Brevet FR3134932A1 — publié le 20231027

Convertisseur à découpage La présente description concerne un système d'alimentation à découpage comportant au moins une paire de convertisseurs à double ponts (DAB1, DAB2), dans lequel : des premiers ponts en H de commutateurs des convertisseurs sont reliés, en parallèle ou en série, à deux bornes (12, 14) d'application d'une première tension (Vin), des deuxièmes ponts en H de commutateurs des convertisseurs étant reliés, en parallèle ou en série, à deux bornes (16, 18) de fourniture d'une deuxième tension (Vout), et les commutateurs des convertisseurs (DAB1 ; DAB2) sont commandés en opposition d'un convertisseur à l'autre. Figure pour l'abrégé : Fig. 2 Convertisseur à découpage La présente description concerne de façon générale les systèmes électroniques et plus particulièrement les convertisseurs à découpage. Les convertisseurs à découpage sont largement utilisés en électronique pour convertir une tension en une autre de différente valeur (supérieure ou inférieure) et/ou de différente nature (alternative ou continue). Un convertisseur à découpage peut, selon l'application, être de type continu-continu DC-DC (en anglais, "Direct Current – Direct Current"), alternatif-alternatif AC-AC (en anglais, "Alternating Current – Alternating Current"), continu-alternatif DC-AC ou alternatif-continu AC-DC. Il existe de nombreuses topologies de convertisseurs à découpage qui diffèrent en particulier par la nature de l'élément d'isolation galvanique (inductances couplées, transformateurs, etc.) et l'agencement du ou des commutateurs de découpage (série, simple pont, double pont, en H, etc.). Il existe un besoin d'amélioration des convertisseurs connus. Il existe un besoin d'un convertisseur à découpage continu-continu permettant un fonctionnement à des fréquences de découpage élevées. Il existe un besoin de d'un convertisseur à découpage engendrant de faibles perturbations électromagnétiques. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des convertisseurs à découpage connus. Un mode de réalisation prévoit un système d'alimentation à découpage comportant au moins une paire de convertisseurs à double ponts, dans lequel : des premiers ponts en H de commutateurs des convertisseurs sont reliés, en parallèle ou en série, à deux bornes d'application d'une première tension, des deuxièmes ponts en H de commutateurs des convertisseurs étant reliés, en parallèle ou en série, à deux bornes de fourniture d'une deuxième tension, et les commutateurs des convertisseurs sont commandés en opposition d'un convertisseur à l'autre. Selon un mode de réalisation, chaque convertisseur comporte : un premier pont en H comportant un premier et un deuxième bras parallèles de deux commutateurs en série entre deux bornes d'entrée du convertisseur ; un deuxième pont en H comportant un troisième et une quatrième bras parallèles de deux commutateurs en série entre deux bornes de sortie du convertisseur ; un transformateur dont un premier enroulement est relié aux nœuds d'interconnexion respectifs des commutateurs en série des premier et deuxième bras et dont un deuxième enroulement est relié aux nœuds d'interconnexion respectif des commutateurs en série des troisième et quatrième bras. Selon un mode de réalisation, chaque pont en H comporte : un premier commutateur et un deuxième commutateur en série dans le premier bras ; un troisième commutateur et un quatrième commutateur en série dans le deuxième bras ; un cinquième commutateur et un sixième commutateur en série dans le troisième bras ; un septième commutateur et un huitième commutateur en série dans le quatrième bras. Selon un mode de réalisation : le premier commutateur de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le deuxième commutateur de l'autre convertisseur ; le troisième commutateur de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le quatrième commutateur de l'autre convertisseur ; le cinquième commutateur de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le sixième commutateur de l'autre convertisseur ; le septième commutateur de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le huitième commutateur de l'autre convertisseur. Selon un mode de réalisation, le rapport de transformation des transformateurs des premier et deuxième convertisseurs est égal à 1. Selon un mode de réalisation, les bornes d'entrée des deux convertisseurs sont communes ou interconnectées. Selon un mode de réalisation, les deux bornes de sortie des deux convertisseurs sont communes ou interconnectées. Selon un mode de réalisation : une première borne de sortie d'un premier convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une première borne de fourniture de la deuxième tension ; une deuxième borne de sortie du premier convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une première borne de sortie d'un deuxième convertisseur ; et une deuxième borne de sortie du deuxième convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne de fourniture de la deuxième tension. Selon un mode de réalisation : une première borne d'entrée d'un premier convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une première borne d'application de la première tension ; une deuxième borne d'entrée du premier convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une première borne d'entrée d'un deuxième convertisseur ; et une deuxième borne d'entrée du deuxième convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne d'application de la première tension. Selon un mode de réalisation, les commutateurs sont des transistors de type HEMT en technologie GaN. Selon un mode de réalisation, les commutateurs sont commandés à une fréquence de découpage de plusieurs centaines de kHz, de préférence supérieur à 400 kHz. Selon un mode de réalisation, le système comporte une seule paire de convertisseurs et la première tension est fournie par un circuit de redressement d'une tension alternative monophasée. Selon un mode de réalisation, le système comporte trois paires de convertisseurs et la première tension de chaque convertisseur est extraite d'un redressement d'une alimentation alternative triphasée. Selon un mode de réalisation, la deuxième tension est destinée à la charge d'une batterie, de préférence de véhicule automobile. 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 très schématique, un mode de réalisation d'un convertisseur à double ponts actifs ; la représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un système de conversion ; la représente, de façon très schématique, un exemple de système de conversion du type de celui illustré en dans une connexion entrées parallèles et sorties parallèles ; les , , , et illustrent, sous forme de chronogrammes, le fonctionnement d'un système de conversion du type illustré en ; la représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de conversion du type de celui illustré en dans une connexion entrées parallèles et sorties série ; la représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de conversion du type de celui illustré en dans une connexion entrées série et sorties parallèles ; et la représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de conversion du type de celui illustré en dans une connexion entrées série et sorties série. Système d'alimentation à découpage comportant au moins une paire de convertisseurs à double ponts (DAB1, DAB2), dans lequel : des premiers ponts en H de commutateurs (K11, K21, K31, K41 ; K12, K22, K32, K42) des convertisseurs sont reliés, en parallèle ou en série, à deux bornes (12, 14) d'application d'une première tension (Vin), des deuxièmes ponts en H de commutateurs (K51, K61, K71, K81 ; K52, K62, K72, K82) des convertisseurs étant reliés, en parallèle ou en série, à deux bornes (16, 18) de fourniture d'une deuxième tension (Vout), et les commutateurs (K11, K21, K31, K41, K51, K61, K71, K81 ; K12, K22, K32, K42, K52, K62, K72, K82) des convertisseurs (DAB1 ; DAB2) sont commandés en opposition d'un convertisseur à l'autre. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque convertisseur (DAB1 ; DAB2) comporte : un premier pont en H comportant un premier (A) et un deuxième (B) bras parallèles de deux commutateurs (K11, K21, K31, K41 ; K12, K22, K32, K42) en série entre deux bornes d'entrée (IH1, IL1 ; IH2, IL2) du convertisseur ; un deuxième pont en H comportant un troisième (C) et une quatrième (D) bras parallèles de deux commutateurs (K51, K61, K71, K81 ; K52, K62, K72, K82) en série entre deux bornes de sortie (OH1, OL1 ; OH2, OL2) du convertisseur ; un transformateur (T1 ; T2) dont un premier enroulement (231 ; 241) est relié aux nœuds d'interconnexion respectifs des commutateurs en série des premier et deuxième bras et dont un deuxième enroulement est relié aux nœuds d'interconnexion respectif des commutateurs en série des troisième et quatrième bras. Système selon la revendication 2, dans lequel chaque pont en H comporte : un premier commutateur (K11 ; K12) et un deuxième commutateur (K21 ; K22) en série dans le premier bras (A) ; un troisième commutateur (K31 ; K32) et un quatrième commutateur (K41 ; K42) en série dans le deuxième bras (B) ; un cinquième commutateur (K51 ; K52) et un sixième commutateur (K61 ; K62) en série dans le troisième bras (C) ; un septième commutateur (K71 ; K72) et un huitième commutateur (K81 ; K82) en série dans le quatrième bras (D). Système selon la revendication 3, dans lequel : le premier commutateur (K11, K12) de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le deuxième commutateur (K22 ; K21) de l'autre convertisseur ; le troisième commutateur (K31, K32) de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le quatrième commutateur (K42 ; K41) de l'autre convertisseur ; le cinquième commutateur (K51, K52) de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le sixième commutateur (K62 ; K61) de l'autre convertisseur ; le septième commutateur (K71, K72) de chaque convertisseur est rendu passant, respectivement bloqué, en même temps que le huitième commutateur (K82 ; K81) de l'autre convertisseur. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le rapport de transformation des transformateurs (T1, T2) des premier et deuxième convertisseurs (DAB1, DAB2) est égal à 1. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel les bornes d'entrée (IH1, IL1 ; IH2, IL2) des deux convertisseurs (DAB1, DAB2) sont communes ou interconnectées. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel les deux bornes de sortie (OH1, OL1 ; OH2, OL2) des deux convertisseurs (DAB1, DAB2) sont communes ou interconnectées. Système selon l'une quelconque des revendication 2 à 6, dans lequel : une première borne de sortie (OH1) d'un premier convertisseur (DAB1) est reliée, de préférence connectée, à une première borne (16) de fourniture de la deuxième tension (Vout) ; une deuxième borne de sortie (OL1) du premier convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une premier borne de sortie (OH2) d'un deuxième convertisseur (DAB2) ; et une deuxième borne de sortie (OL2) du deuxième convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne (18) de fourniture de la deuxième tension (Vout). Système selon l'une quelconque des revendication 3 à 5, 7 et 8, dans lequel : une première borne d'entrée (IH1) d'un premier convertisseur (DAB1) est reliée, de préférence connectée, à une première borne (12) d'application de la première tension (Vin) ; une deuxième borne d'entrée (IL1) du premier convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une première borne d'entrée (IH2) d'un deuxième convertisseur (DAB2) ; et une deuxième borne d'entrée (IL2) du deuxième convertisseur est reliée, de préférence connectée, à une deuxième borne (14) d'application de la première tension (Vin). Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 9, dans lequel les commutateurs (K11, K21, K31, K41, K51, K61, K71, K81 ; K12, K22, K32, K42, K52, K62, K72, K82) sont des transistors de type HEMT en technologie GaN. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les commutateurs (K11, K21, K31, K41, K51, K61, K71, K81 ; K12, K22, K32, K42, K52, K62, K72, K82) sont commandés à une fréquence de découpage de plusieurs centaines de kHz, de préférence supérieur à 400 kHz. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant une seule paire de convertisseurs (DAB1, DAB2) et dans lequel la première tension (Vin) est fournie par un circuit (3) de redressement d'une tension alternative monophasée (Vac). Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant trois paires de convertisseurs (DAB1, DAB2) et dans lequel la première tension (Vin) de chaque convertisseur est extraite d'un redressement d'une alimentation alternative triphasée. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la deuxième tension (Vout) est destinée à la charge d'une batterie, de préférence de véhicule automobile.