EP0985264A1 - Transformateur composite pour auto-oscillateur - Google Patents

Transformateur composite pour auto-oscillateur

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Publication number
EP0985264A1
EP0985264A1 EP98925782A EP98925782A EP0985264A1 EP 0985264 A1 EP0985264 A1 EP 0985264A1 EP 98925782 A EP98925782 A EP 98925782A EP 98925782 A EP98925782 A EP 98925782A EP 0985264 A1 EP0985264 A1 EP 0985264A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
primary
inductance
called
winding
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98925782A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Henri Courier De Mere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hb Industries
H B Ind
Original Assignee
Hb Industries
H B Ind
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Filing date
Publication date
Application filed by Hb Industries, H B Ind filed Critical Hb Industries
Publication of EP0985264A1 publication Critical patent/EP0985264A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F19/00—Fixed transformers or mutual inductances of the signal type
    • H01F19/04—Transformers or mutual inductances suitable for handling frequencies considerably beyond the audio range
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/043—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with two, usually identical or nearly identical parts enclosing completely the coil (pot cores)
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation

Definitions

  • the present invention relates to devices capable of ensuring the functioning of the self-oscillators used in the construction of electronic converters, both for maintaining the cyclic conduction of the switching means or means employed therein, and for achieving the desired adaptation between the potential of input and output potential specific to said converters.
  • the majority of devices of this kind used according to the prior art correspond, respectively, to FIG. 1 and to FIG. 2 appended.
  • FIG. 1 illustrates the most anciently used embodiment.
  • This embodiment of the so-called "blocked oscillator” type, uses the semiconductor 4, the space of which between its charging electrode 4a and its common electrode 4c is used as a switching means capable of ensuring, at through the primary 2a wound on the magnetic circuit 2, the decoupling of the current delivered by a substantially continuous power source connected between the common terminals la and lb.
  • the cyclic conduction of the semiconductor 4 is ensured by the secondary 2b, called “reaction”, which, coiled coaxially with respect to the primary 2a, delivers on the control electrode 2b of said semiconductor a signal of amplitude and of suitable phase for ensuring the cyclic conduction of the space existing between the charging electrode 4a and the common electrode 4c.
  • the secondary 2c also wound coaxially with respect to the primary 2a, supplies the output load 3 and realizes the adaptation of the potential available between the common terminals la and lb with the voltage required by the load 3.
  • the capacitor 5 mounted in parallel with the terminals of the secondary 2c, makes it possible, in particular, to correct the harmful effects of the inductance of leakage of the magnetic circuit 2.
  • control secondary 2b strongly coupled to the primary 2a and to the secondary 2c, causes significant damping, which results in the collapse of the overvoltage factor Q, at the time of resonance.
  • FIG. 2 attached hereto, illustrates this other type of device, some of the improvements of which have been described, in particular in the patent NILSSEN, US 4,184,128.
  • the control secondary 2b is replaced by a current transformer which is wound on an independent magnetic circuit 6 and whose primary 6a is mounted in series with the primary 2a wound on the main magnetic circuit 2.
  • the secondary 6b coaxially coaxial with respect to the primary 6a, delivers a signal of suitable amplitude and phase which is capable of ensuring the control of the cyclic conduction of the semiconductor 4, in place of the secondary 2b.
  • This device by isolating the magnetic circuit of the main transformer 2 from the magnetic circuit of the control transformer 6, prohibits any interaction of the energy withdrawn for the control of the switch means 4 on the overvoltage coefficient of the windings wound on the magnetic circuit 2.
  • the device according to the invention makes it possible to eradicate the drawbacks encountered in the use of devices constructed in accordance with FIG. 1 and in FIG. 2 appended, relating to the prior art.
  • FIG. 3, appended, illustrates a general embodiment of said device. If this embodiment appears at first sight to be a replica of the device illustrated in FIG. 2, attached hereto, this is only an appearance, because it differs from it intrinsically. Indeed, if the fundamental functions of this device remain in accordance with what has been described above, that is to say that the main transformer, wound on the magnetic circuit 2 ', ensures the transfer of the converted energy on the output load 3 and that the accessory transformer, wound on the magnetic circuit 6 ', always controls the cyclic conduction of the semiconductor 4, on the other hand, in the device according to the invention illustrated here, the circuits 2' and 6 'do not are more magnetically independent.
  • circuits 2 ′ and 6 ′ no longer being magnetically independent, are therefore either coupled or totally combined.
  • this device reverts to that illustrated in FIG. 1, attached hereto, confronted with the drawbacks stated above. Indeed, one could then consider that the primary 2 'a and 6' a would be merged and that the secondary ⁇ 'b would be homologous to the secondary 2b.
  • FIG. 4 illustrates a second practical embodiment of the device according to the invention.
  • the device, object of the invention is applied to a converter using a structure called "half-bridge with capacitors" whose active branch is constituted by the two semiconductors 4 'and 4 " assembled in series and whose branch passive consists of the two capacitors 8a and 8b connected in series.
  • the midpoints le and ld, belonging respectively to each of said bridge branches, are interconnected by means of the series circuit comprising the primary 7a of the above control transformer, the inductor 7d, and the capacitor 5 'between the terminals of which is taken from the energy applied to the output load 3 which is connected to it in parallel.
  • the value of the inductance 7d is calculated so that a series oscillating circuit between the latter and the capacitor 5 'is formed, the resonant frequency of which is close to the switching frequency of the current carried out by the semiconductors 4' and 4 ".
  • This switching is cyclically controlled alternately by the secondary 7b and 7c, coupled to the primary 7a, which deliver, respectively, a signal of suitable amplitude and phase, on the control electrode 4'b and on l 4 "control electrode b. If the lines of force of the H fields, respectively
  • the assembly can enter into operation and deliver, according to the so-called "energy transfer” mode, the energy thus converted on the load 3.
  • FIG. 4a illustrates a variant of the previous device where the inductor 7d, connected between the terminals le and ld, is coupled to a secondary 7e deli- the energy converted according to the so-called "vol tage transfer" mode to the load 3.
  • FIG. 5 shows a view from above of the cup 9a which, attached to a second identical cup, can constitute the magnetic circuit 7.
  • the hatched zones of this view allow to see the joint plane or joint plane common to the two cups, which, during their assembly, receive a winding carcass in the annular housing 13 provided for this purpose
  • the cup 9a like its counterpart, has a central cylindrical hole 12.
  • Figure 6 attached, shows a sectional view of the cups 9a and 9b assembled whose hatched areas show the section and the junction plane.
  • the inductance 7d is wound on the carcass 10 which is housed between the cups 9a and 9b.
  • the air gap 11 can be replaced by a thin wedge glued to the above-mentioned junction plane.
  • the inductor 7d thus constructed can constitute, in association with the capacitors 5 ′ or 5 ′′, an oscillating circuit, series or parallel, offering excellent qualities of overvoltage at resonance.
  • the above control transformer and its windings 7a, 7b and 7c corresponds to a toroidal winding limited to one or more passages of insulated wires in the cylindrical chimney 12 which passes right through the constituent material the cups 9a and 9b.
  • FIG. 6 we find the coils 7a, 7b and 7c which, for reasons of clarity of design, are limited to a single passage in the chimney 12, which leads respectively to the output terminals 4'b and the, le and le, lb and 4 "b, which are indicated in FIG. 4, attached hereto.
  • FIG. 5 annexed, reveals, on the straight section of the central chimney 12, the section of the wires corresponding to the windings 7a, 7b and 7c.
  • the transformer thus formed corresponds well to what has been described above. Indeed, if we apply the Ampère rule, we see that the magnetic field H 'produced by the inductance 7d is substantially perpendicular, orthogonal, to the magnetic field H produced by the primary 7a and that their reciprocal interaction is minimal in the absence of severe saturation of the magnetic circuit 7 thus formed.
  • the magnetic phenomenon recorded has a beneficial character on the control of the switching means 4 ′ and 4 ". This tendency to the situation of the magnetic material induces a reduction in the duration of the cy- tunally applied, respectively, to the control electrodes 4'b and 4 "b.
  • FIG. 7, attached hereto, illustrates another embodiment of the device which is the subject of the invention.
  • the magnetic circuit 2 comes down to a single cup 9a which, because of its large air gap, further improves the quality factor of the inductor 7d and pushes its saturation limits.
  • the aforementioned control transformer nothing changes except that the magnetic circuit constituting it corresponds to the one-piece toroid of section ABCD, which presents a minimum of magnetic leaks.
  • Figure 8 attached, illustrates a third embodiment of the device, object of the invention.
  • the magnetic circuit 7 consists of a hollow ferrite tube whose opening central cylindrical 12 'allows passage to the windings 7a, 7b and 7c.
  • the inductor 7d is wound in layers with contiguous turns on the external surface of the ferrite cylinder.
  • the inductance 7d thus constituted has an almost infinite air gap which guarantees a high quality factor while the aforesaid control transformer and its windings 7a, 7b and 7c is wound on a toroid having for section the rectangle hatched A'B'C'D '.
  • This extremely economical embodiment particularly interests the manufacture of small disposable converters.
  • FIG. 9, appended hereto illustrates an embodiment identical to the previous one, except that a second hollow or solid ferrite tube 7 ′ is added, which is attached to the tube 7, which, for some applications, has the advantage of being able to close the magnetic flux in order to avoid its dispersion in space.
  • the air gap relating to the inductance 7d is then determined by the very thickness of its winding.
  • the tube 7 ′ is hollow, it is obvious that the latter could receive the control transformer and its windings 7a, 7b and 7c.
  • FIG. 10 illustrates an embodiment similar to the previous one.
  • the inductor 7d is wound on the tube 7 and, in part, on the tube 7 '.
  • the conductors 7a, 7b and 7c, constituting said control transformer pass, both through the central opening of the tube 7 and into that of the tube 7 ', so that the inputs and outputs of these windings can be performed on the same side.
  • FIG. 11, attached hereto, illustrates a final embodiment of the device which is the subject of the invention.
  • This figure shows in hatched lines the cross section of a cylindrical ferrite tube corresponding to the magnetic circuit 7.
  • This section reveals the two chimneys 14a and 14b which develop parallel to the axis of said tube.
  • the conductors 7a, 7b and 7c, corresponding to the above control transformer, are wound through one and the other of these cavities.
  • the inductance 7d, for its part, is wound, as previously at the periphery of said ferrite tube and reveals its straight section which is materialized here by a dotted annular zone.
  • the device according to the invention makes it possible to correct the drawbacks of the devices constructed according to the prior art.
  • this device makes it possible to confer an excellent quality factor on the 7d inductor, without however requiring the addition of a control transformer capable of maintaining the alternating cyclic conduction of the 4 'and 4 "switching means.
  • this device can be integrated into all converters, using one or more semiconductors.
  • this device can be perfectly integrated into the structures with a semiconductor of the types known as "with accumulation with complete demagnetization” and with “accumulation with incomplete demagnetization”, of the types with two semiconductors of the types so-called “push-pull”, in “asymmetric half-bridge” and in “condenser half-bridge”, types with four semiconductors known as “full bridge”, etc.
  • the device according to the invention can be used in a converter structure using at least four switching means, which are used in the so-called “full bridge” mode for two-phase use or for three-phase use.
  • This device can operate all types of semiconductors, whether they belong to so-called “bipolar” transistors mounted in the so-called “common base” mode, to so-called “MOSFET” transistors, to thyristors, to so-called “IGBT composite semiconductors ".
  • This device can also operate a composite converter structure grouping together semiconductors of different nature.

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Abstract

La présente invention concerne les convertisseurs utilisant un auto-oscillateur dont la conduction cyclique des moyens commutateurs est assurée par un transformateur de commande dont le primaire est connecté en série avec l'inductance assurant le transfert de l'énergie convertie sur la charge de sortie. Le dispositif selon l'invention comporte un transformateur composite regroupant sur le même circuit magnétique (7), ou sur des circuits magnétiques couplés, l'inductance (7d) et le susdit transformateur de commande regroupant les enroulements (7a, 7b, 7c) de telle sorte que le champ magnétique produit par ladite inductance et le champ magnétique produit par le primaire dudit transformateur de commande se déplacent suivant des directions sensiblement perpendiculaires. Une telle configuration permet à l'inductance (7d) de conserver un excellent coefficient de surtension que l'on peut mettre à profit dans des circuits oscillants série ou parallèle. Ce dispositif économique est applicable à tous les types de convertisseurs utilisant un auto-oscillateur.

Description

TRANSFORMATEUR COMPOSITE POUR AUTO-OSC LIATEUR
La présente invention concerne les dispositifs capables d'assurer le fonctionnement des auto-oscillateurs utilisés dans la construction de convertisseurs électroniques, tant pour entretenir la conduction cyclique du ou des moyens commutateurs y employés, que pour réaliser l'adaptation recherchée entre le potentiel d'entrée et le potentiel de sortie propres auxdits convertisseurs. La majorité des dispositifs de ce genre utilisés selon l'art antérieur répondent, respectivement, à la figure 1 et à la figure 2 ci-annexées.
La figure 1, ci-annexée, illustre le mode de réalisation le plus anciennement exploité. Ce mode de réali- sation, du genre dit "oscilla teur bloqué ", fait appel au semi-conducteur 4 dont l'espace existant entre son électrode de charge 4a et son électrode commune 4c est utilisé comme moyen commutateur capable d'assurer, à travers le primaire 2a bobiné sur le circuit magnétique 2, le décou- page du courant que délivre une source d'alimentation sensiblement continue connectée entre les bornes communes la et lb.
La conduction cyclique du semi-conducteur 4 est assurée par le secondaire 2b, dit de "réaction ", lequel, bobiné coaxialement par rapport au primaire 2a, délivre sur l'électrode de commande 2b dudit semi-conducteur un signal d'amplitude et de phase convenable permettant d'assurer la mise en conduction cyclique de l'espace existant entre l'électrode de charge 4a et l'électrode commune 4c. Le secondaire 2c, également bobiné coaxialement par rapport au primaire 2a, alimente la charge de sortie 3 et réalise l'adaptation du potentiel disponible entre les bornes communes la et lb avec la tension que réclame la charge 3. Le condensateur 5 monté en parallèle avec les bornes du secondaire 2c, permet, notamment, de corriger les effets néfastes de l'inductance de fuite du circuit magnétique 2. En choisissant convenablement la valeur du condensateur 5, il peut être très avantageux, pour certaines applications, de jouer sur la surtension qui se développe lors de la ré- sonance entre la fréquence du découpage effectué par le semi-conducteur 4 et la fréquence propre du circuit oscillant que constitue l'inductance du primaire 2a associée à la capacitance du condensateur 5. Avec le présent dispositif, il est illusoire de penser mettre à profit les effets d'une telle résonance, qu'elle soit dite "série " ou dite "parallèle " .
En effet, l'énergie absorbée par le secondaire de commande 2b, fortement couplé au primaire 2a et au secondaire 2c, cause un amortissement important, lequel a pour consé- quence l'écroulement du facteur de surtension Q, au moment de la résonance.
Dans ces conditions, l'absorption d'énergie imputable au secondaire 2b interdit la création de toute surtension intéressante entre les bornes de la charge 3. Pour cette raison, dans des applications qui nécessitent l'exploitation d'une résonance série ou parallèle, est-il nécessaire de faire appel à un autre type de dispositif.
La figure 2, ci-annexée, illustre cet autre type de dispositif dont certains des perfectionnements ont été décrits, notamment dans le brevet NILSSEN, US 4,184,128. Dans ce type de dispositif, le secondaire de commande 2b est remplacé par un transformateur de courant qui se trouve bobiné sur un circuit magnétique indépendant 6 et dont le primaire 6a est monté en série avec le primaire 2a bobiné sur le circuit magnétique principal 2.
Le secondaire 6b, bobiné coaxialement par rapport au primaire 6a, délivre un signal d'amplitude et de phase convenable qui est capable d'assurer la commande de la conduction cyclique du semi-conducteur 4, en lieu et place du secondaire 2b.
Ce dispositif, en isolant le circuit magnétique du transformateur principal 2 du circuit magnétique du transformateur de commande 6, interdit toute interaction de l'énergie prélevée pour la commande du moyen commutateur 4 sur le coefficient de surtension des enroulements bobinés sur le circuit magnétique 2.
Ceci permet donc l'exploitation convenable de la résonance série ou parallèle dont le circuit magnétique 2 pourrait être le siège. L'inconvénient d'un tel dispositif est qu'il implique l'adjonction d'un circuit magnétique supplémentaire 6 et du transformateur y associé, ce qui grève lourdement le coût de revient et augmente sensiblement le volume du convertisseur ainsi équipé. Le dispositif selon l'invention permet d'éradiquer les inconvénients rencontrés dans l'utilisation des dispositifs construits conformément à la figure 1 et à la figure 2 ci-annexées, relatives à l'art antérieur.
La figure 3, ci-annexée, illustre un mode de réa- lisation général dudit dispositif. Si ce mode de réalisation semble à première vue être une réplique du dispositif illustré par la figure 2, ci- annexée, ce n'est là qu'une apparence, car il en diffère intrinsèquement . En effet, si les fonctions fondamentales de ce dispositif demeurent conformes à ce qui a été décrit plus haut, c'est-à-dire que le transformateur principal, bobiné sur le circuit magnétique 2', assure bien le transfert de l'énergie convertie sur la charge de sortie 3 et que le transformateur accessoire, bobiné sur le circuit magnétique 6', commande toujours la conduction cyclique du semiconducteur 4, en revanche, dans le dispositif selon l'invention illustré ici, les circuits 2' et 6' ne sont plus indépendants magnétiquement. De ce fait, les circuits 2' et 6' n'étant plus indépendants magnétiquement, se trouvent donc, soit couplés, soit totalement confondus. En apparence, l'on pourrait alors imaginer que ce dispositif revient à celui qu'illustre la figure 1, ci-annexée, confronté aux inconvénients énoncés plus haut. En effet, l'on pourrait alors considérer que les primaires 2 'a et 6' a seraient confondus et que le secondaire β'b serait homologue du secondaire 2b.
Il n'en est rien, car, pour que fonctionne le dispositif selon l'invention, il est crucial de faire en sorte que les lignes de force du champ magnétique produit par le primaire 2a du transformateur principal se déplacent selon une trajectoire sensiblement perpendiculaire ou orthogonale à la trajectoire que suivent les lignes de force du champ magnétique produit par le primaire β'b du transfor- mateur accessoire. Ceci signifie que, d'une part, l'un par rapport à l'autre, les enroulements 2 ' a et 2'c sont bobinés coaxialement sur le circuit magnétique 2' et que, d'autre part, l'un par rapport à l'autre, les enroulements 6' a et β'b sont bobi- nés coaxialement sur le même circuit magnétique 2' ou sur un circuit accessoire 6' couplé au circuit 2' de telle sorte que les flux émis par chacun des transformateurs ainsi constitués se recoupent suivant une direction sensiblement perpendiculaire ou orthogonale. Ainsi, la différence de ce qui se produit dans le dispositif qu'illustre la figure 1, ci-annexée, si les molécules constituant le matériau du circuit magnétique 2' et celui du circuit magnétique 6' se trouvent simultanément excitées par les champs conjoints des primaires 2 'a et 6 'a, l'interaction magnétique entre ces deux champs demeure négligeable car s 'annulant, théoriquement, du fait de la normalité ou orthogonalité de l'angle qui les oppose. Dans ces conditions, il est manifeste que le secondaire β'b dudit transformateur de commande ne peut plus amortir l'inductance d'un enroulement quelconque qui pourrait être bobiné sur le circuit magnétique 2 ' , ceci se traduisant par la possibilité d'exploiter la résonance série ou parallèle que pourrait fournir cette inductance, par exemple, associée au condensateur 5. La figure 4, ci-annexée, illustre un second mode de réalisation pratique du dispositif selon l'invention. Selon ce mode de réalisation, le dispositif, objet de l'invention, est appliqué à un convertisseur faisant appel à une structure dite "en demi -pont à condensa teurs " dont la branche active est constituée par les deux semiconducteurs 4' et 4" montés en série et dont la branche passive est constituée par les deux condensateurs 8a et 8b montés en série.
Les points milieux le et ld, appartenant respectivement à chacune desdites branches de pont, sont interconnectés par le moyen du circuit série comprenant le primaire 7a du susdit transformateur de commande, l'inductance 7d, et le condensateur 5' entre les bornes duquel se trouve prélevée l'énergie appliquée sur la charge de sortie 3 qui lui est connectée en parallèle. La valeur de l'inductance 7d est calculée de telle sorte que soit constituée entre cette dernière et le condensateur 5' un circuit oscillant série dont la fréquence de résonance soit voisine de la fréquence de commutation du courant effectué par les semi-conducteurs 4' et 4". Cette commutation est commandée de manière cyclique alternée par les secondaires 7b et 7c, couplés au primaire 7a, lesquels délivrent, respectivement, un signal d'amplitude et de phase convenables, sur l'électrode de commande 4'b et sur l'électrode de commande 4"b. Si les lignes de force des champs H , respectivement
H'produits par le primaire 7a et l'inductance 7d suivent des directions sensiblement perpendiculaires, dès la mise sous tension des bornes la et lb, et après initiation des oscillations par un dispositif non figuré ici, le montage peut entrer en fonctionnement et délivrer, selon le mode dit "energy transfer", l'énergie ainsi convertie sur la charge 3.
La figure 4a, ci-annexée, illustre une variante du dispositif précédent où l'inductance 7d, connectée entre les bornes le et ld, est couplée à un secondaire 7e déli- vrant l'énergie convertie selon le mode dit "vol tage transfer" à la charge 3.
Un condensateur 5", monté en parallèle avec le secondaire 7e, peut constituer avec celui-ci un circuit oscillant pa- rallèle entre les bornes duquel est connectée la charge 3. La figure 5, ci-annexée, montre une vue d'en haut de la coupelle 9a qui, accolée à une seconde coupelle identique, peut constituer le circuit magnétique 7. Les zones hachurées de cette vue permettent de voir le plan de joint ou plan de jonction commun aux deux coupelles, lesquelles, lors de leur assemblage, reçoivent une carcasse de bobinage dans le logement annulaire 13 prévu à cet effet. La coupelle 9a, comme son homologue, est dotée d'un trou cylindrique central 12.
La figure 6, ci-annexée, montre une vue en coupe des coupelles 9a et 9b assemblées dont les zones hachurées font apparaître la section et le plan de jonction. A la périphérie des coupelles existe un manque de matière, lequel permet de constituer un entrefer important 11 qui améliore le facteur de surtension Q propre à l'inductance 7d. L'inductance 7d est bobinée sur la carcasse 10 qui est logée entre les coupelles 9a et 9b. Dans des cas particuliers, l'entrefer 11 peut être rempla- ce par une cale mince collée sur le susdit plan de jonction.
De cette manière, l'inductance 7d ainsi construite peut constituer, en association avec les condensateurs 5' ou 5", un circuit oscillant, série ou parallèle, offrant d'excellentes qualités de surtension à la résonance. Selon ce mode de réalisation, le susdit transformateur de commande et ses enroulements 7a, 7b et 7c correspond à un bobinage torique se limitant à un ou plusieurs passages de fils isolés dans la cheminée cylindrique 12 qui traverse, de part en part, la matière constituant les coupelles 9a et 9b.
Sur la figure 6, l'on retrouve les bobinages 7a, 7b et 7c qui, pour des raisons de clarté de dessin, se limitent à un passage unique dans la cheminée 12, lequel aboutit respectivement aux bornes de sortie 4'b et le, le et le, lb et 4"b, lesquelles sont indiquées sur la figure 4, ci-annexée. De même, la figure 5, ci-annexée, laisse apparaître, sur la section droite de la cheminée centrale 12, la section des fils correspondant aux enroulements 7a, 7b et 7c.
Le transformateur ainsi constitué correspond bien à ce qui a été décrit plus haut. En effet, si l'on applique la règle d'Ampère, l'on constate que le champ magnétique H' produit par l'inductance 7d est sensiblement perpendicu- laire, orthogonal, au champ magnétique H produit par le primaire 7a et que leur interaction réciproque est minimale en l'absence d'une saturation sévère du circuit magnétique 7 ainsi constitué. En cas de saturation du circuit magnétique 7, c'est-à-dire lorsque s'exerce la susdite résonance série ou parallèle, le phénomène magnétique enregistré présente un caractère bénéfique sur la commande des moyens commutateurs 4 ' et 4". En effet, cette tendance à la situation du matériau magné- tique, induit une réduction de la durée des impulsions cy- cliquement appliquées, respectivement, sur les électrodes de commandes 4'b et 4"b.
Dans ces conditions extrêmes, ceci conduit à une autoprotection des semi-conducteurs 4' et 4" car, lors de la commutation à la fermeture et à l'ouverture, entre les électrodes 4 'a et 4'c ainsi qu'entre les électrodes 4"a et 4"c, s'observent des aires de recouvrement tension / courant minimales, ce qui rend hautement improbable le risque de destruction par le phénomène dit de "cross conduction " . De plus, si l'on fait appel à des coupelles 9a et 9b dont le plan de jonction est convenablement rodé, l'on peut considérer que les enroulements 7a, 7b et 7c constituant le susdit transformateur de commande sont, alors pratiquement bobinés sur un tore sans fuites, solution qui a é- liore encore la commutation cyclique alternée des semiconducteurs 4' et 4" et écarte le risque dit de "cross conduction " .
La figure 7, ci-annexée, illustre un autre mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention. Selon ce mode de réalisation, le circuit magnétique 2 se résume à une coupelle unique 9a qui, du fait de son grand entrefer, améliore encore le facteur de qualité de l'inductance 7d et repousse ses limites de saturation. Quant au susdit transformateur de commande, rien ne change sinon que le circuit magnétique le constituant correspond au tore monobloc de section ABCD, lequel présente un minimum de fuites magnétiques.
La figure 8, ci-annexée, illustre un troisième mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention. Selon ce mode de réalisation, le circuit magnétique 7 est constitué par un tube creux en ferrite dont l'ouverture cylindrique centrale 12' laisse le passage aux bobinages 7a, 7b et 7c.
Dans ce cas, l'inductance 7d, dont la section longitudinale est indiquée en pointillés, est bobinée en couches à spires jointives sur la surface externe du cylindre en ferrite .
Cette solution est absolument conforme à la précédente en ce sens que l'inductance 7d ainsi constituée développe un champ H' sensiblement perpendiculaire au champ produit par l'enroulement 7a.
D'autre part, l'inductance 7d ainsi constituée dispose d'un entrefer quasi infini qui garantit un haut facteur de qualité tandis que le susdit transformateur de commande et ses enroulements 7a, 7b et 7c est bobiné sur un tore ayant pour section le rectangle hachuré A'B'C'D'.
Ce mode de réalisation, extrêmement économique, intéresse particulièrement la fabrication de petits convertisseurs jetables.
La figure 9, ci-annexée, illustre un mode de réa- lisation identique au précédent, à ceci près que se trouve ajouté un second tube en ferrite 7', creux ou plein, lequel est accolé au tube 7, ce qui, pour certaines applications, présente l'avantage de pouvoir refermer le flux magnétique afin d'en éviter la dispersion dans l'espace. Selon ce mode de réalisation, l'entrefer intéressant l'inductance 7d est alors déterminé par l'épaisseur même de son bobinage.
Selon ce mode de réalisation, dans l'hypothèse où le tube 7 ' est creux, il est évident que celui-ci pourrait rece- voir le transformateur de commande et ses enroulements 7a, 7b et 7c. D'autre part, il est aussi possible de mettre à profit la cheminée cylindrique de l'un ou l'autre des tubes 7 et 7 ' afin de constituer une ou plusieurs inductances supplémentaires dont pourrait avoir besoin le convertisseur utili- sant le dispositif selon l'invention.
La figure 10 illustre un mode de réalisation voisin du précédent.
Selon ce mode de réalisation, pour partie, l'inductance 7d est bobinée sur le tube 7 et, pour partie, sur le tube 7'. Dans ce cas, les conducteurs 7a, 7b et 7c, constituant ledit transformateur de commande, passent, à la fois, dans l'ouverture centrale du tube 7 et dans celle du tube 7', de telle sorte que les entrées et les sorties de ces bobinages puissent s'effectuer d'un même côté. II est clair que cette solution est extensible à volonté et que pour augmenter la puissance convertie, l'on pourrait additionner les tubes en ferrite jusqu'à les réunir en un faisceau de section quelconque.
La figure 11, ci-annexée, illustre un dernier exemple de réalisation du dispositif, objet de l'invention.
Cette figure matérialise en traits hachurés la section droite d'un tube cylindrique en ferrite correspondant au circuit magnétique 7. Cette section laisse apparaître les deux cheminées 14a et 14b qui se développent parallèlement à l'axe dudit tube. Comme précédemment, les conducteurs 7a, 7b et 7c, correspondant au susdit transformateur de commande, sont bobinés à travers l'une et l'autre de ces cavités. L'inductance 7d, quant à elle, est bobinée, comme précédemment à la périphérie dudit tube en ferrite et laisse apparaître sa section droite qui se trouve matérialisée ici par une zone annulaire pointillée.
Le dispositif selon l'invention, tel qu'il vient d'être décrit, permet de corriger les inconvénients des dispositifs construits selon l'art antérieur.
En effet, pour un coût de revient modique, ce dispositif permet de conférer un excellent facteur de qualité à l'inductance 7d, sans pour autant nécessiter l'adjonction d'un transformateur de commande capable d'entretenir la conduc- tion cyclique alternée des moyens commutateurs 4' et 4".
D'autre part, il peut être intégré à tous les convertisseurs, faisant appel à un ou plusieurs semi-conducteurs. Ainsi, ce dispositif peut-il parfaitement s'intégrer dans les structure à un semi-conducteur des types dits "à accu- mula tion à démagnétisa tion complète " et à "accumulation à démagnétisa tion incomplète ", des types à deux semiconducteurs des types dits "push-pull ", en "demi -pont asymétrique " et en "demi-pont à condensa teurs ", des types à quatre semi-conducteurs dits "en pon t complet ", etc. Ainsi, le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans une structure de convertisseur faisant appel à quatre moyens commutateurs, au moins, lesquels sont utilisés selon le mode dit "en pon t complet " à usage diphasé ou à usage triphasé. Ce dispositif peut faire fonctionner tous les types de semi-conducteurs, qu'ils appartiennent aux transistors dits "bipolaires " montés selon le mode dit à "base commune ", aux transistors dits "MOSFET", aux thyristors, aux semiconducteurs composites dits "IGBT". Ce dispositif peut également faire fonctionner une structure de convertisseur composite regroupant des semiconducteurs de nature différente.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, la présente invention ne se limite nullement aux modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif convertisseur d'énergie faisant appel, au moins, à un moyen commutateur (4'), lequel assure le découpage du courant issu d'une source d'alimentation connectée entre les bornes communes (la) et (lb) , à travers le circuit série comprenant, d'une part, une inductance (7d) à partir de laquelle est prélevée l'énergie convertie appliquée à une charge de sortie (3) et, d'autre part, le primaire (7a) d'un transformateur de commande dont le ou les secondaires fournissent à l'électrode de commande du ou desdits moyens commutateurs des signaux capables d'en assurer la conduction cyclique alternée, caractérisé par le fait que l'inductance (7d) et le primaire (7a) sont respectivement bobinés sur le même circuit ma- gnétique ou sur des circuits magnétiques indépendants mais couplés magnétiquement, de telle sorte que le champ produit par l'inductance (7d) et le champ produit par le primaire (7a) se rencontrent dans le matériau magnétique suivant une direction sensiblement perpendiculaire.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit magnétique (7) est constitué par deux coupelles en matériau magnétique (9a) et (9b), lesquelles forment un logement recevant la carcasse (10) où est bobinée l'inductance (7d) , tandis que le primaire (7a) et son ou ses secondaires associés, quant à eux, font l'objet d'un bobinage de type torique à travers l'ouverture cylindrique (12) qui est ménagée de part en part desdites coupelles.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractéri- se par le fait qu'un entrefer est ménagé entre les coupelles (9a) et (9b) .
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un entrefer (11) est ménagé, exclusivement, sur la périphérie des coupelles (9a) et (9b) .
5. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- se par le fait que le circuit magnétique (7) est constitué par une seule coupelle (9a), laquelle reçoit l'inductance (7d) tandis que le primaire (7a) et son ou ses secondaires associés font l'objet d'un bobinage de type torique à travers l'ouverture cylindrique (12) qui est ménagée de part en part de ladite coupelle.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit magnétique (7) est constitué par un tube creux à la périphérie duquel est bobinée l'inductance (7d) tandis que le primaire (7a) et son ou ses secondaires associés font l'objet d'un bobinage de type torique à travers la cheminée cylindrique (12') traversant ledit tube.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'au susdit tube constituant le circuit magnétique (7) se trouve accolé un second tube magnétique (7') .
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la chambre centrale (12") traversant le second tube (7!) sert de passage au bobinage torique inté- ressant le primaire (7a) et son ou ses secondaires.
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le second tube (7') reçoit une partie du bobinage correspondant à l'inductance (7d).
10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le circuit magnétique (2) est constitué par un faisceau de tubes magnétiques similaires au second tube (7').
11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que le primaire (7a) ainsi que son ou ses secondaires associés fait l'objet d'un bobinage de type torique à travers, au moins, deux cheminées (12') et (12").
12. Dispositif selon l'une des revendications 6 10, caractérisé par le fait que le tube en matériau magné- tique constituant le circuit magnétique (7) est doté d'au moins deux cheminées (14a) et (14b) ménagées selon un axe parallèle à celui dudit tube, lesdites cheminées assurant le bobinage torique du primaire (7a) ainsi que celui du ou des secondaires y associés.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à
12, caractérisé par le fait que le dispositif selon l'invention est utilisé dans une structure de convertisseur qui ne fait appel qu'à un moyen commutateur unique (4).
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le dispositif selon l'invention est utilisé dans une structure de convertisseur faisant appel à deux moyens commutateurs utilisés selon le mode dit "push-pull ", ou selon le mode dit "en demi -pon t asymétrique ", ou encore selon le mode dit "à demi -pont à condensa teurs " .
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le dispositif selon l'invention est utilisé dans une structure de convertisseur faisant appel à quatre moyens commutateurs, au moins, les- quels sont utilisés selon le mode dit "en pont complet " à usage diphasé ou à usage triphasé.
16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que le ou les moyens commutateurs (4') et (4") sont des transistors dits "bipolaires " montés sur le mode dit "à émet teur commun " .
17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
15, caractérisé par le fait que le ou les moyens commutateurs (4') et (4") sont des transistors dits "bipolaires " montés sur le mode dit "à base commune " .
18. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que le ou les moyens commutateurs (4') et (4") sont des transistors dits "MOSFET".
19. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que le ou les moyens commutateurs (4') et (4") sont des thyristors.
20. Dispositif selon l'une des revendications 13 à
15, caractérisé par le fait que le ou les moyens commutateurs (4') et (4") sont des semi-conducteurs composites, dits "IGBT" .
21. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que les moyens commutateurs
(4') et (4") appartiennent à des types différents.
22. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que l'inductance (7d) forme un circuit oscillant série, en association avec le condensa- teur (5'), entre les bornes duquel est prélevé, selon le mode dit "energy transfer ", l'énergie reconvertie qui est appliquée à la charge de sortie (3) .
23. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que se trouve couplé à 1 ' in- ductance (7d) un enroulement (7e) qui alimente la charge de sortie (3) selon le mode dit "vol tage transfer".
24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé par le fait que l'enroulement (7e) pour former un circuit oscillant parallèle entre les bornes duquel est prélevée l'énergie convertie appliquée à la charge de sor- tie (3) .
25. Transformateur de commande pour dispositif convertisseur d'énergie par découpage d'un courant électrique issu d'une source d'alimentation continue au moyen d'au moins un commutateur (4) muni d'une électrode de com- mande (4b), l'énergie convertie étant appliquée à une charge (3) par l'intermédiaire d'une inductance (2 'a) couplée à cette charge (3), caractérisé en ce qu'il comprend :
- un enroulement primaire (6 'a) connecté en série entre le moyen commutateur (4) et l'inductance (2 'a) ;
- un enroulement secondaire (β'b) couplé magnétiquement audit enroulement primaire, connecté à ladite électrode de commande (4b) et délivrant audit moyen commutateur (4) des signaux de commande de conduction cyclique, ladite inductance (2 'a) et le circuit primaire (6 'a) dudit transformateur de commande étant bobinés sur des circuits magnétiques couplés magnétiquement, les champs magnétiques (2'c, 6) produits par ladite inductance (2 'a) et par l'enroulement primaire (6 'a) dans lesdits circuits magnétiques étant sensiblement orthogonaux.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1638310B2 (de) * 1968-02-10 1971-12-02 Wandel U. Goltermann, 7410 Reutlingen Gleichspannungs gegentaktwandler
US4321572A (en) * 1980-11-13 1982-03-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Non-contacting power transfer device
DE29702644U1 (de) * 1997-02-15 1997-04-10 Halder Josef Weichmagnetischer Schalenkern zur Aufnahme von Wicklungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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