EP4222849A1 - Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension, procédé de commande d'un circuit de conversion de tension et programme d'ordinateur correspondant - Google Patents

Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension, procédé de commande d'un circuit de conversion de tension et programme d'ordinateur correspondant

Info

Publication number
EP4222849A1
EP4222849A1 EP21786193.9A EP21786193A EP4222849A1 EP 4222849 A1 EP4222849 A1 EP 4222849A1 EP 21786193 A EP21786193 A EP 21786193A EP 4222849 A1 EP4222849 A1 EP 4222849A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
current
designed
control device
voltage converter
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.)
Pending
Application number
EP21786193.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Larbi Bendani
Nadjib BOUZIDI
Mathieu DIHAL
Sebastien Lecointre
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.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo eAutomotive France SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive France SAS filed Critical Valeo eAutomotive France SAS
Publication of EP4222849A1 publication Critical patent/EP4222849A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • 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
    • H02M3/33507—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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33515—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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with digital control
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • 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
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • 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
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • 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
    • H02M3/33569—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 having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • 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
    • H02M3/33569—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 having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • TITLE VOLTAGE CONVERTER, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A VOLTAGE CONVERTER, METHOD FOR CONTROLLING A VOLTAGE CONVERSION CIRCUIT AND COMPUTER PROGRAM
  • the present invention relates to a voltage converter, a method of manufacturing such a voltage converter, a method of controlling a voltage conversion circuit and a corresponding computer program.
  • an inverter adapted to provide a square voltage from a DC input voltage, the inverter comprising at least one switching arm comprising a high side switch and a low side switch, connected to each other another at a midpoint designed to present the square voltage,
  • a resonant reservoir comprising a resonance capacitor, a resonance inductor and an auxiliary inductor
  • an output capacitor designed to provide a DC output voltage from the rectified current
  • a switch control device adapted to alternate a phase in which the control device opens a first of the switches and closes a second, and a phase in which the control device opens the second of the switches and closes the first, the control being designed to provide, between two consecutive phases, a dead time during which the two switches are open.
  • the dead time aims to allow the voltage across the terminals of the switch to be closed to reach zero in order to perform zero voltage switching (ZVS).
  • ZVS zero voltage switching
  • a map is recorded beforehand, which gives the duration of the dead time as a function of the switching frequency of the switching arm. This first technique has the drawback that the dead time duration is determined in the worst case of operation, so that it is, in practice, most of the time longer than necessary.
  • the voltage at the midpoint is measured and the dead time is stopped when this measured voltage cancels out.
  • This second technique has the disadvantage that the midpoint voltage can cause untimely zero crossings, which could lead to a bad value for the dead time.
  • a voltage converter of the aforementioned type is therefore proposed, characterized in that it further comprises a device for measuring an electrical signal from the voltage conversion circuit and in that the control device is designed to determining, from the measured electrical signal, an instant of crossing of the resonance current and of the auxiliary current and for calculating a duration of the dead time from the instant of crossing.
  • the voltage converter further comprises a transformer having a magnetizing inductance at a primary of the transformer and the auxiliary inductance comprises the magnetizing inductance.
  • the electrical signal is the rectified current.
  • control device is designed to determine the crossing time by detecting a time when the rectified current cancels out.
  • the electrical signal is alternating current.
  • the control device is designed to determine the crossing time by detecting a time when the alternating current changes sign.
  • the voltage converter comprises capacitors connected respectively in parallel with the switches.
  • a method for manufacturing a voltage converter according to the invention comprising: obtaining a range of switching frequencies of the switching arm; the determination of values for the capacitances so that for each capacitance, after opening the switch on the side opposite to this capacitance, this capacitance is discharged before the resonant current crosses the magnetizing current on the or all the frequencies of switching of the range obtained; and manufacturing the voltage converter with capacitors having the determined values.
  • a method for controlling a voltage conversion circuit comprising: an inverter designed to supply a square voltage from a DC input voltage, the inverter comprising at least one switching arm comprising a high side switch and a low side switch, connected to each other at a midpoint designed to present the square voltage; a resonant tank comprising a resonant capacitor, a resonant inductor and an auxiliary inductor; a rectifier connected to the auxiliary inductor to rectify an alternating current exiting the resonant tank in order to supply a rectified current; an output capacitor designed to provide an output DC voltage from the rectified current; characterized in that it comprises: the control of the switches to alternate a phase in which the control device opens a first of the switches and closes a second, and a phase in which the control device opens the second of the switches and closes the first, the control device being designed to provide, between two consecutive phases, a dead time during which the two switches are open; measuring an electrical signal from the
  • Figure 1 is an electrical diagram of a first example of a voltage converter according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the steps of a method for controlling a voltage conversion circuit, according to one embodiment of the invention
  • Figure 3 is a timing diagram illustrating the evolution over time of several electrical quantities of the voltage converter of Figure 1,
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the steps of a method for manufacturing a voltage converter, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is an electrical diagram of a second example of a voltage converter according to the invention.
  • FIG. 6 is an electrical diagram of a third example of a voltage converter according to the invention.
  • the voltage converter 100 first comprises a voltage conversion circuit 101.
  • the voltage conversion circuit 101 includes an inverter 102 designed to provide a square voltage Vs from a DC input voltage Vi.
  • the inverter 102 includes at least one switching arm.
  • the inverter 102 is a half-bridge inverter and comprises a single switching arm.
  • the switching arm comprises a high side switch QH and a low side switch QL, connected to each other at a midpoint M and designed to receive the DC input voltage Vi.
  • the switches QH, QL are designed to be controlled in opposition so that the midpoint M provides the square voltage Vs.
  • the square voltage Vs is alternately zero and the voltage continuous input Vi.
  • the switches QH, QL are for example transistor switches such as metal-oxide gate field effect transistors, generally designated by the acronym MOSFET (from the English “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”) .
  • the inverter 102 could be a full-bridge inverter comprising two switching arms to supply a square-wave voltage Vs which is alternately equal to the DC input voltage Vi and its opposite. .
  • the voltage conversion circuit 101 further comprises a resonant tank 104 designed to supply an alternating current Ip from the square voltage Vs.
  • the resonant tank 104 is connected in parallel of the low side switch QL and comprises first of all a resonant capacitor Cr and a resonant inductor Lr in series with each other and designed to be traversed by a resonant current lr.
  • the resonant reservoir 104 further comprises, on the one hand, an auxiliary inductor Lm designed to be traversed by an auxiliary current Im and, on the other hand, two branches starting on either side of the auxiliary inductor Lm in order to supply the alternating current Ip.
  • the resonant reservoir 104 has a resonance frequency Fr defined by the resonance capacitance Cr and the resonance inductance Lr and equal to:
  • the voltage conversion circuit 101 further comprises a rectifier 106 connected to the branches of the resonant tank to be connected in parallel with the auxiliary inductance Lm and designed to rectify the alternating current Ip to supply a rectified current lo.
  • the voltage conversion circuit 101 comprises a transformer T.
  • the transformer T can be modeled by an ideal transformer T* comprising a primary and a secondary and a magnetizing inductor in the primary.
  • the auxiliary inductance Lm comprises this magnetizing inductance. Therefore, in the following description of this embodiment, the expressions “auxiliary inductor” and “magnetizing inductor” will be used interchangeably, as well as the expressions “auxiliary current” and “magnetizing current”.
  • the alternating current Ip is thus a current entering the primary of the transformer T. Therefore, in the remainder of the description of this embodiment, the expressions "alternating current” and “primary current” will be used interchangeable.
  • the secondary of the transformer T has a center tap and has two ends around this center tap.
  • the rectifier 106 comprises two diodes D1, D2 respectively connected to the ends of the secondary of the transformer T, in the same direction with respect to these ends.
  • diodes D1, D2 are conductive in the direction of the ends.
  • the center tap supplies the rectified current lo.
  • the rectifier 106 thus comprises in the example described the ideal transformer T* and the diodes D1, S2.
  • the secondary of the transformer can also be center-tapped with then a diode bridge connected to it.
  • the invention can also be applied with a current reversible full bridge. This is particularly the case when the voltage converter is bidirectional.
  • the rectifier can then comprise transistors, in particular mounted in a full bridge. Also, an inductor and a capacitance can be connected in series with the secondary of the transformer.
  • the voltage conversion circuit 101 further comprises an output capacitor Co connected between, on one side, the center tap and, on the other side, the diodes D1, D2 in order to provide a DC output voltage. Vo from the rectified current lo.
  • the voltage converter 100 further comprises a device 108 for measuring an electrical signal from the voltage conversion circuit 101, preferably a current.
  • the measuring device 108 is designed to measure the rectified current lo.
  • the voltage converter 100 further comprises a device 110 for controlling the switches QH, QL, designed to alternate a phase in which the control device 110 opens a first of the switches QH, QL and closes a second, and a phase wherein controller 110 opens the second of switches QH, QL and closes the first.
  • the control device 110 is also designed to provide, between two consecutive phases, a dead time during which the two switches QH, QL are open at the same time.
  • a command cycle therefore comprises two consecutive phases and defines a switching frequency Fc equal to the inverse of the duration of the cycle.
  • the output voltage Vo depends on the switching frequency Fc.
  • the control device 110 is designed to vary the switching frequency Fc, for example to slave the output voltage Vo to a predefined value.
  • the control device 110 is designed to determine, from the measured electrical signal (the rectified current Is in the example described), a time of crossing of the resonance current Ir and the magnetizing current Im and to determine an end dead time from the moment of crossing. An embodiment of this determination of the crossing time will be described in more detail later with reference to Figures 2 and 3.
  • the voltage converter 100 further comprises a memory 112 coupled to the control device 110.
  • the switching frequency Fc is greater than the resonant frequency Fr, so that the voltage conversion circuit 101 operates as a step-down converter (from the English, “buck converter”).
  • the control device 110 controls the opening of the high side switch QH, while maintaining the low side switch QL open (step 202).
  • Time tO is therefore the start time of the dead time.
  • the resonance current Ir therefore comes from the capacitors CH, CL, which causes the charging of the high side capacitor CH and the discharge of the low side capacitor CL.
  • the square voltage Vs decreases until it reaches zero at a time t1.
  • the resonant current Ir crosses the magnetizing current Im. This crossing results in the fact that the rectified current lo decreases to zero (its value at the moment of crossing) then increases.
  • the control device 110 detects the instant of crossing t2 of the resonance current Ir and the magnetizing current Im from the rectified current lo measured by the measuring device 108.
  • the primary current Ip and the magnetizing current Im are currents internal to the transformer T and therefore generally inaccessible by measurement.
  • the control device 110 detects a moment when the rectified current lo is canceled. For example, the control device 110 detects the first zero crossing of the rectified current lo. If there are slight oscillations around zero, only the first zero crossing is taken into account, the others not being taken into account (hysteresis).
  • the control device calculates a dead time duration D(N) for the current cycle N from the crossing time t2.
  • this crossing time t2 is taken as the end of the dead time, so that the duration D(N) is equal to the difference between time t1 and time t2.
  • the dead time duration D(N) is then recorded in the memory 112 to be retrieved from this memory 112 for a subsequent cycle, for example the kth cycle following the current cycle N, k being an integer greater than or equal to one.
  • k is between three and ten, for example six.
  • the time taken by the control device 110 to carry out the preceding calculations generally does not allow application of the dead time duration D(N) determined for the current cycle N.
  • the control device 110 retrieves from the memory 112 a dead time duration D(N-k) determined in the kth previous cycle and controls the closing of the low side switch QL at an instant t3 separated from instant tO by this dead time duration D(N-k).
  • the operation of the voltage converter 100 does not change much over a small number of cycles, so that the duration D(N) is substantially equal to the duration D(N-k).
  • the dead time duration D(N) can be used for the current cycle.
  • the duration D(N) can be used for several subsequent cycles.
  • Steps similar to steps 202 to 208 can be implemented to determine a dead time duration D'(N) during the second phase of the cycle, that is to say in the example described between the opening of the switch of the high side switch QH and the closure of the low side switch QL.
  • D'(N) dead time duration
  • each capacitor CH, CL is chosen so that, following the command to open the switch on the other side (time tO), this capacitor CH, CL is discharged (time t1) before that the resonance current Ir crosses the magnetizing current Im (time t2), and this for a predefined range of input voltages Vi and/or a predefined range of switching frequencies Fc and/or a predefined range of loads R.
  • a range can comprise a single value.
  • an example of a method 400 for manufacturing the voltage converter 100 may comprise the following steps.
  • a value for each capacitor CH, CL is determined so that the capacitor CH, CL is discharged (time t1) before the current Lr reaches the current Im (time t2) , on the range obtained or on all the ranges obtained. More precisely, the discharge time of each capacitor CH, CL depends on the value of the resonance current Ir. If the value of each capacitor CH, CL increases, time t1 will move away from time tO, and if the value of each capacitor CH or CL decreases, instant t1 will approach instant tO.
  • the voltage converter 100 is manufactured with the capacitors CH, CL having the determined values.
  • the value of the high side capacitance CH can be determined in a similar way, for the same desired ranges.
  • the voltage converter 500 is similar to that of Figure 1, except that the transformer T is not center-tapped and therefore does not participate in the current rectification.
  • the secondary of the transformer T is therefore traversed by an alternating secondary current Is.
  • the rectifier 106 comprises a full bridge of four diodes, connected between the secondary of the transformer T and the output capacitor Co.
  • the measuring device 108 is designed to measure the secondary current Is and to determine the crossing instant t2 from the measured secondary current Is.
  • control device 110 is designed to determine, as crossing time t2, a sign change time of the secondary current Is. For example, the control device 110 detects the first subzero crossing. If there are slight oscillations around zero, only the first passage is taken into account, the others not being counted (hysteresis).
  • the voltage converter 600 is similar to that of Figure 5, except that the transformer T is absent.
  • the measuring device 108 is then for example designed to measure the auxiliary current Ip and the control device 110 is designed to determine the crossing instant t2 from the measured auxiliary current Ip, for example in the same way as described for the secondary current of the voltage converter 500.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Ce convertisseur de tension (100) comporte : un circuit (101) de conversion de tension comportant un onduleur (102) comportant au moins un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut (QH) et un interrupteur de côté bas (QL), un réservoir résonant (104), un redresseur (106) et une capacité de sortie (Co); et un dispositif (110) de commande des interrupteurs (QH, QL) conçu pour alterner une phase dans laquelle le dispositif de commande (110) ouvre un premier des interrupteurs (QH, QL) et ferme un deuxième, et une phase dans laquelle le dispositif de commande (110) ouvre le deuxième des interrupteurs (QH, QL) et ferme le premier, le dispositif de commande (110) étant conçu pour prévoir, entre deux phases consécutives, un temps mort. Le convertisseur de tension (100) comporte en outre un dispositif (108) de mesure d'un signal électrique (lo) du circuit de conversion de tension (101) et le dispositif de commande (110) est conçu pour déterminer, à partir du signal électrique (lo) mesuré, un instant (t2) de croisement du courant de résonance (Ir) et du courant auxiliaire (Im) et pour calculer une durée du temps mort à partir de l'instant de croisement (t2).

Description

Description
TITRE : CONVERTISSEUR DE TENSION, PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UN TEL CONVERTISSEUR DE TENSION, PROCÉDÉ DE COMMANDE D’UN CIRCUIT DE CONVERSION DE TENSION ET PROGRAMME D’ORDINATEUR
CORRESPONDANT
[0001] La présente invention concerne un convertisseur de tension, un procédé de fabrication d’un tel convertisseur de tension, un procédé de commande d’un circuit de conversion de tension et un programme d’ordinateur correspondant.
[0002] On connait de l’étape de la technique un convertisseur de tension du type comportant : un circuit de conversion de tension comportant :
• un onduleur conçu pour fournir une tension carrée à partir d’une tension continue d’entrée, l’onduleur comportant au moins un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, connectés l’un à l’autre en un point milieu conçu pour présenter la tension carrée,
• un réservoir résonant comportant une capacité de résonance, une inductance de résonance et une inductance auxiliaire,
• un redresseur connecté à l’inductance auxiliaire pour redresser un courant alternatif sortant du réservoir résonant afin de fournir un courant redressé,
• une capacité de sortie conçue pour fournir une tension continue de sortie à partir du courant redressé ; et un dispositif de commande des interrupteurs conçu pour alterner une phase dans laquelle le dispositif de commande ouvre un premier des interrupteurs et ferme un deuxième, et une phase dans laquelle le dispositif de commande ouvre le deuxième des interrupteurs et ferme le premier, le dispositif de commande étant conçu pour prévoir, entre deux phases consécutives, un temps mort durant lequel les deux interrupteurs sont ouverts.
[0003] Le temps mort vise à permettre à la tension aux bornes de l’interrupteur devant être fermé d’arriver à zéro pour réaliser une commutation à tension nulle (de l’anglais « Zero Voltage Switching » ou ZVS). [0004] Selon une premiere technique de determination du temps mort, une cartographie est préalablement enregistrée, qui donne la durée du temps mort en fonction de la fréquence de commutation du bras de commutation. Cette première technique présente comme inconvénient que la durée de temps mort est déterminée au pire cas de fonctionnement, de sorte qu’il est, en pratique, la plupart du temps plus longue que nécessaire.
[0005] Selon une deuxième technique de détermination du temps mort, la tension au point milieu est mesurée et le temps mort est arrêté lorsque cette tension mesurée s’annule. Cette deuxième technique présente comme inconvénient que la tension du point milieu peut faire des passages à zéro intempestifs risquant d’entraîner une mauvaise valeur pour le temps mort.
[0006] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un convertisseur qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
[0007] Il est donc proposé un convertisseur de tension du type précité, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un dispositif de mesure d’un signal électrique du circuit de conversion de tension et en ce que le dispositif de commande est conçu pour déterminer, à partir du signal électrique mesuré, un instant de croisement du courant de résonance et du courant auxiliaire et pour calculer une durée du temps mort à partir de l’instant de croisement.
[0008] Ainsi, grâce à l’invention, une mesure est utilisée, ce qui permet une meilleure précision qu’avec une cartographie, et une mesure de la tension du point milieu n’est pas nécessaire.
[0009] De façon optionnelle, le convertisseur de tension comporte en outre un transformateur présentant une inductance magnétisante à un primaire du transformateur et l’inductance auxiliaire comporte l’inductance magnétisante.
[0010] De façon optionnelle également, le signal électrique est le courant redressé.
[0011] De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu pour déterminer l’instant de croisement en détectant un instant où le courant redressé s’annule.
[0012] De façon optionnelle également, le signal électrique est le courant alternatif. [0013] De façon optionnelle egalement, le dispositif de commande est conçu pour déterminer l’instant de croisement en détectant un instant où le courant alternatif change de signe.
[0014] De façon optionnelle également, le convertisseur de tension comporte des capacités connectées respectivement en parallèle des interrupteurs.
[0015] Il est également proposé un procédé de fabrication d’un convertisseur de tension selon l’invention, comportant : l’obtention d’une plage de fréquences de commutation du bras de commutation ; la détermination de valeurs pour les capacités de sorte que pour chaque capacité, après ouverture de l’interrupteur de côté opposé à cette capacité, cette capacité soit déchargée avant que le courant de résonance ne croise le courant magnétisant sur la ou bien toutes les fréquences de commutation de la plage obtenue ; et la fabrication du convertisseur de tension avec des capacités ayant les valeurs déterminées.
[0016] Il est également proposé un procédé de commande d’un circuit de conversion de tension comportant : un onduleur conçu pour fournir une tension carrée à partir d’une tension continue d’entrée, l’onduleur comportant au moins un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, connectés l’un à l’autre en un point milieu conçu pour présenter la tension carrée ; un réservoir résonant comportant une capacité de résonance, une inductance de résonance et une inductance auxiliaire ; un redresseur connecté à l’inductance auxiliaire pour redresser un courant alternatif sortant du réservoir résonant afin de fournir un courant redressé ; une capacité de sortie conçue pour fournir une tension continue de sortie à partir du courant redressé ; caractérisé en ce qu’il comporte : la commande des interrupteurs pour alterner une phase dans laquelle le dispositif de commande ouvre un premier des interrupteurs et ferme un deuxième, et une phase dans laquelle le dispositif de commande ouvre le deuxieme des interrupteurs et ferme le premier, le dispositif de commande étant conçu pour prévoir, entre deux phases consécutives, un temps mort durant lequel les deux interrupteurs sont ouverts ; la mesure d’un signal électrique du circuit de conversion de tension ; la détermination, à partir du signal électrique mesuré, d’un instant de croisement du courant de résonance et du courant auxiliaire ; et le calcul d’une durée du temps mort à partir de l’instant de croisement.
[0017] Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé la revendication 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
[0018] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[0019] la figure 1 est un schéma électrique d’un premier exemple de convertisseur de tension selon l’invention,
[0020] la figure 2 est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de commande d’un circuit de conversion de tension, selon un mode de réalisation de l’invention,
[0021] la figure 3 est un chronogramme illustrant l’évolution au cours du temps de plusieurs grandeurs électriques du convertisseur de tension de la figure 1 ,
[0022] la figure 4 est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de fabrication d’un convertisseur de tension, selon un mode de réalisation de l’invention,
[0023] la figure 5 est un schéma électrique d’un deuxième exemple de convertisseur de tension selon l’invention, et
[0024] - la figure 6 est un schéma électrique d’un troisième exemple de convertisseur de tension selon l’invention.
[0025] En référence à la figure 1 , un exemple de convertisseur de tension 100 mettant en oeuvre l’invention va à présent être décrit.
[0026] Le convertisseur de tension 100 comporte tout d’abord un circuit de conversion de tension 101 . [0027] Le circuit de conversion de tension 101 comporte un onduleur 102 conçu pour fournir une tension carrée Vs à partir d’une tension continue d’entrée Vi. L’onduleur 102 comporte au moins un bras de commutation. Dans l’exemple décrit, l’onduleur 102 est un onduleur à demi-pont (de l’anglais « half-bridge ») et comporte un unique bras de commutation. Le bras de commutation comporte un interrupteur de côté haut QH et un interrupteur de côté bas QL, connectés l’un à l’autre en un point milieu M et conçus pour recevoir la tension continue d’entrée Vi. Comme cela sera décrit en détail par la suite, les interrupteurs QH, QL sont conçus pour être commandés en opposition afin que le point milieu M fournisse la tension carrée Vs. Dans l’exemple décrit, la tension carrée Vs vaut alternativement zéro et la tension continue d’entrée Vi.
[0028] Les interrupteurs QH, QL sont par exemple des interrupteurs à transistor tels que des transistors à effet de champ à grille métal-oxide, généralement désignés par l’acronyme MOSFET (de l’anglais « Metal Oxide Semidonductor Field Effect Transistor »).
[0029] Alternativement, l’onduleur 102 pourrait être un onduleur à pont complet (de l’anglais « full-bridge ») comportant deux bras de commutation pour fournir une tension carrée Vs valant alternativement la tension continue d’entrée Vi et son opposé.
[0030] Le circuit de conversion de tension 101 comporte en outre un réservoir résonant 104 (de l’anglais « resonant tank ») conçu pour fournir un courant alternatif Ip à partir de la tension carrée Vs. Le réservoir résonant 104 est connecté en parallèle de l’interrupteur de côté bas QL et comporte tout d’abord une capacité de résonance Cr et une inductance de résonance Lr en série l’un de l’autre et conçues pour être parcourues par un courant de résonance lr. Le réservoir résonant 104 comporte en outre, d’une part, une inductance auxiliaire Lm conçue pour être parcourue par un courant auxiliaire lm et, d’autre part, deux branches partant de part et d’autre de l’inductance auxiliaire Lm afin de fournir le courant alternatif Ip.
[0031] Le réservoir résonant 104 présente une fréquence de résonance Fr définie par la capacité de résonance Cr et l’inductance de résonance Lr et valant :
[0032] Le circuit de conversion de tension 101 comporte en outre un redresseur 106 connecté aux branches du réservoir résonant pour être connecté en parallèle de l’inductance auxiliaire Lm et conçu pour redresser le courant alternatif Ip pour fournir un courant redressé lo.
[0033] Dans l’exemple décrit, le circuit de conversion de tension 101 comporte un transformateur T. Le transformateur T peut être modélisé par un transformateur idéal T* comportant un primaire et un secondaire et une inductance magnétisante au primaire. L’inductance auxiliaire Lm comporte cette inductance magnétisante. De ce fait, dans la suite de la description de ce mode de réalisation, les expressions « inductance auxiliaire » et « inductance magnétisante » seront utilisées de manière interchangeable, de même que les expressions « courant auxiliaire » et « courant magnétisant ». En outre, le courant alternatif Ip est ainsi un courant entrant dans le primaire du transformateur T. De ce fait, dans la suite de la description de ce mode de réalisation, les expressions « courant alternatif » et « courant primaire » seront utilisées de manière interchangeable.
[0034] Toujours dans l’exemple décrit, le secondaire du transformateur T est à prise médiane (de l’anglais « center tap ») et présente, autour de cette prise médiane, deux extrémités. Le redresseur 106 comporte deux diodes D1 , D2 respectivement connectées aux extrémités du secondaire du transformateur T, dans le même sens par rapport à ces extrémités. Dans l’exemple décrit, les diodes D1 , D2 sont passantes en directions des extrémités. Ainsi, la prise médiane fournit le courant redressé lo. Le redresseur 106 comporte ainsi dans l’exemple décrit le transformateur idéal T* et les diodes D1 , S2. Le secondaire du transformateur peut aussi être sans prise médiane avec ensuite un pont de diode connecté à celui-ci. On peut aussi appliquer l’invention avec un pont complet réversible en courant. C’est notamment le cas lorsque le convertisseur de tension est bidirectionnel. Le redresseur peut alors comprendre des transistors, notamment montés en pont complet. En outre, une inductance et une capacité peuvent être connectées en série avec le secondaire du transformateur.
[0035] Le circuit de conversion de tension 101 comporte en outre une capacité de sortie Co connectée entre, d’un côté, la prise médiane et, de l’autre côté, les diodes D1 , D2 afin de fournit une tension continue de sortie Vo à partir du courant redressé lo.
[0036] Une charge R peut alors être connectée en parallèle de la capacité de sortie Co afin de recevoir la tension de sortie Vo et être ainsi électriquement alimentée. [0037] Le convertisseur de tension 100 comporte en outre un dispositif 108 de mesure d’un signal électrique du circuit de conversion de tension 101 , de préférence un courant. Dans l’exemple décrit, le dispositif de mesure 108 est conçu pour mesurer le courant redressé lo.
[0038] Le convertisseur de tension 100 comporte en outre un dispositif 110 de commande des interrupteurs QH, QL, conçu pour alterner une phase dans laquelle le dispositif de commande 110 ouvre un premier des interrupteurs QH, QL et ferme un deuxième, et une phase dans laquelle le dispositif de commande 110 ouvre le deuxième des interrupteurs QH, QL et ferme le premier. Le dispositif de commande 110 est en outre conçu pour prévoir, entre deux phases consécutives, un temps mort durant lequel les deux interrupteurs QH, QL sont ouverts en même temps.
[0039] Un cycle de commande comporte donc deux phases consécutives et définit une fréquence de commutation Fc égale à l’inverse de la durée du cycle. La tension de sortie Vo dépend de la fréquence de commutation Fc. Ainsi, le dispositif de commande 110 est conçu pour faire varier la fréquence de commutation Fc, par exemple pour asservir la tension de sortie Vo à une valeur prédéfinie.
[0040] Le dispositif de commande 110 est conçu pour déterminer, à partir du signal électrique mesuré (le courant redressé Is dans l’exemple décrit), un instant de croisement du courant de résonance Ir et du courant magnétisant Im et pour déterminer une fin du temps mort à partir de l’instant de croisement. Un exemple de réalisation de cette détermination de l’instant de croisement sera décrit plus en détail plus loin en référence aux figures 2 et 3.
[0041] Le convertisseur de tension 100 comporte en outre une mémoire 112 couplée au dispositif de commande 110.
[0042] En référence aux figures 2 et 3, un exemple de procédé 200 de fonctionnement du convertisseur de tension 100, et plus particulièrement du dispositif de mesure 108 et du dispositif de commande 110, va à présent être décrit.
[0043] Initialement, on suppose que l’interrupteur de côté haut QH est fermé et que l’interrupteur de côté bas QL est ouvert (première phase du cycle). Ainsi, la capacité de côté bas Cl présente l’intégralité de la tension d’entrée Vi et le courant de résonance Ir passe intégralement par l’interrupteur de côté haut QH. On suppose également que le courant de résonance Ir est supérieure au courant magnétisant Im, et que l’inductance magnétisante Lm reçoit une tension sensiblement constante derivee de la tension de sortie Vo, de sorte que le courant magnétisant Im croit sensiblement linéairement.
[0044] Dans l’exemple décrit, la fréquence de commutation Fc est supérieure à la fréquence de résonance Fr, de sorte que le circuit de conversion de tension 101 fonctionne en convertisseur abaisseur (de l’anglais, « buck converter »).
[0045] À un instant tO, le dispositif de commande 110 commande l’ouverture de l’interrupteur de côté haut QH, tout en maintenant l’interrupteur de côté bas QL ouvert (étape 202). L’instant tO est donc l’instant de début du temps mort.
[0046] À ce moment, le courant de résonance Ir provient donc des capacités CH, CL, ce qui provoque la charge de la capacité de côté haut CH et la décharge de la capacité de côté bas CL. Ainsi, la tension carrée Vs diminue jusqu’à atteindre zéro à un instant t1 .
[0047] À un instant t2, le courant résonant Ir croise le courant magnétisant Im. Ce croisement se traduit par le fait que le courant redressé lo diminue jusqu’à zéro (sa valeur à l’instant de croisement) puis augmente.
[0048] Ainsi, au cours d’une étape 204, le dispositif de commande 110 détecte l’instant de croisement t2 du courant de résonance Ir et du courant magnétisant Im à partir du courant redressé lo mesuré par le dispositif de mesure 108. En effet, le courant primaire Ip et le courant magnétisant Im sont des courants internes au transformateur T et donc généralement inaccessibles par mesure.
[0049] Ainsi, le dispositif de commande 110 détecte un instant où le courant redressé lo s’annule. Par exemple, le dispositif de commande 110 détecte le premier passage à zéro du courant redressé lo. Dans le cas où il y aurait de légères oscillations autour de zéro, uniquement le premier passage à zéro est pris en compte, les autres n’étant pas comptabilisés (hystérésis).
[0050] Au cours d’une étape 206, le dispositif de commande calcule une durée de temps mort D(N) pour le cycle N en cours à partir de l’instant de croissement t2.
[0051] Par exemple, cet instant de croisement t2 est pris comme fin du temps mort, de sorte que la durée D(N) est égale à la différence entre l’instant t1 et l’instant t2. Dans un autre exemple, une marge prédéfinie est ajoutée à cette différence, de sorte que : D(N) = t2 — t0 + marge prédéfinie
[0052] Dans l’exemple décrit, la durée de temps mort D(N) est alors enregistrée dans la mémoire 112 pour être récupérée de cette mémoire 112 pour un cycle ultérieur, par exemple le kième cycle suivant le cycle en cours N, k étant un entier supérieur ou égale à un. Par exemple, k vaut entre trois et dix, par exemple six. En effet, le temps que met le dispositif de commande 110 pour réaliser les calculs précédents ne permet généralement pas une application de la durée de temps mort D(N) déterminée pour le cycle en cours N.
[0053] Ainsi, dans l’exemple décrit, au cours d’une étape 208, le dispositif de commande 110 récupère depuis la mémoire 112 une durée de temps mort D(N-k) déterminée dans au kième cycle précédent et commande la fermeture de l’interrupteur de côté bas QL à un instant t3 séparé de l’instant tO de cette durée de temps mort D(N-k). En général, le fonctionnement du convertisseur de tension 100 ne change pas beaucoup sur un faible nombre de cycles, de sorte que la durée D(N) est sensiblement égale à la durée D(N-k).
[0054] Si la puissance de calcul du dispositif de commande 110 le permet, la durée de temps mort D(N) peut être utilisée pour le cycle en cours.
[0055] Dans d’autres modes de réalisation, la durée D(N) peut être utilisée pour plusieurs cycles ultérieurs.
[0056] Des étapes similaires aux étapes 202 à 208 peuvent être mise en oeuvre pour déterminer une durée de temps mort D’(N) pendant la deuxième phase du cycle, c’est à dire dans l’exemple décrit entre l’ouverture de l’interrupteur de l’interrupteur de côté haut QH et la fermeture de l’interrupteur de côté bas QL. Sur la figure 3, les mêmes numéros d’instant sont utilisés pour la deuxième phase du cycle.
[0057] Dans d’autres modes de réalisation, la durée D(N) peut être utilisée comme durée de temps pour la deuxième phase du cycle (D’(N) = D(N)), c’est-à-dire dans l’exemple décrit entre l’ouverture de l’interrupteur de côté haut QH et la fermeture de l’interrupteur de côté bas QL.
[0058] Par ailleurs, il peut exister des points de fonctionnement où il n’est pas nécessaire et/ou possible (par exemple parce que le croisement des courants de résonance Ir et auxiliaire Im se produit avant l’annulation de la tension carrée Vs). Dans ce cas, une valeur de temps mort fixée et enregistrée préalablement peut être utilisée au lieu de chercher a utiliser le croisement des courants de resonance Ir et auxiliaire Im.
[0059] De préférence, chaque capacité CH, CL est choisie de sorte que, suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur de l’autre côté (instant tO), cette capacité CH, CL soit déchargée (instant t1 ) avant que le courant de résonance Ir ne croise le courant magnétisant Im (instant t2), et cela pour une plage prédéfinie de tensions d’entrée Vi et/ou une plage prédéfinie de fréquences de commutation Fc et/ou une plage prédéfinie de charges R. Au sens de la présente invention, une plage peut comporter une unique valeur.
[0060] Ainsi, en référence à la figure 4, un exemple de procédé 400 de fabrication du convertisseur de tension 100 peut comporter les étapes suivantes.
[0061 ] Au cours d’une étape 402, les plages souhaitées de tensions d’entrée Vi et/ou de fréquence de commutation Fc et/ou de charges R sont obtenues.
[0062] Au cours d’une étape 404, une valeur pour chaque capacité CH, CL est déterminée de sorte que la capacité CH, CL soit déchargée (instant t1 ) avant que le courant Lr n’atteigne le courant Im (instant t2), sur la plage obtenue ou bien sur toutes les plages obtenues. Plus précisément, le temps de décharge de chaque capacité CH, CL dépend de la valeur du courant de résonance Ir. Si la valeur de chaque capacité CH, CL augmente, l’instant t1 va s'éloigner de l’instant tO, et si la valeur de chaque capacité CH ou CL diminue, l’instant t1 va se rapprocher de l’instant tO.
[0063] Au cours d’une étape 406, le convertisseur de tension 100 est fabriqué avec les capacités CH, CL ayant les valeurs déterminées.
[0064] La valeur de la capacité de côté haut CH peut être déterminée de manière similaire, pour les mêmes plages souhaitées.
[0065] En référence à la figure 5, un autre exemple 500 de convertisseur de tension mettant en oeuvre l’invention va à présent être décrit.
[0066] Le convertisseur de tension 500 est similaire à celui de la figure 1 , si ce n’est que le transformateur T n’est pas à prise médiane et ne participe donc pas au redressement de courant. Le secondaire du transformateur T est donc parcouru par un courant secondaire Is alternatif. Dans ce mode de réalisation, le redresseur 106 comporte un pont complet de quatre diodes, connecté entre le secondaire du transformateur T et la capacité de sortie Co. En outre, le dispositif de mesure 108 est conçu pour mesurer le courant secondaire Is et pour determiner l’instant de croisement t2 à partir du courant secondaire Is mesuré.
[0067] Par exemple, le dispositif de commande 110 est conçu pour déterminer, comme instant de croisement t2, un instant de changement de signe du courant secondaire Is. Par exemple, le dispositif de commande 110 détecte le premier passage sous zéro. Dans le cas où il y aurait de légères oscillations autour de zéro, uniquement le premier passage est pris en compte, les autres n’étant pas comptabilités (hystérésis).
[0068] En référence à la figure 6, un autre exemple 600 de convertisseur de tension mettant en oeuvre l’invention va à présent être décrit.
[0069] Le convertisseur de tension 600 est similaire à celui de la figure 5, si ce n’est que le transformateur T est absent. Le dispositif de mesure 108 est alors par exemple conçu pour mesurer le courant auxiliaire Ip et le dispositif de commande 110 est conçu pour déterminer l’instant de croisement t2 à partir du courant auxiliaire Ip mesuré, par exemple de la même manière que décrite pour le courant secondaire du convertisseur de tension 500.
[0070] Il apparaît clairement qu’un convertisseur de tension tel que ceux décrits précédemment permet de déterminer la durée de temps mort sans nécessiter de mesurer la tension de point milieu entre les interrupteurs du bas de commutation.
[0071] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
[0072] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Convertisseur de tension (100 ; 500 ; 600) comportant : un circuit (101 ) de conversion de tension comportant :
• un onduleur (102) conçu pour fournir une tension carrée (Vs) à partir d’une tension continue d’entrée (Vi), l’onduleur (102) comportant au moins un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut (QH) et un interrupteur de côté bas (QL), connectés l’un à l’autre en un point milieu (M) conçu pour présenter la tension carrée (Vs),
• un réservoir résonant (104) comportant une capacité de résonance (Cr), une inductance de résonance (Lr) et une inductance auxiliaire (Lm),
• un redresseur (106) connecté à l’inductance auxiliaire pour redresser un courant alternatif (Ip ; Is) sortant du réservoir résonant (104) afin de fournir un courant redressé (lo),
• une capacité de sortie (Co) conçue pour fournir une tension continue de sortie (Vo) à partir du courant redressé (Is) ; et un dispositif (110) de commande des interrupteurs (QH, QL) conçu pour alterner une phase dans laquelle le dispositif de commande (110) ouvre un premier des interrupteurs (QH, QL) et ferme un deuxième, et une phase dans laquelle le dispositif de commande (1 10) ouvre le deuxième des interrupteurs (QH, QL) et ferme le premier, le dispositif de commande (110) étant conçu pour prévoir, entre deux phases consécutives, un temps mort durant lequel les deux interrupteurs (QH, QL) sont ouverts ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre un dispositif (108) de mesure d’un signal électrique (lo ; Is ; Ip) du circuit de conversion de tension (101 ) et en ce que le dispositif de commande (1 10) est conçu pour déterminer, à partir du signal électrique (lo ; Is ; Ip) mesuré, un instant (t2) de croisement du courant de résonance (lr) et du courant auxiliaire (lm) et pour calculer une durée du temps mort à partir de l’instant de croisement (t2).
[2] Convertisseur de tension (100 ; 500) selon la revendication 1 , comportant en outre un transformateur (T) présentant une inductance magnétisante (Lm) à un primaire du transformateur (T) et dans lequel l’inductance auxiliaire comporte l’inductance magnétisante (Lm).
[3] Convertisseur de tension (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le signal électrique est le courant redressé (lo).
[4] Convertisseur de tension (100) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de commande (1 10) est conçu pour déterminer l’instant de croisement (t2) en détectant un instant où le courant redressé (lo) s’annule.
[5] Convertisseur de tension (500 ; 600) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le signal électrique est le courant alternatif (Ip ; Is).
[6] Convertisseur de tension (500 ; 600) selon la revendication 5, dans lequel le dispositif de commande (1 10) est conçu pour déterminer l’instant de croisement (t2) en détectant un instant où le courant alternatif (Ip ; Is) change de signe.
[7] Convertisseur de tension (100 ; 500 ; 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comportant des capacités (CH, CL) connectées respectivement en parallèle des interrupteurs (QH, QL).
[8] Procédé (400) de fabrication d’un convertisseur de tension (100 ; 500 ; 600) selon la revendication 7, comportant : l’obtention (402) d’une plage de fréquences de commutation du bras de commutation ; la détermination (404) de valeurs pour les capacités (QH, QL) de sorte que pour chaque capacité (CH, CL), après ouverture de l’interrupteur de côté opposé à cette capacité, cette capacité soit déchargée avant que le courant de résonance (Ir) ne croise le courant magnétisant (Im) sur la ou bien toutes les fréquences de commutation de la plage obtenue ; et la fabrication (406) du convertisseur de tension (100) avec des capacités (QH, QL) ayant les valeurs déterminées.
[9] Procédé (200) de commande d’un circuit (101 ) de conversion de tension comportant : un onduleur (102) conçu pour fournir une tension carrée (Vs) à partir d’une tension continue d’entrée (Vi), l’onduleur (102) comportant au moins un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut (QH) et un interrupteur de côté bas (QL), connectés l’un à l’autre en un point milieu (M) conçu pour présenter la tension carrée (Vs) ; un reservoir resonant (104) comportant une capacité de resonance (Cr), une inductance de résonance (Lr) et une inductance auxiliaire (Lm) ; un redresseur (106) connecté à l’inductance auxiliaire pour redresser un courant alternatif (Ip ; Is) sortant du réservoir résonant (104) afin de fournir un courant redressé (lo) ; une capacité de sortie (Co) conçue pour fournir une tension continue de sortie (Vo) à partir du courant redressé (Is) ; caractérisé en ce qu’il comporte : la commande des interrupteurs (QH, QL) pour alterner une phase dans laquelle le dispositif de commande (110) ouvre un premier des interrupteurs (QH, QL) et ferme un deuxième, et une phase dans laquelle le dispositif de commande (110) ouvre le deuxième des interrupteurs (QH, QL) et ferme le premier, le dispositif de commande (110) étant conçu pour prévoir, entre deux phases consécutives, un temps mort durant lequel les deux interrupteurs (QH, QL) sont ouverts ; la mesure d’un signal électrique (lo ; Is ; Ip) du circuit de conversion de tension (101) ; la détermination, à partir du signal électrique (lo ; Is ; Ip) mesuré, d’un instant (t2) de croisement du courant de résonance (lr) et du courant auxiliaire (lm) ; et le calcul d’une durée du temps mort à partir de l’instant de croisement (t2).
[10] Programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé la revendication 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
EP21786193.9A 2020-09-29 2021-09-29 Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension, procédé de commande d'un circuit de conversion de tension et programme d'ordinateur correspondant Pending EP4222849A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2009929A FR3114705B1 (fr) 2020-09-29 2020-09-29 Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel covertisseur de tension, procédé de commande d’un circuit de conversion de tension et programme d’ordinateur correspondant
PCT/EP2021/076866 WO2022069588A1 (fr) 2020-09-29 2021-09-29 Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension, procédé de commande d'un circuit de conversion de tension et programme d'ordinateur correspondant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4222849A1 true EP4222849A1 (fr) 2023-08-09

Family

ID=74668915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21786193.9A Pending EP4222849A1 (fr) 2020-09-29 2021-09-29 Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension, procédé de commande d'un circuit de conversion de tension et programme d'ordinateur correspondant

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240007001A1 (fr)
EP (1) EP4222849A1 (fr)
CN (1) CN116547894A (fr)
FR (1) FR3114705B1 (fr)
WO (1) WO2022069588A1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120262953A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Flextronics Ap, Llc Multi-phase resonant converter
EP2670037A1 (fr) * 2011-01-26 2013-12-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dispositif d'alimentation à découpage

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736727B (zh) * 2017-04-14 2020-02-21 台达电子工业股份有限公司 电源转换器及其控制方法
US10797582B1 (en) * 2019-03-14 2020-10-06 Infineon Technologies Austria Ag Cross conduction protection in a voltage converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2670037A1 (fr) * 2011-01-26 2013-12-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dispositif d'alimentation à découpage
US20120262953A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Flextronics Ap, Llc Multi-phase resonant converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2022069588A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022069588A1 (fr) 2022-04-07
CN116547894A (zh) 2023-08-04
FR3114705A1 (fr) 2022-04-01
FR3114705B1 (fr) 2024-03-15
US20240007001A1 (en) 2024-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0654887B1 (fr) Alimentation sans coupure à neutre traversant, comportant un hacheur-élévateur double
EP0803067B1 (fr) Convertisseurs de tension bidirectionnels de type continu-continu et capteur de courant
FR2745446A1 (fr) Circuit integre de correction de facteur de puissance
FR2992490A1 (fr) Procede de commande d'un chargeur de batterie automobile a reduction de pertes par commutation.
EP0680245A2 (fr) Ensemble comprenant un convertisseur statique à interrupteur commandé et un circuit de commande
FR2695584A1 (fr) Dispositif de soudure à l'arc.
EP3910774A1 (fr) Commande de convertisseur à découpage
EP3910775A1 (fr) Commande de convertisseur à découpage
FR2773013A1 (fr) Procede de commande d'un convertisseur de tension continu-continu a stockage inductif
JP2013253809A (ja) 二次電池の状態検知方法、整流回路及びｄｃ／ｄｃコンバータ
FR2884075A1 (fr) Convertisseur de tension continue a commutation douce
WO2022069588A1 (fr) Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension, procédé de commande d'un circuit de conversion de tension et programme d'ordinateur correspondant
WO2018220284A1 (fr) Procédé d'optimisation de la durée d'un temps mort lors des commutations d'un bras d'interrupteur commande en fréquence
EP2940849B1 (fr) Alimentation électrique et procédé de commande d'une alimentation électrique
FR2744300A1 (fr) Procede et dispositif de commande d'un circuit zvs
FR3121556A1 (fr) Convertisseur de tension
CN114285289B (zh) 同步整流控制方法、装置、计算机程序和可读存储介质
EP3588719A1 (fr) Methode de protection d'un convertisseur dc/dc
EP4437647A1 (fr) Procede de commande d'un convertisseur de tension
EP3910776A1 (fr) Commande de convertisseur à découpage
FR3001091A1 (fr) Systeme de charge d'une batterie de vehicule automobile a tres faibles pertes et procede de commande associe
CN212163170U (zh) 电源供应器
WO2022207571A1 (fr) Titre : convertisseur de tension isolé
JP2002010513A (ja) 二次電池の充電方法と充電器
EP1372252A1 (fr) Dispositif et procédé de pilotage d'une source d'alimentation à découpage et source d'alimentation à découpage pourvue d'un tel dispositif de pilotage

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230328

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: VALEO ELECTRIFICATION

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20250226