FR2472297A1 - DC=DC voltage converter - has series connected diode and capacitor parallel to rectifying bridge to prevent direct capacitor charging from bridge - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif d'alimentation du type convertisseur, également connu sous l'appellation dispositif d'alimentation à découpage. The present invention relates to a supply device of the converter type, also known as a switching supply device.
Ces dispositifs d'alimentation effectuent, sur une tension continue obtenue par redressement de la tension alternative du secteur électrique, un découpage à une fréquence élevée devant celle du secteur, par exemple de l'ordre de plusieurs kilohertz à plusieurs dizaines de kilohertz. Cette tension découpée est généralement appliquée au primaire d'un transformateur, au secondaire duquel est connectée la charge d'utilisation, soit directement, soit à travers un second dispositif redresseur.L'intérêt d'un tel agencement réside notamment dans la possibilité de régulation de la tension ou du courant delivré, apportée par la présence du dispositif interrupteur assurant le t découpage, qui se prête à un asservissement en fonction d'un signal de commande lie a une valeur désirée, maximale ou minimale de la tension ou du courant délivré. Cet asservissement peut porter sur la fréquence de découpage, mais, le plus souvent, il agit à fréquence constante sur la durée de la fermeture de l'interrupteur. These supply devices carry out, on a direct voltage obtained by rectification of the alternating voltage of the electric sector, a cutting at a high frequency compared to that of the sector, for example of the order of several kilohertz to several tens of kilohertz. This cut-off voltage is generally applied to the primary of a transformer, to the secondary of which the load is connected, either directly or through a second rectifier device. The advantage of such an arrangement lies in particular in the possibility of regulation of the voltage or of the current delivered, brought by the presence of the switching device ensuring the cutting, which lends itself to a control according to a control signal linked to a desired value, maximum or minimum of the voltage or the delivered current . This enslavement may relate to the switching frequency, but, most often, it acts at constant frequency over the duration of the closing of the switch.
La figure 1 représente de façon schématique les principaux éléments d'un circuit convertisseur classique. Figure 1 shows schematically the main elements of a conventional converter circuit.
Ce circuit convertisseur reçoit à ses bornes d'entrées A et B la tension d'alimentation du secteur, par exemple 220 V - 50 Hz. Cette tension est fournie à une première diagonale d'un pont redresseur 1 dont la deuxième diagonale fournit une tension redressée dont la polarité est indiquée dans la figure par les signes + et -. Cette tension redressée est fournie au primaire T1 d'un transforma- teur T, disposé en série avec un dispositif interrupteur commandé, par exemple un transistor de puissance 2 actionné par un circuit de commande 3. Un condensateur de filtrage
C est connecté aux bornes de la tension d'alimentation redressée. Le circuit de commande 3 du transistor de puissance 2 produit un hâchage à une fréquence élevée, par exemple de l'ordre de 20 kHz.Une tension d'utilisation correspondante est donc obtenue aux bornes de sortie C et
D du secondaire T2 du transformateur T. On a représenté en tant que circuit d'utilisation la connexion en série d'une diode de redressement 4 et d'une lampe à décharge 5.This converter circuit receives at its input terminals A and B the mains supply voltage, for example 220 V - 50 Hz. This voltage is supplied to a first diagonal of a rectifier bridge 1, the second diagonal of which supplies a voltage rectified whose polarity is indicated in the figure by the signs + and -. This rectified voltage is supplied to the primary T1 of a transformer T, arranged in series with a controlled switch device, for example a power transistor 2 actuated by a control circuit 3. A filtering capacitor
C is connected across the rectified supply voltage. The control circuit 3 of the power transistor 2 produces a hash at a high frequency, for example of the order of 20 kHz. A corresponding operating voltage is therefore obtained at the output terminals C and
D of the secondary T2 of the transformer T. The series connection of a rectifying diode 4 and a discharge lamp 5 has been shown as a usage circuit.
Cette lampe à décharge ne fonctionne que si la tension à ses bornes est supérieure à une certaine tension de seuil.This discharge lamp only works if the voltage across its terminals is above a certain threshold voltage.
On désignera ci-après V1 la tension aux bornes d'entrée A et B, par V2 la tension aux bornes du condensateur C, par V la tension aux bornes de la lampe
3 5, et par I1 le courant circulant entre les bornes A et
B. On va examiner ci-après, en relation avec les figures 2 et 3,l'influence de la valeur du condensateur C sur ces diverses formes de tension et de courant et en particulier sur la génération d'harmoniques dans le secteur.V1 will denote below the voltage at the input terminals A and B, by V2 the voltage at the terminals of the capacitor C, by V the voltage at the terminals of the lamp
3 5, and by I1 the current flowing between terminals A and
B. We will examine below, in relation to FIGS. 2 and 3, the influence of the value of the capacitor C on these various forms of voltage and current and in particular on the generation of harmonics in the sector.
La figure 2 représente le cas où la capacité du condensateur C est élevée. On obtient ainsi à partir de la tension alternative V1 une tension V2 redressée et relativement lissée. La tension V3 aux bornes de la lampe 5 correspond à la tension V2. Elle est suffisamment lissée pour rester toujours supérieure à une valeur de seuil VS correspondant au seuil d'allumage de la lampe 5. Le courant I1 entre les bornes A et B a alors l'allure représentée en figure 2. FIG. 2 represents the case where the capacitance of the capacitor C is high. One thus obtains from the alternating voltage V1 a rectified and relatively smoothed voltage V2. The voltage V3 at the terminals of the lamp 5 corresponds to the voltage V2. It is sufficiently smoothed to always remain greater than a threshold value VS corresponding to the ignition threshold of the lamp 5. The current I1 between the terminals A and B then has the appearance shown in FIG. 2.
La figure 3 représente le cas où le condensateur C est supprimé, c'est-à-dire le cas où la capacité de ce condensateur a une valeur nulle. Alors, la tension
V2 qux bornes du pont redresseur est redressée mais non lissee. La tension V3 qui reproduit l'allure de la tension
V2 est alors alternativement supérieure et inférieure au seuil d'allumage VS de la lampe 5 qui se met à clignoter.FIG. 3 represents the case where the capacitor C is deleted, that is to say the case where the capacitance of this capacitor has a zero value. So the tension
V2 qux terminals of the rectifier bridge is rectified but not smoothed. The voltage V3 which reproduces the shape of the voltage
V2 is then alternately higher and lower than the ignition threshold VS of the lamp 5 which starts to flash.
Le courant I1 a alors l'allure représentée en figure 3.Current I1 then has the shape shown in FIG. 3.
En comparant les courbes représentatives du courant I1 dans le cas où la valeur de la capacité du condensateur C est élevée (figure 2) et dans le cas où elle est très faible (figure 3), on notera que, au fur et à mesure que la valeur de la capacité C augmente, la valeur de crête du courant I1 augmente et sa durée moyenne au cours d'une alternance diminue. Ainsi, quand la valeur de
C augmente, le taux d'harmoniques renvoyé sur le réseau augmente. On est donc amené à choisir pour la valeur de la capacité du condensateur C un compromis tel que le lissage de la tension V3 soit suffisant pour éviter ou limiter le clignotement de la lampe 5 et pour que le taux d'harmoniques renvoyé sur le réseau ne soit pas trop important.Mais, en tous cas, on augmente le taux d'harmoniques dès que l'on veut limiter le clignotement.By comparing the curves representative of the current I1 in the case where the value of the capacitance of the capacitor C is high (FIG. 2) and in the case where it is very low (FIG. 3), it will be noted that, as and when the value of the capacitance C increases, the peak value of the current I1 increases and its average duration during an alternation decreases. So when the value of
C increases, the level of harmonics returned to the network increases. It is therefore necessary to choose for the value of the capacitance of the capacitor C a compromise such that the smoothing of the voltage V3 is sufficient to avoid or limit the flashing of the lamp 5 and so that the level of harmonics returned to the network does not is not too important, but in any case, we increase the harmonic rate as soon as we want to limit the flashing.
Ainsi, un objet de la présente invention est de modifier les circuits classiques de dispositifs d'alimentation du type convertisseur pour permettre de disposer d'une tension d'alimentation convenablement lissée tout en diminuant le taux d'harmoniques renvoyé sur le réseau. Thus, an object of the present invention is to modify the conventional circuits of supply devices of the converter type in order to provide a supply voltage suitably smoothed while reducing the level of harmonics returned to the network.
Pour atteindre cet objet ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un convertisseur comprenant un pont redresseur dont une diagonale est connectée aux bornes d'une tension d'alimentation alternative et dont l'autre diagonale alimente un circuit série comprenant le primaire d'un transformateur en série avec un interrupteur commandé, le secondaire du transformateur étant connecté à un circuit d'utilisation et un condensateur de filtrage étant connecté aux bornes du circuit série, ce convertisseur comprenant en outre une première diode en série avec le cqndensateur empêchant la charge directe de celui-ci par la sortie du pont redresseur, et l'ensemble d'une deuxième diode polarisée pour permettre la charge du condensateur et d'un enroulement auxiliaire du transformateur, cet ensemble étant connecté en parallèle avec le condensateur.Le rapport entre le nombre de spires du primaire du transformateur et celui de l'enroulement auxiliaire de ce transformateur est par exemple de l'ordre de 3 à 2. Le convertisseur selon la présente invention peut en particulier être utilisé avec un circuit d'utilisation comprenant une lampe à décharge, éventuellement en série avec une diode. To achieve this object as well as others, the present invention provides a converter comprising a rectifier bridge, one diagonal of which is connected across the terminals of an alternating supply voltage and the other diagonal of which supplies a series circuit comprising the primary of a transformer in series with a controlled switch, the secondary of the transformer being connected to a use circuit and a filtering capacitor being connected to the terminals of the series circuit, this converter further comprising a first diode in series with the capacitor preventing charging direct from it by the output of the rectifier bridge, and the set of a second polarized diode to allow the charging of the capacitor and an auxiliary winding of the transformer, this set being connected in parallel with the capacitor. the number of turns of the transformer primary and that of the auxiliary winding of this transformer is for example of the order from 3 to 2. The converter according to the present invention can in particular be used with a use circuit comprising a discharge lamp, possibly in series with a diode.
On obtint ainsi tout à la fois une tension convenablement lissée et un taux d'harmoniques relativement peu important renvoyé sur le secteur. There was thus obtained both a properly smoothed voltage and a relatively small harmonic ratio returned to the sector.
Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles
La figure 1 représente un convertisseur de l'art antérieur
Les figures 2 et 3 représentent des courbes de tensions et de courant en fonction du temps illustrant le fonctionnement du circuit de la figure 1
La figure 4 représente un mode de réalisation du circuit selon la présente invention
La figure 5 représente des courbes de tensions et de courant en fonction du temps illustrant le fonctionnement du schéma de la figure 4.These objects, characteristics and advantages as well as others of the present invention will be explained in detail in the following description of particular embodiments made in relation to the attached figures, among which
Figure 1 shows a converter of the prior art
Figures 2 and 3 show curves of voltages and current versus time illustrating the operation of the circuit of Figure 1
FIG. 4 represents an embodiment of the circuit according to the present invention
FIG. 5 represents curves of voltages and of current as a function of time illustrating the operation of the diagram of FIG. 4.
Les figures 6 et 7 représentent d'autres modes de réalisation d'un convertisseur selon la présente invention. Figures 6 and 7 show other embodiments of a converter according to the present invention.
Dans les diverses figures, de mêmes réf é- rences désignent des éléments ou connexions identiques ou analogues. In the various figures, the same references designate identical or analogous elements or connections.
La figure 4 représente un mode de réalisa- tion du circuit convertisseur selon la présente invention. FIG. 4 represents an embodiment of the converter circuit according to the present invention.
Outre les éléments déjà représentés en figure 1, ce circuit comprend une première diode 10 en série avec le condensateur C, évitant la charge directe du condensateur C par la tension aux bornes du pont redresseur 1. Le circuit de charge du condensateur C comprend un enroulement
T3 couplé à l'enroulement T1 du transformateur T en série avec une deuxième diode 11, le sens de l'enroulement T3 et le sens de conduction de la diode 11 étant propres à permettre la charge du condensateur C. Dans ce circuit, on désigne par V1, Iî et V3 les memes tensions et courant qu'en figure 1. V2 désigne la tension aux bornes du pont redresseur et V4 la tension aux bornes du condensateur C.In addition to the elements already shown in FIG. 1, this circuit includes a first diode 10 in series with the capacitor C, avoiding the direct charging of the capacitor C by the voltage across the terminals of the rectifier bridge 1. The charging circuit of the capacitor C comprises a winding
T3 coupled to the winding T1 of the transformer T in series with a second diode 11, the direction of the winding T3 and the direction of conduction of the diode 11 being suitable for charging the capacitor C. In this circuit, we designate by V1, Iî and V3 the same voltages and current as in Figure 1. V2 denotes the voltage across the rectifier bridge and V4 the voltage across the capacitor C.
La figure 5 représente l'allure de ces diverses tensions et courant. En examinant l'allure de la tension V3, on remarque que, comme dans le cas de la figure 2, cette tension est sensiblement lissée et reste toujours supérieure au seuil d'allumage Vs de la lampe 5. Par contre, le courant Iî a sensiblement la même allure qu'en figure 3 c'est-à-dire que sa valeur de crête est moins élevée qu'en figure 2 et sa durée plus longue. On obtient donc simultanément un lissage convenable de la tension d'utilisation et un faible taux d'harmoniques renvoyé sur le secteur.Figure 5 shows the shape of these various voltages and current. By examining the shape of the voltage V3, it is noted that, as in the case of FIG. 2, this voltage is substantially smoothed and always remains greater than the ignition threshold Vs of the lamp 5. On the other hand, the current Iî has substantially the same appearance as in FIG. 3, that is to say that its peak value is lower than in FIG. 2 and its duration longer. A suitable smoothing of the operating voltage is therefore obtained simultaneously and a low level of harmonics returned to the mains.
La présente invention est susceptible de nombreuses variantes et concerne essentiellement la façon dont le condensateur de lissage C est chargé. Elle s'applique à de très nombreux types de circuits d'alimentation du type convertisseur, notamment elle s'applique à n'importe lequel des convertisseurs décrits dans le chapitre 11 de l'ouvrage intitulé "le transistor de puissance dans son environnement" publié par la Société Thomson-CSF en 1978 et disponible auprès de cette Société. The present invention is susceptible of numerous variations and relates essentially to the way in which the smoothing capacitor C is charged. It applies to very many types of supply circuits of the converter type, in particular it applies to any of the converters described in chapter 11 of the work entitled "the power transistor in its environment" published by the Thomson-CSF Company in 1978 and available from this Company.
Le circuit de commande de base 3 du transistor de puissance 2 peut être de tout type connu, par exemple comme cela est décrit en figures 5/13, 5/14, 5/21 ou 5/24 de l'ouvrage cité ci-dessus. La valeur de la capacité du condensateur C peut être choisie très élevée, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers de microfarads pour un équipement de puissance de l'ordre du kilowatt. The basic control circuit 3 of the power transistor 2 can be of any known type, for example as described in Figures 5/13, 5/14, 5/21 or 5/24 of the book cited above . The value of the capacitance of the capacitor C can be chosen to be very high, for example of the order of several thousand microfarads for equipment of power of the order of kilowatt.
Les figures 6 et 7 représentent quelques exemples particuliers de ces diverses variantes possibles. Figures 6 and 7 show some specific examples of these various possible variants.
En figure 6, l'enroulement primaire T1 du transformateur T est couplé dans la diagonale d'un pont comprenant 4 transistors de commutation 21, 22, 23 et 24. In FIG. 6, the primary winding T1 of the transformer T is coupled in the diagonal of a bridge comprising 4 switching transistors 21, 22, 23 and 24.
L'enroulement supplémentaire T3 de charge du condensateur C est relié par ses deux extrémités au point de connexion entre la diode 10 et le condensateur C, par l'intermédiaire de diodes 111 et 112 remplaçant la diode 11 de la figure 4.The additional winding T3 for charging the capacitor C is connected by its two ends to the connection point between the diode 10 and the capacitor C, by means of diodes 111 and 112 replacing the diode 11 of FIG. 4.
La figure 7 illustre un cas où la charge n'est pas couplée au circuit de hachage par un transformateur mais est directement insérée dans le circuit de hâchage. La charge est représentée sous forme d'un moteur 20 en parallèle avec une diode 21. I1 convient alors de prévoir un enroulement particulier T1 dans le circuit de charge, couplé à l'enroulement de charge T3 du condensateur C. FIG. 7 illustrates a case where the load is not coupled to the chopping circuit by a transformer but is directly inserted into the chopping circuit. The load is represented in the form of a motor 20 in parallel with a diode 21. It is then advisable to provide a particular winding T1 in the load circuit, coupled to the load winding T3 of the capacitor C.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits mais en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. Notamment la diode 11 peut plus généralement être un redresseur commandé pour permettre d'optimiser l'allure de la tension V2 aux bornes du pont redresseur. The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but includes the various variants and generalizations thereof contained in the field of claims below. In particular, the diode 11 can more generally be a controlled rectifier in order to optimize the shape of the voltage V2 at the terminals of the rectifier bridge.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7930934A FR2472297A1 (en) | 1979-12-18 | 1979-12-18 | DC=DC voltage converter - has series connected diode and capacitor parallel to rectifying bridge to prevent direct capacitor charging from bridge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7930934A FR2472297A1 (en) | 1979-12-18 | 1979-12-18 | DC=DC voltage converter - has series connected diode and capacitor parallel to rectifying bridge to prevent direct capacitor charging from bridge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2472297A1 true FR2472297A1 (en) | 1981-06-26 |
| FR2472297B3 FR2472297B3 (en) | 1982-08-06 |
Family
ID=9232870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR7930934A Granted FR2472297A1 (en) | 1979-12-18 | 1979-12-18 | DC=DC voltage converter - has series connected diode and capacitor parallel to rectifying bridge to prevent direct capacitor charging from bridge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2472297A1 (en) |
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1979
- 1979-12-18 FR FR7930934A patent/FR2472297A1/en active Granted
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Also Published As
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|---|---|
| FR2472297B3 (en) | 1982-08-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |