La présente description concerne un convertisseur (400) de puissance comportant : un commutateur (114) comprenant des première (114d) et deuxième (114s) bornes de conduction destinées à recevoir une première tension (Vds) alternative, un premier circuit (402) de détection d’une valeur minimale atteinte par la première tension à chaque alternance, et de moyennage de valeurs minimales sur plusieurs alternances, et un deuxième circuit (404) de commande du commutateur configuré, en fonction de la moyenne desdites valeurs, pour ouvrir le commutateur lorsque la première tension est sensiblement nulle. Figure pour l'abrégé : Fig. 4 Convertisseur de puissance La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques. La présente description concerne plus particulièrement les convertisseurs de puissance. Parmi les convertisseurs de puissance existants, on connaît par exemple des onduleurs permettant de convertir une tension d’entrée continue en une tension de sortie alternative. Les onduleurs existants présentent toutefois des dérives de fonctionnement liées notamment à des variations de conditions ambiantes et à des phénomènes de vieillissement. Il existe un besoin d’améliorer les convertisseurs de puissance connus. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des convertisseurs de puissance connus. Un mode de réalisation prévoit un convertisseur de puissance comportant : – un commutateur comprenant des première et deuxième bornes de conduction destinées à recevoir une première tension alternative ; – un premier circuit de détection d’une valeur minimale atteinte par la première tension à chaque alternance, et de moyennage de valeurs minimales sur plusieurs alternances ; et – un deuxième circuit de commande du commutateur configuré, en fonction de la moyenne desdites valeurs, pour ouvrir le commutateur lorsque la première tension est sensiblement nulle. Selon un mode de réalisation, le premier circuit présente une constante de temps au moins cinq fois supérieure, de préférence au moins dix fois supérieure, à une période de la première tension. Selon un mode de réalisation, le premier circuit comprend, entre un premier nœud relié, de préférence connecté, à la première borne de conduction du commutateur et un deuxième nœud d’application d’un potentiel de référence, un élément de redressement monoalternance en série avec une association en parallèle d’un élément capacitif et d’une résistance. Selon un mode de réalisation, un troisième nœud, situé entre l’élément de redressement monoalternance et l’association en parallèle de l’élément capacitif et de la résistance, présente un potentiel fonction d’une enveloppe inférieure de la première tension. Selon un mode de réalisation, l’élément de redressement monoalternance est une diode. Selon un mode de réalisation, le premier circuit comprend en outre une source de tension reliée, de préférence connectée, entre l’association en parallèle de l’élément capacitif et de la résistance et le deuxième nœud. Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit est en outre configuré pour modifier un rapport cyclique du commutateur en fonction de la moyenne desdites valeurs. Selon un mode de réalisation, le commutateur est un transistor à effet de champ, les première et deuxième bornes correspondant respectivement à des bornes de drain et de source du transistor. Selon un mode de réalisation, le commutateur présente une fréquence de commutation comprise entre 0,1 MHz et 100 MHz, de préférence comprise entre 1 et 10 MHz, plus préférentiellement égale à environ 1,5 MHz. Selon un mode de réalisation, le convertisseur comporte en outre un résonateur piézoélectrique adapté à fournir la première tension. Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit comprend : – un comparateur de la moyenne desdites valeurs à un seuil ; – un correcteur ; et – un circuit de modulation de largeur d’impulsion. Selon un mode de réalisation, le seuil est fonction d’une consommation énergétique d’une charge alimentée par le convertisseur. Un mode de réalisation prévoit un procédé de commande d’un convertisseur de puissance tel que décrit, comprenant les étapes suivantes : a) moyenner les valeurs minimales de la première tension alternative après plusieurs alternances ; et b) ajuster un instant de fermeture du commutateur en fonction de la moyenne desdites valeurs. 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 avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente, de façon schématique et partielle, un exemple de convertisseur de puissance ; la est un graphique d’un exemple d’évolution d’une tension aux bornes d’un commutateur du convertisseur de la ; la est un graphique d’un autre exemple d’évolution de la tension aux bornes du commutateur du convertisseur de la ; la représente, de façon schématique et partielle, un convertisseur de puissance selon un premier mode de réalisation ; la représente, de façon schématique et partielle, une variante du convertisseur de la ; la représente, de façon schématique et partielle, une variante d’un circuit du convertisseur de la ; la représente, de façon schématique et partielle, une autre variante d’un circuit du convertisseur de la ; la représente, de façon schématique et partielle, une partie d’un convertisseur de puissance selon un deuxième mode de réalisation ; la représente, de façon schématique et partielle, une variante de la partie du convertisseur de la ; la est un graphique de variation d’un potentiel du convertisseur de la en fonction d’un rapport cyclique d’un commutateur ; et la est un graphique de variation d’un rendement des convertisseurs des figures 1 et 4 en fonction d’une inductance d’un élément inductif de ces convertisseurs. Convertisseur (400 ; 800) de puissance comportant : – un commutateur (114 ; 802) comprenant des première (114d ; 802d) et deuxième (114s ; 802s) bornes de conduction destinées à recevoir une première tension (Vds) alternative ; – un premier circuit (402) de détection d’une valeur minimale atteinte par la première tension à chaque alternance, et de moyennage de valeurs minimales sur plusieurs alternances ; et – un deuxième circuit (404) de commande du commutateur configuré, en fonction de la moyenne desdites valeurs, pour ouvrir le commutateur lorsque la première tension est sensiblement nulle. Convertisseur selon la revendication 1, dans lequel le premier circuit (402) présente une constante (τ) de temps au moins cinq fois supérieure, de préférence au moins dix fois supérieure, à une période de la première tension (Vds). Convertisseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier circuit (402) comprend, entre un premier nœud (110) relié, de préférence connecté, à la première borne (114d ; 802d) de conduction du commutateur (114 ; 802) et un deuxième nœud (104 ; 604) d’application d’un potentiel de référence, un élément (406 ; 602) de redressement monoalternance en série avec une association en parallèle d’un élément (412) capacitif et d’une résistance (410). Convertisseur selon la revendication 3, dans lequel un troisième nœud (408), situé entre l’élément (406 ; 602) de redressement monoalternance et l’association en parallèle de l’élément (412) capacitif et de la résistance (410), présente un potentiel (Vα) fonction d’une enveloppe inférieure de la première tension (Vds). Convertisseur selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l’élément (406) de redressement monoalternance est une diode. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le premier circuit (402) comprend en outre une source (502) de tension (Vpol) reliée, de préférence connectée, entre l’association en parallèle de l’élément (412) capacitif et de la résistance (410) et le deuxième nœud (104 ; 604). Convertisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le deuxième circuit (404) est en outre configuré pour modifier un rapport cyclique (α) du commutateur (114 ; 802) en fonction de la moyenne desdites valeurs. Convertisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le commutateur (114 ; 802) est un transistor à effet de champ, les première (114d ; 802d) et deuxième (114s ; 802s) bornes correspondant respectivement à des bornes de drain et de source du transistor. Convertisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le commutateur (114 ; 802) présente une fréquence de commutation comprise entre 0,1 MHz et 100 MHz, de préférence comprise entre 1 et 10 MHz, plus préférentiellement égale à environ 1,5 MHz. Convertisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant en outre un résonateur piézoélectrique (112) adapté à fournir la première tension (Vds). Convertisseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le deuxième circuit (404) comprend : – un comparateur (414) de la moyenne desdites valeurs à un seuil (Vref) ; – un correcteur (416) ; et – un circuit (418) de modulation de largeur d’impulsion. Convertisseur selon la revendication 11, dans lequel le seuil (Vref) est fonction d’une consommation énergétique d’une charge (124) alimentée par le convertisseur (400 ; 800). Procédé de commande d’un convertisseur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant les étapes suivantes : a) moyenner les valeurs minimales de la première tension (Vds) alternative après plusieurs alternances ; et b) ajuster un instant (t_close) de fermeture du commutateur (114 ; 802) en fonction de la moyenne desdites valeurs.