CA2654143A1 - Convertisseur continu-continu a sorties multiples - Google Patents
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Abstract
Dans un convertisseur DC/DC comportant un transformateur (10) ayant un en roulement primaire Np et au moins un premier NsI et un second Ns2 enroulemen ts secondaires, une voie de sortie principale reliant le premier enroulement secondaire à une sortie principale Vp et comportant un circuit redresseur s ynchrone, une première inductance L1 et un premier condensateur C1, et une v oie d'entrée reliant une tension d'alimentation continue Ve à l'enroulement primaire et comportant un circuit de commutation (12) commandé par un modula teur d'impulsions en largeur PWM1 pour réguler la tension de sortie principa le en commutant le courant dans l'enroulement primaire, il est prévu une voi e de sortie auxiliaire reliant le second enroulement secondaire à une sortie auxiliaire Va et comprenant un circuit redresseur auxiliaire ayant un commu tateur de commande M5, un commutateur de roue libre M6, un commutateur de re dressement M3, une seconde inductance L2 et un second condensateur C2, et un second modulateur d'impulsions en largeur PWM2 relié aux commutateurs de co mmande M5 et de roue libre M6 pour commander un intervalle de conduction de ces commutateurs afin de réguler la sortie auxiliaire indépendamment de la s ortie principale, le commutateur de redressement M3 étant commandé en synchr onisme avec le circuit redresseur synchrone dela voie principale.
Description
2 PCT/FR2007/051395 Convertisseur continu-continu à sorties multiples Domaine de- l'invention La présente invention se rapporte au domaine des convertisseurs continu/continu et elle concerne plus particulièrement un convertisseur pouvant délivrer une pluralité de tensions de sortie.
Art antérieur Le recours à des convertisseurs DC/DC est bien connu et cela dans tout type io d`industrie. Beaucoup de ces convertisseurs qui comportent un transformateur pour assurer une isolation galvanique délivrent une tension de sortie unique qui selon leur configuration est supérieure (cas du convertisseur survolteur dit aussi boost) ou inférieure (cas du convertisseur dévolteur dit aussi buck) à la tension continue délivrée au primaire du transformateur. On connaît cependant des convertisseurs qui délivrent plusieurs tensions de sortie. Ainsi, dans le brevet US 5541828, le secondaire du transformateur comporte plusieurs enroulements pour créer sur des voies de sortie auxiliaires des tensions positives en supplément de la tension positive délivrée par la voie de sortie principale du convertisseur.
Toutefois, ces tensions secondaires auxiliaires sont fixes et simplement définies par le rapport de transformation entre l'enroulement primaire et les enroulements secondaires du transformateùr.
Objet et définition de Iinvention La présente invention propose donc un convertisseur DC/DC qui permet de s'affranchir de cette proportionnalité et permet en outre de réguler les tensions de sortie multiples délivrées en sus de la tension de sortie principale.
Ces buts sont atteints par un convertisseur DC/DC comportant :
. un transformateur ayant un enroulement primaire Np et au moins un premier Nsl et un second Ns2 enroulements secondaires, une voie de sortie principale reliant le premier enroulement secondaire à
une sortie principale Vp et comportant un circuit redresseur synchrone, une première inductance Li et un premier condensateur C1, . une voie d'entrée reliant une tension d'alimentation continue Ve à
l'enroulement primaire et comportant un circuit de commutation commandé
par un premier modulateur d impulsions en largeur PWM1 pour réguler la tension de sortie principale en commutant le courant dans l'enroulement primaire, . une voie de sortie auxiliaire reliant le second enroulement secondaire à une to sortie auxiliaire Va et comprenant un circuit redresseur auxiliaire ayant un commutateur de commande M5, un commutateur de roue libre M6, un commutateur de redressement M3, une seconde inductance L2 et un second condensateur C2, . un second modulateur d'impulsions en largeur PWM2 relié aux commutateurs de commande M5 et de roue libre M6 pour commander un intervalle de conduction de ces commutateurs afin de réguler la sortie auxiliaire indépendamment de la sortie principale, le commutateur de redressement M3 étant commandé en synchronisme avec le circuit redresseur synchrone de la vole principale.
2o Ainsi, avec cette configuration spécifique intégrant un redressement synchrone retardé par voie auxiliaire commandé par les signaux de commande de la voie principale, on peut obtenir n'importe quelle tension de sortie, inférieure ou supérieure à la tension d'entrée. Sa simplicité permet en outre une notable réduction de la masse et du volume du convertisseur facilitant ainsi son utilisation en matière aéronautique.
Avantageusement, ledit premier modulateur à impulsions de largeur commandant ledit circuit de commutation peut être disposé soit au primaire du transformateur soit au secondaire du transformateur et isolé alors dudit circuit de commutation par un circuit d'isolation galvanique.
Selon le mode de réalisation envisagé, ledit circuit redresseur synchrone est autocommandé et peut comporter un commutateur de commande M1 dont la grille est reliée à une première extrémité du premier enroulement secondaire et un commutateur de roue libre M2 dont la grille est reliée à une seconde
Art antérieur Le recours à des convertisseurs DC/DC est bien connu et cela dans tout type io d`industrie. Beaucoup de ces convertisseurs qui comportent un transformateur pour assurer une isolation galvanique délivrent une tension de sortie unique qui selon leur configuration est supérieure (cas du convertisseur survolteur dit aussi boost) ou inférieure (cas du convertisseur dévolteur dit aussi buck) à la tension continue délivrée au primaire du transformateur. On connaît cependant des convertisseurs qui délivrent plusieurs tensions de sortie. Ainsi, dans le brevet US 5541828, le secondaire du transformateur comporte plusieurs enroulements pour créer sur des voies de sortie auxiliaires des tensions positives en supplément de la tension positive délivrée par la voie de sortie principale du convertisseur.
Toutefois, ces tensions secondaires auxiliaires sont fixes et simplement définies par le rapport de transformation entre l'enroulement primaire et les enroulements secondaires du transformateùr.
Objet et définition de Iinvention La présente invention propose donc un convertisseur DC/DC qui permet de s'affranchir de cette proportionnalité et permet en outre de réguler les tensions de sortie multiples délivrées en sus de la tension de sortie principale.
Ces buts sont atteints par un convertisseur DC/DC comportant :
. un transformateur ayant un enroulement primaire Np et au moins un premier Nsl et un second Ns2 enroulements secondaires, une voie de sortie principale reliant le premier enroulement secondaire à
une sortie principale Vp et comportant un circuit redresseur synchrone, une première inductance Li et un premier condensateur C1, . une voie d'entrée reliant une tension d'alimentation continue Ve à
l'enroulement primaire et comportant un circuit de commutation commandé
par un premier modulateur d impulsions en largeur PWM1 pour réguler la tension de sortie principale en commutant le courant dans l'enroulement primaire, . une voie de sortie auxiliaire reliant le second enroulement secondaire à une to sortie auxiliaire Va et comprenant un circuit redresseur auxiliaire ayant un commutateur de commande M5, un commutateur de roue libre M6, un commutateur de redressement M3, une seconde inductance L2 et un second condensateur C2, . un second modulateur d'impulsions en largeur PWM2 relié aux commutateurs de commande M5 et de roue libre M6 pour commander un intervalle de conduction de ces commutateurs afin de réguler la sortie auxiliaire indépendamment de la sortie principale, le commutateur de redressement M3 étant commandé en synchronisme avec le circuit redresseur synchrone de la vole principale.
2o Ainsi, avec cette configuration spécifique intégrant un redressement synchrone retardé par voie auxiliaire commandé par les signaux de commande de la voie principale, on peut obtenir n'importe quelle tension de sortie, inférieure ou supérieure à la tension d'entrée. Sa simplicité permet en outre une notable réduction de la masse et du volume du convertisseur facilitant ainsi son utilisation en matière aéronautique.
Avantageusement, ledit premier modulateur à impulsions de largeur commandant ledit circuit de commutation peut être disposé soit au primaire du transformateur soit au secondaire du transformateur et isolé alors dudit circuit de commutation par un circuit d'isolation galvanique.
Selon le mode de réalisation envisagé, ledit circuit redresseur synchrone est autocommandé et peut comporter un commutateur de commande M1 dont la grille est reliée à une première extrémité du premier enroulement secondaire et un commutateur de roue libre M2 dont la grille est reliée à une seconde
3 extrémité du premier enroulement secondaire ou bien, il est simplement commandé et peut comporter alors deux commutateurs M1 et M2 disposés en série respectivement avec une première partie d'enroulement Nsla et une seconde partie d'enroulement Nslb du premier enroulement secondaire, ces première et seconde parties d'enroulement ayant une extrémité en commun, les grilles de chacun de ces deux commutateurs étant commandées depuis ledit circuit de commutation et en ce que ledit second enroulement secondaire est constitué d'une première partie d'enroulement Ns2a et d'une seconde partie d'enroulement Ns2b ayant une extrémité en commun, les zo deux autres extrémités de ces deux parties d'enroulement du second enroulement secondaire étant reliées à deux commutateurs de synchronisation M3, M4 commandés en parallèle et en synchronisme avec le circuit redresseur synchrone.
De préférence, lesdits commutateurs sont des transistors MOSFET.
Brève description des dessins Les câractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesque{s :
- la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples conforme à la présente invention, - la figure 1A est une variante de la figure 1 dans laquelle le circuit de commutation du primaire est commandé depuis le secondaire, - la figure 2 est un diagramme des temps des différents signaux disponibles au niveau du convertisseur de la figure 1, - la figure 3 montre un second exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples conforme à(a présente invention, - la figure 3A est une variante de la figure 3 dans laquelle le circuit de commutation du primaire est commandé depuis le secondaire, et -1a figure 4 est un diagramme des temps des différents signaux disponibles au niveau du convertisseur de la figure 3.
De préférence, lesdits commutateurs sont des transistors MOSFET.
Brève description des dessins Les câractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesque{s :
- la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples conforme à la présente invention, - la figure 1A est une variante de la figure 1 dans laquelle le circuit de commutation du primaire est commandé depuis le secondaire, - la figure 2 est un diagramme des temps des différents signaux disponibles au niveau du convertisseur de la figure 1, - la figure 3 montre un second exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples conforme à(a présente invention, - la figure 3A est une variante de la figure 3 dans laquelle le circuit de commutation du primaire est commandé depuis le secondaire, et -1a figure 4 est un diagramme des temps des différents signaux disponibles au niveau du convertisseur de la figure 3.
4 Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel La figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples selon l'invention.
Comme il est connu, ce convertisseur comporte un transformateur 10 dont l'enroulement primaire Np est alimenté de façon classique depuis une tension continue Ve au travers d'un circuit de commutation 12 commandé par un premier modulateur d'impuisions en largeur (PWM1) chargé de réguler en boucle fermée la tension principale Vp de sortie de ce convertisseur reçue via un circuit d'isolation galvanique 14. Cette tension principale est disponible lo aux bornes d'un premier condensateur C1 dont une extrémité est reliée à
une extrémité d'un premier enroulement secondaire Nsl du transformateur au travers d'une première inductance L1 et dont l'autre extrémité formant borne de masse est reliée à l'autre extrémité du premier enroulement secondaire au travers d'un commutateur de commande M1. Un commutateur de roue libre M2 est monté entre l'autre extrémité du condensateur C1 et l'extrémité de l'enroulement secondaire. De préférence, ces deux commutateurs sont des transistors MOSFET et sont montés en redresseur synchrone autocommandé avec la grille du commutateur M1 reliée à
l'extrémité de l'enroulement secondaire et la grille du commutateur M2 reliée à l'autre extrémité de l'enroulement secondaire.
Dans la variante de la figure 1A, le circuit de commutation 12 est commandé par le premier modulateur d'impulsions en largeur (PWM1) qui se trouve maintenant au secondaire du transformateur 10 et duquel il est isolé
par un circuit classique d'isolation galvanique 16.
Selon l'invention, le convertisseur délivre également une tension de sortie auxiliaire Va aux bornes d'un second condensateur C2 dont une extrémité est reliée à l'autre extrémité du condensateur Ci formant borne de masse et l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une seconde inductance L2 dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'un second 3o enroulement secondaire Ns2 au travers d'un commutateur de commande M5.
L'autre extrémité du second enroulement secondaire est reliée à la borne de masse au travers d'un commutateur de redressement M3 et un commutateur de roue libre M6 est monté entre cette borne de masse et la seconde extrémité de Iinductance L2. Les commutateurs M3, M5 et M6 sont de préférence des transistors MOSFET, la grille du commutateur M3 étant reliée à la grille du commutateur Ml de sorte que ces deux commutateurs sont commandés en parallèle en parfait synchronisme et les grilles des
Comme il est connu, ce convertisseur comporte un transformateur 10 dont l'enroulement primaire Np est alimenté de façon classique depuis une tension continue Ve au travers d'un circuit de commutation 12 commandé par un premier modulateur d'impuisions en largeur (PWM1) chargé de réguler en boucle fermée la tension principale Vp de sortie de ce convertisseur reçue via un circuit d'isolation galvanique 14. Cette tension principale est disponible lo aux bornes d'un premier condensateur C1 dont une extrémité est reliée à
une extrémité d'un premier enroulement secondaire Nsl du transformateur au travers d'une première inductance L1 et dont l'autre extrémité formant borne de masse est reliée à l'autre extrémité du premier enroulement secondaire au travers d'un commutateur de commande M1. Un commutateur de roue libre M2 est monté entre l'autre extrémité du condensateur C1 et l'extrémité de l'enroulement secondaire. De préférence, ces deux commutateurs sont des transistors MOSFET et sont montés en redresseur synchrone autocommandé avec la grille du commutateur M1 reliée à
l'extrémité de l'enroulement secondaire et la grille du commutateur M2 reliée à l'autre extrémité de l'enroulement secondaire.
Dans la variante de la figure 1A, le circuit de commutation 12 est commandé par le premier modulateur d'impulsions en largeur (PWM1) qui se trouve maintenant au secondaire du transformateur 10 et duquel il est isolé
par un circuit classique d'isolation galvanique 16.
Selon l'invention, le convertisseur délivre également une tension de sortie auxiliaire Va aux bornes d'un second condensateur C2 dont une extrémité est reliée à l'autre extrémité du condensateur Ci formant borne de masse et l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une seconde inductance L2 dont l'autre extrémité est reliée à une extrémité d'un second 3o enroulement secondaire Ns2 au travers d'un commutateur de commande M5.
L'autre extrémité du second enroulement secondaire est reliée à la borne de masse au travers d'un commutateur de redressement M3 et un commutateur de roue libre M6 est monté entre cette borne de masse et la seconde extrémité de Iinductance L2. Les commutateurs M3, M5 et M6 sont de préférence des transistors MOSFET, la grille du commutateur M3 étant reliée à la grille du commutateur Ml de sorte que ces deux commutateurs sont commandés en parallèle en parfait synchronisme et les grilles des
5 commutateurs M5 et M6 étant commandés par un second modulateur d'impulsions en largeur PWM2 (régulation post-synchrone) qui assure une régulation en boucle fermée de la tension de sortie auxiliaire Va par redressement synchrone retardé. En effet, la commande autosynchrone de M3 n'est pas obtenue par la voie qu'il redresse mais par la voie principale.
to Ainsi, le fait que la commande de M3 soit connectée au niveau du signal RECM, et non du signai RECS comme dans une structure synchrone classique qui utiliserait l'enroulement sur lequel M3 est connecté, permet de décharger de façon simple la commande du redresseur synchrone autocommandé. Au point du signal RECM sont en effet reliées seulement des inductances et non les capacités parasites des redresseurs M5 et M6 qui étant en parallèles sur la commande de M3 auraient pour effet de rendre non opérationnel le redressement synchrone.
Le fonctionnement du convertisseur de la figure 1 est maintenant illustré en regard du diagramme des temps de la figure 2 dans lequel le signal RECM est le signal sur la grille du commutateur Ml qui est aussi le signal de sortie de la voie principale avant filtrage, le signal RECS est le signal au niveau d'une extrémité du second enroulement secondaire Ns2, le signai Ph est le signal de sortïe auxiliaire avant filtrage, M2 le signal sur la grille du commutateur M2, et M5 et M6 les signaux de commande des grilles des commutateurs M5 et M6 respectivement.
Tout d'abord, on notera que la tension de sortie principale Vp est comme il est connu régulée par le premier modulateur PWM1 que celui-ci soit disposé au primaire (figure 1) ou au secondaire (figure 1A) du transformateur et dont le rapport cyclique est ajusté pour maintenir cette tension principale de sortie au niveau désiré.
La régulation de la tension auxiliaire Va est effectuée quant à elle par le second modulateur PWM2 qui commande les commutateurs M5 et M6 conformément aux chronogrammes de la figure 2, la tension RECS délivrée
to Ainsi, le fait que la commande de M3 soit connectée au niveau du signal RECM, et non du signai RECS comme dans une structure synchrone classique qui utiliserait l'enroulement sur lequel M3 est connecté, permet de décharger de façon simple la commande du redresseur synchrone autocommandé. Au point du signal RECM sont en effet reliées seulement des inductances et non les capacités parasites des redresseurs M5 et M6 qui étant en parallèles sur la commande de M3 auraient pour effet de rendre non opérationnel le redressement synchrone.
Le fonctionnement du convertisseur de la figure 1 est maintenant illustré en regard du diagramme des temps de la figure 2 dans lequel le signal RECM est le signal sur la grille du commutateur Ml qui est aussi le signal de sortie de la voie principale avant filtrage, le signal RECS est le signal au niveau d'une extrémité du second enroulement secondaire Ns2, le signai Ph est le signal de sortïe auxiliaire avant filtrage, M2 le signal sur la grille du commutateur M2, et M5 et M6 les signaux de commande des grilles des commutateurs M5 et M6 respectivement.
Tout d'abord, on notera que la tension de sortie principale Vp est comme il est connu régulée par le premier modulateur PWM1 que celui-ci soit disposé au primaire (figure 1) ou au secondaire (figure 1A) du transformateur et dont le rapport cyclique est ajusté pour maintenir cette tension principale de sortie au niveau désiré.
La régulation de la tension auxiliaire Va est effectuée quant à elle par le second modulateur PWM2 qui commande les commutateurs M5 et M6 conformément aux chronogrammes de la figure 2, la tension RECS délivrée
6 en amont du commutateur M5, supérieure à la tension auxiliaire Va, étant proportionnelle à la tension RECM délivrée en amont de l'élément de filtrage L1C1 de la tension de sortie principale et dépendant du rapport de transformation entre Nsl et Ns2 selon la formule RECS=[Nsi/Ns2]*RECM.
Pendant la phase de transfert d'énergie de la tension principale, le commutateur M3 est commandé comme le commutateur M1 et le commutateur M5 est commandé par le second modulateur PWM2. Par contre, pendant la phase de roue libre de cette même tension principale, le commutateur M3 est bloqué comme l'est également le commutateur M1 de lo sorte qu'aucune conduction croisée ne peut apparaitre du fait des diodes internes de M5 et M6. M3 étant auto-commandé par l'enroulement Ns2, la capacité parasite de M5 et M6 maintient M3 en conduction lors de l'inversion de la tension du transformateur (à la fin de la phase de transfert d'énergie du primaire vers le secondaire).. L'énergie accumulée au secondaire est alors directement (et sans limitation) réinjectée au primaire. En outre, en réalisant un redressement mono alternance, M3 permet à M5 d'être un commutateur seulement unidirectionnel, ce qui simplifie la réalisation du convertisseur.
Un second exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples selon l'invention est illustré à la figure 3. Une variante de cet 2o exemple de réalisation est illustrée à la figure 3A.
Dans cet exemple, la régulation de la tension de sortie principale Vp n'est plus assurée par un redresseur synchrone autocommandé mais par un simple redresseur synchrone commandé, le premier modulateur d'impulsions en largeur (PWM1) chargé de réguler en boucle fermée la tension principale Vp de sortie du convertisseur pouvant commander à la fois le circuit de commutation 12 et le circuit de commande 18 des commutateurs Ml et M2 depuis le primaire (figure 3) ou depuis le secondaire (figure 3A) du transformateur 10 via le circuit d'isolation galvanique 16. Comme précédemment, et comme il est connu, la tension principale est disponible 3o aux bornes d'un premier condensateur C1 dont une extrémité est reliée à
une extrémité d'une première partie Nsla d'un premier enroulement secondaire du transformateur au travers d'une première inductance L1 et dont l'autre extrémité formant borne de masse est reliée à l'autre extrémité
Pendant la phase de transfert d'énergie de la tension principale, le commutateur M3 est commandé comme le commutateur M1 et le commutateur M5 est commandé par le second modulateur PWM2. Par contre, pendant la phase de roue libre de cette même tension principale, le commutateur M3 est bloqué comme l'est également le commutateur M1 de lo sorte qu'aucune conduction croisée ne peut apparaitre du fait des diodes internes de M5 et M6. M3 étant auto-commandé par l'enroulement Ns2, la capacité parasite de M5 et M6 maintient M3 en conduction lors de l'inversion de la tension du transformateur (à la fin de la phase de transfert d'énergie du primaire vers le secondaire).. L'énergie accumulée au secondaire est alors directement (et sans limitation) réinjectée au primaire. En outre, en réalisant un redressement mono alternance, M3 permet à M5 d'être un commutateur seulement unidirectionnel, ce qui simplifie la réalisation du convertisseur.
Un second exemple de réalisation d'un convertisseur DC/DC à tensions de sortie multiples selon l'invention est illustré à la figure 3. Une variante de cet 2o exemple de réalisation est illustrée à la figure 3A.
Dans cet exemple, la régulation de la tension de sortie principale Vp n'est plus assurée par un redresseur synchrone autocommandé mais par un simple redresseur synchrone commandé, le premier modulateur d'impulsions en largeur (PWM1) chargé de réguler en boucle fermée la tension principale Vp de sortie du convertisseur pouvant commander à la fois le circuit de commutation 12 et le circuit de commande 18 des commutateurs Ml et M2 depuis le primaire (figure 3) ou depuis le secondaire (figure 3A) du transformateur 10 via le circuit d'isolation galvanique 16. Comme précédemment, et comme il est connu, la tension principale est disponible 3o aux bornes d'un premier condensateur C1 dont une extrémité est reliée à
une extrémité d'une première partie Nsla d'un premier enroulement secondaire du transformateur au travers d'une première inductance L1 et dont l'autre extrémité formant borne de masse est reliée à l'autre extrémité
7 de cette première partie du premier enroulement secondaire au travers du commutateur de commande M1. Par contre, dans ce mode de réalisation, le commutateur de roue libre M2 est monté en série entre la borne de masse et une extrémité d'une seconde partie Nslb du premier enroulement secondaire dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité de la première partie Ns1a du premier enroulement secondaire reliée à l'inductance L1. De préférence, ces deux commutateurs sont des transistors MOSFET dont les grilles sont commandées par le premier modulateur PWM1 comme indiqué
précédemment.
to Selon l'invention, le convertisseur délivre également une tension de sortie auxiliaire Va aux bornes du second condensateur C2 dont une extrémité est reliée à l'autre extrémité du condensateur Cl formant borne de masse et l'autre extrémité est reliée à une extrémité de la seconde inductance L2 dont {'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une première partie Ns2a du is second enroulement secondaire au travers du commutateur de commande MS. L'autre extrémité de cette première partie du second enroulement secondaire est comme dans le mode réalisation précédent reliée à la borne de masse au travers du commutateur de redressement M3 et un commutateur de roue libre M6 est monté entre cette borne de masse et la 20 seconde extrémité de l'inductance L2. Dans ce mode de réalisation, ii est prévu en outre un autre commutateur de redressement M4 monté en série entre la borne de masse et une extrémité d'une seconde partie Ns2b du second enroulement secondaire dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité
de la première partie Ns2a de ce second enroulement secondaire connectée 25 au commutateur de commande M5.
Les commutateurs M3, M4, M5 et M6 sont de préférence des transistors MOSFET, la grille du commutateur M3 étant reliée à la grille du commutateur M1, la grille du commutateur M4 étant reliée à la grille du commutateur M2 et les grilles des commutateurs M5 et M6 étant commandés par le second 30 modulateur PWM2 qui assure comme précédemment la régulation de la tension de sortie auxiliaire Va.
précédemment.
to Selon l'invention, le convertisseur délivre également une tension de sortie auxiliaire Va aux bornes du second condensateur C2 dont une extrémité est reliée à l'autre extrémité du condensateur Cl formant borne de masse et l'autre extrémité est reliée à une extrémité de la seconde inductance L2 dont {'autre extrémité est reliée à une extrémité d'une première partie Ns2a du is second enroulement secondaire au travers du commutateur de commande MS. L'autre extrémité de cette première partie du second enroulement secondaire est comme dans le mode réalisation précédent reliée à la borne de masse au travers du commutateur de redressement M3 et un commutateur de roue libre M6 est monté entre cette borne de masse et la 20 seconde extrémité de l'inductance L2. Dans ce mode de réalisation, ii est prévu en outre un autre commutateur de redressement M4 monté en série entre la borne de masse et une extrémité d'une seconde partie Ns2b du second enroulement secondaire dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité
de la première partie Ns2a de ce second enroulement secondaire connectée 25 au commutateur de commande M5.
Les commutateurs M3, M4, M5 et M6 sont de préférence des transistors MOSFET, la grille du commutateur M3 étant reliée à la grille du commutateur M1, la grille du commutateur M4 étant reliée à la grille du commutateur M2 et les grilles des commutateurs M5 et M6 étant commandés par le second 30 modulateur PWM2 qui assure comme précédemment la régulation de la tension de sortie auxiliaire Va.
8 Le fonctionnement du convertisseur de la figure 3 se déduit du diagramme des temps de la figure 4 qui reprend les signaux décrits précédemment en regard de la figure 2.
Pendant la période t1, la tension RECM est positive, le commutateur M1 est ouvert et le commutateur M3 qui est commandé par le même signal également. Les commutateurs M2 et M4 sont bloqués. Pendant t2, RECM est égal à zéro, le commutateur M2 est ouvert et le commutateur M4 qui est commandé par le même signal également. Pendant t3, RECM est négative, les commutateurs M2 et M4 sont ouverts et les commutateurs Ml et M3 sont io bloqués. Les commutateurs M5 et M6 sont comme précédemment commandés par le second modulateur PWM2 et la tension RECS délivrée en amont du commutateur M5 est, comme dans le mode de réalisation précédent, aussi proportionnelle à la tension RECM délivrée en amont de l'élément de filtrage L1C1 de la tension de sortie principale et dépend du Is rapport de transformation entre Nsl et Ns2 selon la même formule RECS=[Nsi/Ns2]*RECM.
Ainsi, avec la présente invention, il devient possible de délivrer toute tension de sortie ayant un niveau supérieure ou inférieure à la tension au primaire selon le nombre d'enroulement du secondaire du transformateur et la tension 2a de consigne de la boucle de régulation de post-synchronisation.
Pendant la période t1, la tension RECM est positive, le commutateur M1 est ouvert et le commutateur M3 qui est commandé par le même signal également. Les commutateurs M2 et M4 sont bloqués. Pendant t2, RECM est égal à zéro, le commutateur M2 est ouvert et le commutateur M4 qui est commandé par le même signal également. Pendant t3, RECM est négative, les commutateurs M2 et M4 sont ouverts et les commutateurs Ml et M3 sont io bloqués. Les commutateurs M5 et M6 sont comme précédemment commandés par le second modulateur PWM2 et la tension RECS délivrée en amont du commutateur M5 est, comme dans le mode de réalisation précédent, aussi proportionnelle à la tension RECM délivrée en amont de l'élément de filtrage L1C1 de la tension de sortie principale et dépend du Is rapport de transformation entre Nsl et Ns2 selon la même formule RECS=[Nsi/Ns2]*RECM.
Ainsi, avec la présente invention, il devient possible de délivrer toute tension de sortie ayant un niveau supérieure ou inférieure à la tension au primaire selon le nombre d'enroulement du secondaire du transformateur et la tension 2a de consigne de la boucle de régulation de post-synchronisation.
Claims (6)
1. Convertisseur DC/DC comportant :
. un transformateur (10) ayant un enroulement primaire Np et au moins un premier Ns1 et un second Ns2 enroulements secondaires, . une voie de sortie principale reliant le premier enroulement secondaire à
une sortie principale Vp et comportant un circuit redresseur synchrone, une première inductance L1 et un premier condensateur C1, . une voie d'entrée reliant une tension d'alimentation continue Ve à
l'enroulement primaire et comportant un circuit de commutation (12) commandé par un premier modulateur d'impulsions en largeur PWM1 pour réguler la tension de sortie principale en commutant le courant dans l'enroulement primaire, . une voie de sortie auxiliaire reliant le second enroulement secondaire à une sortie auxiliaire Va et comprenant un circuit redresseur auxiliaire ayant un commutateur de commande M5, un commutateur de roue libre M6, un commutateur de redressement M3, une seconde inductance L2 et un second condensateur C2, . un second modulateur d'impuisions en largeur PWM2 relié aux commutateurs de commande M5 et de roue libre M6 pour commander un intervalle de conduction de ces commutateurs afin de réguler la sortie auxiliaire indépendamment de la sortie principale, le commutateur de redressement M3 étant commandé en synchronisme avec le circuit redresseur synchrone de la voie principale.
. un transformateur (10) ayant un enroulement primaire Np et au moins un premier Ns1 et un second Ns2 enroulements secondaires, . une voie de sortie principale reliant le premier enroulement secondaire à
une sortie principale Vp et comportant un circuit redresseur synchrone, une première inductance L1 et un premier condensateur C1, . une voie d'entrée reliant une tension d'alimentation continue Ve à
l'enroulement primaire et comportant un circuit de commutation (12) commandé par un premier modulateur d'impulsions en largeur PWM1 pour réguler la tension de sortie principale en commutant le courant dans l'enroulement primaire, . une voie de sortie auxiliaire reliant le second enroulement secondaire à une sortie auxiliaire Va et comprenant un circuit redresseur auxiliaire ayant un commutateur de commande M5, un commutateur de roue libre M6, un commutateur de redressement M3, une seconde inductance L2 et un second condensateur C2, . un second modulateur d'impuisions en largeur PWM2 relié aux commutateurs de commande M5 et de roue libre M6 pour commander un intervalle de conduction de ces commutateurs afin de réguler la sortie auxiliaire indépendamment de la sortie principale, le commutateur de redressement M3 étant commandé en synchronisme avec le circuit redresseur synchrone de la voie principale.
2. Convertisseur DC/DC selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier modulateur d'impulsions en largeur (PWM1) commandant ledit circuit de commutation est disposé au primaire du transformateur.
3. Convertisseur DC/DC selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier modulateur d'impulsions en largeur (PWM1) commandant ledit circuit de commutation est disposé au secondaire du transformateur et isolé du circuit de commutation par un circuit d'isolation galvanique (16).
4. Convertisseur DC/DC selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit redresseur synchrone est autocommandé et comporte un commutateur de commande M1 dont la grille est reliée à une première extrémité du premier enroulement secondaire et un commutateur de roue libre M2 dont la grille est reliée à une seconde extrémité du premier enroulement secondaire.
5. Convertisseur DC/DC selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit redresseur synchrone comporte deux commutateurs M1 et M2 disposés en série respectivement avec une première partie d'enroulement Ns1a et une seconde partie d'enroulement Ns1b du premier enroulement secondaire, ces première et seconde parties d'enroulement ayant une extrémité en commun, les grilles de chacun de ces deux commutateurs étant commandées depuis ledit premier modulateur d'impulsions en largeur PWM1 et en ce que ledit second enroulement secondaire est constitué d'une première partie d'enroulement Ns2a et d'une seconde partie d'enroulement Ns2b ayant une extrémité en commun, les deux autres extrémités de ces deux parties d'enroulement du second enroulement secondaire étant reliées à deux commutateurs de redressement M3, M4 commandés en parallèle et en synchronisme avec le circuit redresseur synchrone.
6. Convertisseur DC/DC selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits commutateurs (M1 à M6) sont des transistors MOSFET.
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