FR2677191A1 - Convertisseur de puissance pouvant fonctionner en continu dans des modes survolteur et devolteur. - Google Patents

Abstract

Ce convertisseur de puissance continu-alternatif comprend un transformateur (14) avec un enroulement secondaire (18) et un enroulement primaire (16a-16b) à prise centrale (16c) connectée à un pôle de la source de courant continu, et chaque extrémité de l'enroulement primaire est connectée à l'autre pôle de la source par un interrupteur (22, 24). Les interrupteurs sont commandés dans un mode à cycle d'utilisation de 50 %, un mode dans lequel les deux interrupteurs sont fermés simultanément, et/ou un mode dans lequel les deux interrupteurs sont périodiquement ouverts simultanément. L'état de fermeture des deux interrupteurs court-circuite le transformateur, et davantage de courant circule donc à travers un moyen inductif (20), ce qui élève la tension transformée au-dessus de celle du mode à cycle d'utilisation de 50 %. Le mode d'ouverture des deux interrupteurs réduit le courant dans l'inducteur et abaisse la tension transformée. La valeur de chevauchement de fermeture et d'ouverture des deux interrupteurs commande la tension de sortie. Un redresseur (8) peut être connecté à l'enroulement secondaire pour convertir la tension de sortie ca en cc.

Description

CONVERTISSEUR DE PUISSANCE POUVANT FONCTIONNER EN

CONTINU DANS DES MODES SURVOLTEUR ET DEVOLTEUR

Cette invention concerne des convertisseurs de puissance continualternatif et des convertisseurs de puissance continu-continu dans lesquels le fonctionne-

ment peut passer continuellement par des modes de fonc-

tionnement survolteur et dévolteur en réponse à diffé-

rentes combinaisons de courant ou de tension d'entrée et

de sortie.

Les applications telles que celles rencontrées dans les engins spatiaux demandent que les convertisseurs de

courant continu destinés à convertir une tension de bat-

terie en une tension de charge ou de barres omnibus

soient légers, très fiables, et très puissants On con-

naît d'innombrables méthodes de conversion de puissance, leur nombre étant tel qu'il est difficile de déterminer

le meilleur système de fonctionnement Parmi les problè-

mes liés au fonctionnement des engins spatiaux, on

compte la grande variabilité de la tension continue pro-

duite du fait des variations dans la production d'élec-

tricité des piles solaires, et de la grande variation de la charge électrique qui doit être alimentée D'autres problèmes comprennent la quantité relativement faible d'énergie qui est fournie par les batteries, piles

solaires et équivalents, qui peut aller de quelques cen-

taines à quelques milliers de watts dans l'état actuel de la technique, et la difficulté à éliminer la chaleur, ce qui demande une grande puissance pour réduire le

développement de chaleur.

Un convertisseur de puissance convertit une tension continue en une tension alternative Le convertisseur de puissance comprend un transformateur avec un enroulement

primaire à prise centrale et un enroulement secondaire.

Un premier moyen inductif est connecté de la prise cen-

trale à un premier pôle de la source de tension conti-

nue Des premier et second interrupteurs commandables sont connectés aux extrémités des deux moitiés de l'enroulement primaire à prise centrale, à l'opposé de

la prise, et à l'autre pôle de la source de tension con-

tinue Pendant les intervalles au cours desquels l'un ou l'autre des interrupteurs est conducteur, le courant

circule à travers le premier moyen inductif et la pre-

mière moitié de l'enroulement primaire pour engendrer une tension aux bornes du second enroulement Pendant les intervalles au cours desquels les deux interrupteurs ne sont pas conducteurs, la circulation de courant à travers le moyen inductif est sensiblement nulle et la circulation de courant dans l'enroulement primaire est due à des circuits résonants Pendant les intervalles au cours desquels les deux interrupteurs sont conducteurs, l'enroulement primaire est court- circuité, grâce à quoi

la tension continue toute entière est appliquée aux bor-

nes du moyen inductif Un moyen capacitif et un second moyen inductif sont connectés en série pour former un

circuit série, et le circuit série est connecté aux bor-

nes de l'enroulement secondaire pour former un trajet

pour la circulation du courant Du fait de la circula-

tion de courant alternatif à travers le circuit série, une tension est engendrée aux bornes du moyen capacitif

qui représente la tension de sortie alternative du con-

vertisseur Un moyen redresseur peut être connecté aux bornes du moyen capacitif pour redresser la tension alternative de manière à produire une tension de sortie continue, grâce à quoi l'appareil est un convertisseur continu-continu Un moyen de commande est connecté aux

interrupteurs pour les faire fonctionner de façon cycli-

que dans l'un des premier, second et troisièmes modes de fonctionnement Pendant chaque cycle de fonctionnement, chaque interrupteur a une période de conduction et une période d'absence de conduction Dans le cas du premier mode de fonctionnement, les périodes de conduction et d'absence de conduction de chaque interrupteur ont une

durée égale, grâce à quoi les premier et second inter-

rupteurs établissent une conduction de façon alternée et le courant circule continuellement à travers le premier

moyen inductif Dans le cas du second mode de fonction-

nement, les périodes de conduction des deux interrup-

teurs ont une durée plus grande que les périodes d'absence de conduction, grâce à quoi les périodes de conduction de chacun des interrupteurs alternent avec des périodes de conduction des deux interrupteurs, ce qui court-circuite l'enroulement primaire de manière à tendre ainsi à augmenter la circulation de courant à travers le premier moyen inductif L'augmentation de courant entraîne une tension alternative produite aux

bornes d'un enroulement secondaire qui tend à être supe-

rieure à celle du premier mode de fonctionnement, pour

la même tension d'entrée continue Dans le cas du troi-

sième mode de fonctionnement, les périodes d'absence de conduction de chaque interrupteur ont une durée plus grande que les périodes de conduction, grâce à quoi les périodes de conduction de chacun des premier et second interrupteurs alternent avec des périodes d'absence de

conduction des deux interrupteurs, ce qui ouvre le cir-

cuit de l'enroulement primaire de manière à tendre ainsi

à diminuer la circulation du courant à travers le pre-

mier moyen inductif La diminution de courant entraîne une diminution de la tension aux bornes de l'enroulement secondaire pour la même tension d'entrée continue Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un moyen redresseur tel qu'un circuit en pont est connecté aux bornes du moyen capacitif pour redresser la tension alternative de manière à produire une tension de sortie

continue Dans un autre mode de réalisation de l'inven-

tion, l'un ou l'autre du second moyen inductif ou du second moyen capacitif, ou les deux, sont constitués par des impédances de fuite ou de dispersion Dans un mode de réalisation de l'invention, on peut faire varier ou régler la tension de sortie en commandant la fréquence de fonctionnement ou la fréquence de répétition dans le

second ou le troisième mode de fonctionnement.

On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:

la Figure 1 est un schéma simplifié d'un convertis-

seur continu-alternatif selon l'invention, avec un cir-

cuit additionnel pour former un convertisseur continu-

continu; la Figure 2 est un schéma simplifié d'un dispositif similaire à celui de la Figure 1, comprenant un moyen pour renvoyer l'énergie à la source de tension continue pendant certains intervalles; les Figures 3 a3 N et 4 a-4 k sont des tracés idéaux de la tension ou du courant en fonction du temps en divers emplacements des dispositifs des Figures 1 ou 2 dans divers modes de fonctionnement, les Figures 3 a-3 n

et 4 a-4 k désignant ensemble les Figures 3 et 4, respec-

tivement; la Figure 5 est un schéma simplifié d'un autre mode de réalisation de l'invention;

la Figure 6 illustre sous forme schématique simpli-

fiée un autre mode de réalisation de l'invention; les Figures 7 a à 7 m, 8 a à 8 m, et 9 a à 9 m sont des tracés de la tension et du courant qui se produisent dans le dispositif de la Figure 6 dans les modes à cycle d'utilisation de 50 %, survolteur et dévolteur, respec- tivement; la Figure 10 est un schéma fonctionnel simplifié

d'un moyen de commande adapté pour commander les inter-

rupteurs des dispositifs des Figures 1, 3, 5 ou 6 selon l'invention; et les Figures lla et llb sont des élévations de

transformateurs avec des noyaux en U-I, avec des enrou-

lements disposés pour former une inductance de fuite, et

la Figure llc illustre un circuit équivalent.

En général, les convertisseurs de puissance selon l'invention présentent une grande efficacité grâce à

l'utilisation de circuits résonants, qui peuvent com-

prendre des réactances parasites, et sont également

légers et très fiables grâce à l'utilisation de seule-

ment deux interrupteurs à semi-conducteurs Sur la Figure 1, les bornes ou pôles positif (+) et négatif (-)

et 12, respectivement, d'une source de tension conti-

nue (non illustrée) sont connectés à un convertisseur continu-alternatif désigné de manière générale en 6 Le convertisseur 6 comprend un transformateur désigné de

façon générale en 14 qui à son tour comprend un enroule-

ment primaire comportant des parties 16 a et 16 b avec une

prise 16 c connectée entre elles et qui comprend égale-

ment un enroulement secondaire 18 couplé par un noyau

magnétique 17 à l'enroulement primaire.

Un moyen inductif ou enroulement 20 de la Figure 1 connecte le pôle positif 10 à la prise centrale 16 c Un interrupteur commandable 22 illustré par un symbole

d'interrupteur mécanique connecte l'extrémité de la par-

tie 16 a de l'enroulement primaire opposée à la prise centrale 16 c, au pôle négatif 12 Un moyen capacitif ou condensateur 21 représente la capacité inhérente de l'interrupteur 22, ou la combinaison de la capacité

inhérente complétée par un moyen capacitif réel ou con-

densateur De manière similaire, un interrupteur comman- dable 24 connecte l'extrémité de l'enroulement primaire 16 b, opposée à la prise centrale 16 c, au pôle 12, et 23 représente la capacité inhérente de l'interrupteur 24 qui peut être complétée par un moyen capacitif réel ou condensateur Ainsi, les interrupteurs 22 et 24 peuvent

être considérés comme la partie "idéale" des interrup-

teurs qui comprennent effectivement une capacité Les

spécialistes de la technique savent que des interrup-

teurs commandables tels que 22 et 24 sont avantageuse-

ment réalisés comme composants semi-conducteurs tels que des transistors bipolaires ou à effet de champ Ces

transistors, lorsqu'ils sont utilisés comme interrup-

teurs, peuvent malheureusement dissiper la puissance

pendant l'ouverture ou la fermeture si un courant impor-

tant circule alors qu'une tension apparaît à leurs bor-

nes, ce qui réduit le rendement.

L'enroulement secondaire 18 de la Figure 1 est couplé à un circuit série, désigné de façon générale en , qui comprend un moyen inductif 26 connecté en série avec un moyen capacitif 28 Tandis que le moyen inductif

26 et le moyen capacitif 28 peuvent être répartis à tra-

vers le transformateur 14, on peut également utiliser un

moyen capacitif ou inductif physique Comme décrit ci-

après, le fonctionnement des interrupteurs 22 et 24 entraîne la production d'une tension alternative aux bornes de l'enroulement secondaire 18 qui, à son tour, engendre une circulation de courant alternatif à travers

le circuit série 25 La circulation de courant alter-

natif engendre à son tour une tension alternative aux

bornes du moyen capacitif 28 qui est la tension de sor-

tie alternative souhaitée du convertisseur continu-

alternatif 6.

Comme décrit jusqu'ici, le convertisseur 6 de la Figure 1 convertit la tension continue apparaissant aux pôles 10 et 12 en tension alternative aux bornes du moyen capacitif 28 Les spécialistes de la technique savent que la connexion d'un moyen redresseur tel que celui désigné de façon générale en 8 sur la Figure 1 peut convertir la tension alternative à la sortie du convertisseur 6 en une tension continue, grâce à quoi la

structure de la Figure 1 est un convertisseur continu-

continu Sur la Figure 1, le moyen redresseur 8 comprend un montage en pont avec des noeuds 29 et 30 qui sont

adaptés pour être connectés aux bornes du moyen capaci-

tif 28, comme suggéré par les lignes de connexion en

tirets 48 et 50 Le moyen redresseur 8 comprend égale-

ment une paire de bornes de sortie 34 et 36 auxquelles une charge peut être connectée, comme suggéré par la résistance 46 Les cathodes des diodes de redressement 38 et 44 sont connectées à la borne de sortie 34, et leurs anodes sont connectées aux bornes d'entrée 29 et

, respectivement Les anodes des diodes de redresse-

ment 40 et 42 sont connectées à la borne de sortie 36 du moyen redresseur 8, et leurs cathodes sont connectées aux bornes d'entrée 29 et 30, respectivement La tension alternative apparaissant aux bornes du moyen capacitif 28 polarise en sens direct de façon alternée les paires de diodes 38, 42; 40, 44 pour créer ainsi un courant

pulsé Un moyen capacitif 32 est connecté entre les bor-

nes de sortie 34 et 36 du moyen redresseur 8 pour con-

vertir le courant pulsé en une tension de sortie conti-

nue égalisée pouvant exciter la charge 46 Ainsi, la tension continue aux bornes de la charge 6 est la sortie

souhaitée du convertisseur continu-continu.

La Figure 2 illustre une version modifiée du dispo-

sitif de la Figure 1 Bien qu'un moyen redresseur 8 ne soit pas illustré sur la Figure 2, on comprendra que l'on peut en utiliser un, sans modification importante des principes de fonctionnement Les éléments de la Figure 2 correspondant à ceux de la Figure 1 sont dési- gnés par les mêmes numéros de référence Sur la Figure 2, l'enroulement 20 est l'enroulement primaire d'un

transformateur 220, qui comprend également un enroule-

ment secondaire 222, ayant une polarité comme illustré par la notation classique pointée L'inductance de l'enroulement 20 de la Figure 2 qui correspond à l'inductance du moyen inductif 20 de la Figure 1 est fournie par l'inductance magnétique du transformateur 220 de la Figure 2 L'extrémité pointée de l'enroulement 222 est connectée au pôle 12 de la source de tension continue (non illustrée), et l'autre extrémité de

l'enroulement 222 est connectée, par le circuit anode-

cathode d'un dispositif de conduction unidirectionnelle illustré sous forme d'une diode ou un redresseur 224, au

pôle 10 La capacité de l'interrupteur n'est pas illus-

trée sur la Figure 2, bien qu'elle soit présente, et

peut être complétée comme mentionné ci-dessus.

Comme décrit en détail ci-après, les dispositifs des Figures 1 et 2 fonctionnent à fréquence variable

dans l'un de deux modes de fonctionnement, ou à fré-

quence constante dans l'un de trois modes de fonctionne-

ment Dans le premier mode de fonctionnement à "cycle d'utilisation de 50 %", la tension d'entrée continue,

multipliée par le rapport des nombres de tours du secon-

daire et du primaire N 2/Nl, est égale approximativement

à la tension de crête aux bornes du moyen capacitif 28.

Dans ce mode de fonctionnement, ni un fonctionnement

survolteur ni un fonctionnement dévolteur n'est néces-

saire, et les périodes de conduction ou de fermeture des interrupteurs 22 et 24 ont une durée égale et alternent sans périodes intermédiaires au cours desquelles les

deux interrupteurs sont dans le même état de conduction.

Le fonctionnement des interrupteurs 22 et 24 des Figures

1 ou 2 dans le premier mode de fonctionnement est illus-

tré sur les Figures 3 a, b, c et d Un cycle complet de

fonctionnement est représenté par un intervalle s'éten-

dant du temps TO jusqu'au temps TO suivant (TO-TO) Un demi-cycle de fonctionnement, correspondant au temps de fermeture d'un interrupteur, est TO-Tii ou T 11-TO Les spécialistes de la technique savent que, bien qu'un seul

cycle complet de fonctionnement soit illustré, le fonc-

tionnement est continu pendant des cycles récurrents.

Les formes d'onde des Figures 3 a à 3 j représentent le fonctionnement du dispositif de la Figure 2 dans le premier mode de fonctionnement (cycle d'utilisation de %, ni survolteur ni dévolteur) qui a des durées de

fermeture d'interrupteur égales, alternantes En consé-

quence, au moment o un interrupteur s'ouvre (devient non conducteur), l'autre se ferme (devient conducteur), et le nombre d'ampère-tours dans le transformateur 220

est essentiellement constant.

Sur la Figure 3, aux temps TO, l'interrupteur 22 est rendu non conducteur (s'ouvre) et l'interrupteur 24 est rendu conducteur (se ferme), si bien que la tension aux bornes de l'interrupteur 22 (V 22) s'accroît, comme

illustré au temps TO par le tracé 322 de la Figure 3 a.

Le tracé 352 de la Figure 3 b représente la circulation de courant à travers l'interrupteur 22 (I 22) de la

Figure 2 Comme illustré sur la Figure 3 b, la circula-

tion de courant à travers l'interrupteur 22 s'abaisse à

zéro au temps TO Le tracé 324 de la Figure 3 c repré-

sente la tension aux bornes de l'interrupteur 24 de la

Figure 2 (V 24), et le tracé 354 de la Figure 3 d repré-

sente le courant à travers l'interrupteur 24 (I 24) Au temps TO, l'état fermé de l'interrupteur 24 fait chuter la tension V 24 à zéro, comme illustré par le tracé 324 de la Figure 3 c L'interrupteur 24 porte un courant fini au temps TO, comme illustré par le tracé 254 de la Figure 3 d La circulation de courant dans l'interrupteur 24 au temps TO est égale au courant circulant alors dans le moyen inductif 20, comme représenté en comparant le tracé 354 de la Figure 3 d avec le tracé 356 de la Figure 3 e Les polarités illustrées résultent des polarités de

référence sélectionnées et sont quelque peu arbitraires.

L'accroissement essentiellement instantané de tension du tracé 322 au temps TO suppose que la capacité de l'interrupteur est faible Le tracé correspondant 322 a

de la Figure 3 k représente la tension lorsque la capa-

cité de l'interrupteur est grande, ou est augmentée par un condensateur externe, tel que le condensateur 21 de

la Figure 1 L'ouverture de l'interrupteur 22 et la fer-

meture de l'interrupteur 24 de la Figure 2 au temps TO tendent à inverser la tension engendrée aux bornes de l'enroulement secondaire 18 du transformateur 14, ce qui tend à opposer et à inverser le sens de circulation du courant dans le moyen inductif 26 Le courant à travers le moyen inductif 26 est similaire au courant à travers l'enroulement secondaire 18, et est illustré en 362 sur

la Figure 3 h Le courant circulant dans le moyen induc-

tif 26 au temps TO ne peut pas être inversé instantané-

ment par l'inversion de la tension aux bornes de l'enroulement secondaire 18 Au lieu de cela, le courant

décroît vers zéro dans l'intervalle TO-Tl, comme illus-

tré par le tracé 362 de la Figure 3 h Cette chute de

courant entraîne une chute de courant dans l'interrup-

teur conducteur 24, comme illustré par le tracé 354 de

la Figure 3 d dans l'intervalle TO-Tl.

Pendant l'intervalle de temps TO-Tl au cours duquel le courant dans l'inducteur 26 de la Figure 2 chute, le

courant renvoyé à l'enroulement primaire 16 du transfor-

il

mateur 14 circule depuis le noeud 12 à travers l'inter-

rupteur 24 dans l'extrémité 16 b et sort par la prise centrale 16 c Avec l'interrupteur 22 ouvert, le courant du moyen inductif 26 renvoyé à l'enroulement primaire 16 doit circuler à travers l'enroulement 20 et revenir au noeud 10 de la source Le nombre d'ampère-tours net des

enroulements 20 et 222 ne peut pas changer instantané-

ment dans l'intervalle TO-T 3, et la diode 224 est donc polarisée en sens direct et conduit le courant, ce qui permet à une partie de l'énergie stockée dans le moyen inductif 26 d'être renvoyée à la source La circulation de courant à travers le circuit série de l'enroulement 222 et la diode 224 est illustrée par le tracé 358 de la

Figure 3 f.

Pendant l'intervalle de temps T 1-T 3, avec la diode 224 polarisée en sens direct, le transformateur 220 de la Figure 2 a essentiellement la tension d'alimentation continue (moins la chute de tension de la diode) à ses bornes, et cette tension est transférée à l'enroulement primaire 20 comme fonction du rapport des nombres de tours des enroulements 20 et 222 La tension aux bornes du moyen inductif 20 est ajoutée à la tension de la source dans l'intervalle TO-T 3, si bien que la tension à la prise 16 c (V 16) dépasse la tension de la source, comme illustré par le tracé 360 de la Figure 3 g La haute tension résultante au noeud 16 est illustrée par

le tracé 360 de la Figure 3 g Egalement dans l'inter-

valle T 1-T 3, le courant à travers le moyen inductif 26 de la Figure 2 s'inverse et se stabilise vers une valeur permanente à court terme, comme suggéré par le tracé 362 de la Figure 3 h. Au temps T 2, l'énergie précédemment stockée dans le

moyen inductif 26 de la Figure 2 atteint zéro puis-

qu'elle est partiellement renvoyée à la source au moyen du transformateur 220, de la diode 224, et du noeud 10, et partiellement transférée à la charge 46 Au temps T 3, le moyen inductif 26 stocke à nouveau l'énergie qui lui est transférée par la source 10 par l'intermédiaire du

moyen inductif 20, des enroulements 16 c-16 b du transfor-

mateur 14 et de l'interrupteur 24 A ce moment, la diode

224 devient non conductrice Avec la diode 224 non con-

ductrice, l'enroulement 222 est découplé de la source, et aucune autre tension n'est couplée au moyen inductif Par conséquent, la tension à la prise 16 c chute à la tension d'alimentation au temps T 3, comme illustré par le tracé 360 de la Figure 3 g La tension aux bornes de l'interrupteur ouvert 22 subit également une chute, comme illustré au temps T 3 sur le tracé 322 de la Figure 3 a. Dans l'intervalle entre les temps T 3 et Tll, l'interrupteur 24 reste fermé et l'interrupteur 22 reste

ouvert L'interrupteur 24 conduit un courant sensible-

ment constant pendant cet intervalle, comme illustré par

la forme d'onde 354 de la Figure 3 d Le courant à tra-

vers l'interrupteur 24 est égal au courant à travers le moyen inductif 20, ce qui est illustré par le tracé 356

de la Figure 3 e Le courant sensiblement constant à tra-

vers l'inducteur 20 dans l'intervalle T 3-Tll résulte de la chute de tension proche de zéro aux bornes du moyen inductif, et la tension à la prise centrale 16 c est donc sensiblement égale à la tension au noeud 10, comme illustré par le tracé 360 de la Figure 3 g La tension sensiblement constante aux bornes de l'enroulement 16 b

dans l'intervalle T 3-T 11, provenant de la tension sensi-

blement constante à la prise 16 c et de l'état fermé de l'interrupteur 24, résulte en un courant à travers l'enroulement 16 b et à travers la charge 46, comme illustré par les tracés 362 et 366 des Figures 3 h et 3 j, respectivement, et en tension transformée constante aux bornes de l'enroulement secondaire 18 Comme la tension secondaire est constante dans l'intervalle T 3-T 1 l, aucun courant ne tend à circuler dans le moyen capacitif 28,

comme illustré par le tracé 364 de la Figure 3 i.

Au temps Tll, l'interrupteur 24 de la Figure 2 s'ouvre et l'interrupteur 22 se ferme La tension aux bornes de l'interrupteur 22 chute à zéro environ au temps Tll, comme illustré par le tracé 322 de la Figure 3 a L'application de tension aux bornes de l'enroulement primaire 16 a tend à nouveau à inverser la tension aux bornes de l'enroulement secondaire 18 de la Figure 2, et cette tension inversée tend à réduire à zéro le courant

dans le moyen inductif 26, et à entraîner une circula-

tion de courant dans le sens opposé L'énergie stockée

dans le moyen inductif 26 résonne avec le moyen capaci-

tif 28, ce qui entraîne une circulation de courant réso-

nant qui est transférée à l'enroulement primaire 16 a.

L'interrupteur 22 porte un demi-cycle de la circulation de courant résonant dans l'intervalle Tll-T 15, et au

temps 15 atteint un état stable à court terme Egale-

ment, dans l'intervalle Tll-T 15, l'énergie est renvoyée à la source par le moyen inductif 20, l'enroulement 222, la diode 224 et le noeud 10 Cela résulte en une tension aux bornes du moyen inductif 20 qui est ajoutée à la tension au noeud 10, si bien que la tension à la prise 16 c, et aux bornes de l'interrupteur ouvert 24, est supérieure à la tension de la source, comme illustré par

le tracé 324 de la Figure 3 c dans l'intervalle Tll-T 15.

Dans l'intervalle T 15-TO, le courant à travers l'enrou-

lement secondaire 18 et le moyen inductif 26 se trouve dans un sens opposé au courant conduit dans l'intervalle T 3-T 11 Au temps TO, l'interrupteur 22 s'ouvre et l'interrupteur 24 se ferme, et l'état du circuit est le même qu'au temps TO précédent, prêt pour qu'un autre

cycle de fonctionnement commence Comme décrit en rela-

tion avec la Figure 3, le dispositif de la Figure 2

-2677191

fonctionne dans un premier mode dans lequel la conduc-

tion des interrupteurs a un cycle de fonctionnement de % et alterne, sans qu'interviennent des périodes de conduction ou d'absence de conduction simultanées des interrupteurs.

Comme mentionné, la présence de capacité addition-

nelle aux bornes des interrupteurs 22 et 24, par exemple en utilisant des interrupteurs à haute capacité ou en leur ajoutant des condensateurs additionnels, augmente les temps de croissance des tensions aux bornes des interrupteurs de l'une ou l'autre des Figures 1 ou 2, comme on peut l'observer en comparant la forme d'onde 322 a de la Figure 3 k avec la forme d'onde 322 de la

Figure 3 a Cela affecte également le courant d'interrup-

teur près du temps auquel l'interrupteur commence à être conducteur, si l'on compare le tracé 352 a de la Figure 3 m dans l'intervalle de temps Tll-T 13 avec la partie correspondante du tracé 352 de la Figure 3 b Le courant dans le condensateur additionnel, correspondant au moyen capacitif 21 de la Figure 1, et allant en parallèle avec l'interrupteur 22 de la Figure 2, est illustré par le

tracé 368 de la Figure 3 n.

Le mode survolteur de fonctionnement du dispositif

de la Figure 2 est représenté par les Figures 4 a-4 k.

Dans le mode survolteur de fonctionnement, la tension de sortie souhaitée aux bornes du moyen capacitif 28, et donc aux bornes de l'enroulement secondaire 18, est supérieure à la tension d'entrée continue existante appliquée par la source extérieure aux bornes 10 et 12, multipliée par le rapport établi par le nombre de tours de l'enroulement secondaire 18 divisé par le nombre de tours de l'enroulement primaire 16 a ou 16 b Les formes

d'onde de la Figure 4 sont obtenues lorsque les paramè-

tres du circuit de la Figure 4 sont sélectionnés en relation avec les fréquences de fonctionnement et les

durées de cycle, de telle sorte que l'intervalle de che-

vauchement (T 6-T 12; T 16-TO) représente trois demi-cycles

de résonance du réseau LC constitué par le moyen induc-

tif 26 et le moyen capacitif 28 De même, les Figures 4 i, 4 j et 4 k sont celles rencontrées lorsqu'on utilise un dispositif redresseur tel que 8, avec un condensateur

de lissage tel que 32, comme sur la Figure 1.

La Figure 4 a représente par un tracé 422 la tension aux bornes de l'interrupteur 22 de la Figure 2, avec l'état de tension zéro s'étendant du temps T 6 au temps TO suivant, ce qui représente les temps pendant lesquels l'interrupteur est commandé pour conduire dans le mode

survolteur, et les temps TO-T 6 étant ceux pendant les-

quels l'interrupteur 22 est commandé pour être non con- ducteur ou ouvert Le tracé 352 de la Figure 4 b repré-

sente le courant à travers l'interrupteur 22 du fait de son interaction avec le reste du circuit Pendant les intervalles d'ouverture TO-T 6, la circulation de courant à travers celui-ci est nulle Le tracé 424 de la Figure 4 c représente la tension aux bornes de l'interrupteur 24 de la Figure 2 pendant le fonctionnement dans le mode survolteur Comme illustré, la période de conduction s'étend du temps TO au temps T 12, et la période d'absence de conduction s'étend du temps T 12 au temps TO

suivant La circulation de courant à travers l'interrup-

teur 24 est représentée par le tracé 454 de la Figure 4 d Pendant l'intervalle T 6-T 12, les deux interrupteurs 22 et 24 sont conducteurs, comme indiqué par les parties de tension zéro des tracés 422 et 424 pendant cette

période.

La conduction des deux interrupteurs 22 et 24 de la

Figure 2 dans l'intervalle de temps T 6-T 12, comme illus-

tré sur la Figure 4, court-circuite l'enroulement pri-

maire 16, ce qui fait chuter l'impédance de l'enroule-

ment jusqu'à près de zéro Le tracé 460 de la Figure 4 g

illustre la tension à la prise 16 c En raison du court-

circuit, la prise centrale 16 c est effectivement connec-

* tée au pôle 12 au moyen des enroulements en court-

circuit 16 a et 16 b, et des interrupteurs fermés 22 et 24 L'enroulement 20 reçoit effectivement à ses bornes pendant l'intervalle de temps T 6-T 12 la pleine tension d'entrée continue (c'est-à-dire la tension appliquée par une source extérieure aux bornes 10 et 12) Cela entraîne à son tour une augmentation de l'intensité du courant à travers l'enroulement 20 pendant l'intervalle

T 6-T 12, comme illustré par le tracé 456 de la Figure 4 e.

Le courant à travers l'enroulement 20 continue d'augmen-

ter, et une énergie additionnelle continue d'être sto-

ckée dans son moyen inductif, jusqu'à au temps T 12.

Au temps T 12, l'interrupteur 24 est commandé pour être non-conducteur, grâce à quoi l'enroulement primaire 16 n'est plus court-circuité Lorsque l'interrupteur 24 s'ouvre au temps T 12, l'énergie stockée dans le moyen inductif associé à l'enroulement 20 agit pour inverser

et augmenter la tension de l'enroulement dans une "oppo-

sition inductive" pour tenter de maintenir la circula-

tion de courant, comme cela est bien connu dans la tech-

nique, mais le courant ne peut pas augmenter instantané-

ment dans l'enroulement primaire 16 a en raison de

l'inductance du moyen inductif 26 Comme cela est égale-

ment connu dans la technique, l'énergie associée à l'enroulement 20 produit une tension aux bornes de l'enroulement 222 du transformateur 220 qui polarise en sens direct la diode 224, et une certaine quantité de l'énergie de l'enroulement 20 est renvoyée à la source

de tension continue connectée aux pôles 10 et 12 Cepen-

dant, la plus grande partie de l'excès d'énergie se manifeste par une tension aux bornes de l'enroulement primaire 16 a pendant l'intervalle T 12-TO suivant, cette tension étant supérieure à la tension de la source En conséquence, la tension continue appliquée aux bornes de l'enroulement primaire 16 a est "survoltée" après le temps T 12 par l'énergie stockée dans l'enroulement 20 pendant la période T 6-T 12 au cours de laquelle les deux interrupteurs 22 et 24 sont conducteurs En raison de la

montée de tension aux bornes de l'enroulement 16 a pen-

dant l'intervalle T 12-T 16, une tension transformée rela-

tivement plus grande est induite dans l'enroulement

secondaire 18.

Le courant à travers l'enroulement secondaire 18 des Figures 1 ou 2 est illustré par le tracé 462 de la Figure 4 h Le tracé 464 de la Figure 4 i représente la circulation de courant à travers le moyen capacitif 28 de la Figure 2 Comme mentionné ci-dessus, le moyen capacitif 28 peut être en pratique constitué par la capacité entre enroulements du transformateur, et le moyen inductif 26 peut être formé par l'inductance de fuite, et en conséquence le courant illustré par le tracé 464 de la Figure 4 i peut se trouver réparti à l'intérieur du transformateur 14, et peut ne pas être accessible à un mesurage Par conséquent, la partie du courant du transformateur représentée par le tracé 462 de la Figure 4 h qui circule à travers le moyen capacitif 28, à savoir le courant 464 de la Figure 4 i, ne peut être utilisée pour être appliquée à la charge 46 A la place, seules les parties de courant relativement plates représentées par le tracé 462 dans les intervalles TO-T 6 et T 12-T 16 servent directement à la charge Il est à noter également que les résonances illustrées sur le tracé 464 de la Figure 4 i sont amorties lorsqu'il n'est pas utilisé de condensateur d'égalisation 32 Lorsqu'un condensateur d'égalisation 32 est présent, le courant de charge est constant, comme représenté par le tracé 466 de la Figure 4 j Par conséquent, le condensateur 32

fournit le courant de charge pendant les intervalles T 6-

T 12 et T 16-TO, et est réalimenté pendant les intervalles TO-T 4 et T 12-T 14, comme illustré par le tracé 468 de la

Figure 4 k.

Ainsi, le mode survolteur se produit lorsque les interrupteurs 22 et 24 deviennent conducteurs simultané- ment Grâce à l'action résonante du moyen inductif 26 et du moyen capacitif 28 des Figures 1 et 2, les temps de montée et de descente des formes d'dnde de tension et de courant augmentent ou ralentissent, ce qui résulte en de plus faibles pertes de puissance, et donc en un meilleur rendement, que dans les dispositifs de l'art antérieur

sans ces résonances.

Les circuits des Figures 1 et 2 passent du mode symétrique au mode survolteur dès qu'un taux même faible

de conduction simultanée des interrupteurs est commandé.

La valeur de survoltage dépend de la durée relative de la période de conduction simultanée, si bien que, si la tension de sortie transformée tend à chuter, ou si la tension d'entrée continue tend à baisser, une réponse proportionnelle peut être faite par un dispositif de

commande (décrit ci-après).

Cependant, il se peut que la tension de sortie transformée soit trop élevée, ou que la tension d'entrée continue soit excessive, dans quel cas un mode dévolteur de fonctionnement peut être désiré De façon générale, dans le mode dévolteur de fonctionnement, le courant circulant dans le moyen inductif 26 des Figures 1 ou 2, renvoyé à l'enroulement primaire 16 du transformateur

14, rencontre un circuit ouvert si les deux interrup-

teurs idéaux 22 et 24 sont simultanément ouverts Les interrupteurs pratiques ont une capacité inter-électrode

inhérente, comme décrit ci-dessus La capacité inter-

électrode permet au courant de circuler dans l'enroule-

ment primaire 16 d'une manière résonante lorsque l'interrupteur idéal est ouvert, et rend le troisième mode ou mode dévolteur possible dans le dispositif des Figures 1 et 2 Cependant, la capacité inter-électrode seule peut être insuffisante pour permettre un large domaine de fonctionnement, c'est-à-dire que des tensions fortement réduites et/ou une large fréquence de commande peuvent ne pas être possibles Des moyens capacitifs additionnels de complément tels que 21 et 23 sur la Figure 1 peuvent augmenter le domaine de fonctionnement, mais tendent à entraîner une augmentation des pertes pendant le fonctionnement (fermeture ou ouverture) des interrupteurs, ce qui peut ne pas être souhaitable Les formes d'onde pour le mode dévolteur de fonctionnement

du dispositif des Figures 1 ou 2 sont similaires à cel-

les décrites ci-après en relation avec la Figure 9.

La Figure 5 représente un autre mode de réalisation

de l'invention Les éléments de la Figure 5 qui corres-

pondent à ceux des Figures 1 ou 2 sont désignés par les

mêmes numéros de référence Sur la Figure 5, le trans-

formateur 14 est bobiné de manière connue pour réduire son induction magnétique, représentée en 26 sur les Figures 1 et 2 Ainsi, le dispositif de la Figure 5 a

peu d'inductance en série avec ses enroulements secon-

daires 18 Un moyen inductif équivalent est connecté aux enroulements primaires 16 a et 16 b sous la forme d'un ensemble de moyens inductifs couplés 526 comprenant des enroulements 526 a, 526 b, et 526 c; les enroulements sont

couplés comme dans un transformateur, mais chaque enrou-

lement agit comme un moyen inductif, et le noyau est ouvert pour empêcher la saturation Un noeud 598 est équivalent à la prise centrale 16 c à certains effets Si le courant circule depuis le moyen inductif 20 vers le noeud 598, se divise et circule de façon égale à travers

les enroulements 526 a et 526 b, leur polarisation, indi-

quée par des points, est telle que les champs magnéti-

ques s'annulent, et l'inductance devient effectivement nulle Cependant, si le courant circule seulement dans l'enroulement 526 a ou 526 b, ou s'il y a une différence d'intensité du courant, ou si les courants circulent à

la fois dans 526 a et 526 b, l'inductance n'est pas annu-

lée par rapport à la différence L'enroulement 526 c est disposé de manière à renvoyer l'énergie à la source par l'intermédiaire d'un redresseur en pont 524 Le sens d'enroulement n'importe pas, car le redresseur en pont va connecter l'enroulement 526 c à la source quelle que soit la polarité de la tension Lorsque l'un ou l'autre des interrupteurs 22 ou 24 s'ouvre, l'énergie stockée dans l'ensemble de moyens inductifs couplés 526 fait circuler le courant à travers l'enroulement 526 c, le

redresseur en pont 524, et l'enroulement 222 en le rame-

nant à la source A ces moments, la tension appliquée aux bornes de l'enroulement 526 c est la tension de la source, moins la chute aux bornes du redresseur et la

tension aux bornes de l'enroulement 222 Cette limita-

tion de la tension maximale aux bornes de l'enroulement

526 c limite la tension aux bornes des enroulements cou-

plés 526 a et 526 b, et limite ainsi la tension apparai-

ssant aux bornes des interrupteurs 22 ou 24 à l'ouver-

ture. Les éléments de la Figure 6 correspondant à ceux des Figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes numéros de référence Sur la Figure 6, le moyen inductif 626, composé des enroulements 626 a, 626 b et 626 c bobinés sur un noyau commun, a un effet équivalent à celui du moyen inductif 526 représenté sur la Figure 5 Sur la Figure 6, les moyens inductifs 626 a et 626 b sont couplés entre l'enroulement primaire 16 a et un noeud 694 a adjacent à l'interrupteur 22, et entre l'enroulement primaire 16 b

et un noeud 694 b adjacent à l'interrupteur 24, respecti-

vement Un inhibiteur 696 a comprenant la combinaison en série d'un moyen inductif 692 a et du trajet conducteur anode-cathode d'une diode 694 a est connecté entre le noeud 12 et un noeud 690 a Un inhibiteur similaire 696 b comprenant la même combinaison en série d'un moyen inductif 692 b et du trajet anode-cathode d'une diode 694 b est connecté entre le noeud 12 et un autre noeud 690 b Un moyen capacitif 621 connecte le noeud 690 a au noeud 694 a, et un moyen capacitif 623 connecte le noeud 690 b au noeud 694 b Les trajets anode-cathode des diodes

698 a et 698 b connectent les noeuds 690 a et 690 b, respec-

tivement, au noeud 10.

Comme mentionné, le transformateur 14 peut être bobiné de sorte que le moyen inductif 26 et/ou le moyen capacitif 28 soient relativement petits, de manière à

être négligeables, ou ils peuvent être importants.

Ainsi, ces éléments peuvent être présents ou non, sui-

vant le cas De même, un moyen redresseur (non illustré sur la Figure 6) peut être couplé aux bornes 690 et 692 du dispositif de la Figure 6 pour redresser la tension alternative de manière à engendrer une tension continue

qui peut être appliquée à une charge.

Lors du fonctionnement, le dispositif de la Figure 6 peut fonctionner dans l'un quelconque d'un premier mode (cycle d'utilisation de 50 %), d'un second mode (survolteur), et d'un troisième mode (dévolteur) ou dans tous ces modes Les tracés de la Figure 7 représentent le mode à cycle d'utilisation de 50 %, ceux de la Figure

8 représentent le fonctionnement dans le mode survol-

teur, et ceux de la Figure 9 représentent le mode dévol-

teur En général, dans le mode survolteur, la tension au noeud 16 c est élevée au-dessus de celle du mode à cycle d'utilisation de 50 % pendant certaines parties du cycle, de manière à augmenter ainsi la tension couplée à l'enroulement secondaire, et, dans le mode dévolteur, la tension au noeud 16 c est abaissée au-dessous de celle se produisant dans le mode à cycle d'utilisation de 50 % de

manière à diminuer ainsi la tension couplée à l'enroule-

ment secondaire Le survoltage est réalisé par des périodes de conduction simultanée des interrupteurs 22

et 24, ce qui augmente effectivement le courant à tra-

vers le moyen inductif 20, et le dévoltage est réalisé par des périodes d'absence de conduction simultanée des interrupteurs, ce qui tend à réduire le courant dans le

moyen inductif 20.

La Figure 7 concerne le fonctionnement à cycle d'utilisation de 50 % pendant des cycles récurrents de

fonctionnement s'étendant du temps TO au temps TO sui-

vant Juste avant le temps TO, l'interrupteur 22 est

conducteur ou fermé, l'interrupteur 24 est non conduc-

teur ou ouvert, et le courant circule depuis le noeud 10 à travers le moyen inductif 20, l'enroulement primaire

16 a, le moyen inductif 626 a, et l'interrupteur 22 jus-

qu'au noeud 12 (tension de référence neutre ou de terre) L'interrupteur 24 de la Figure 6 est fermé au

temps TO et reste fermé jusqu'au temps T 20, et sa ten-

sion chute pendant cet intervalle, comme illustré par le

tracé 724 de la Figure 7 c dans l'intervalle TO-T 20.

L'interrupteur 22 s'ouvre au temps TO, et reste ouvert jusqu'au temps T 20, comme illustré par les tensions

finies du tracé 722 de la Figure 7 dans cet intervalle.

Au temps T 20, l'interrupteur 24 s'ouvre, comme illustré par l'augmentation de tension sur le tracé 724 dans l'intervalle T 20-TO, et l'interrupteur 22 se ferme, comme indiqué par la basse tension du tracé 722 de la Figure 7 a pendant T 20-TO Pendant leurs intervalles de

fermeture, les interrupteurs 22 et 24 conduisent un cou-

rant sensiblement constant, comme illustré par les tra-

cés 752 et 754, respectivement, des Figures 7 b et 7 d.

Le courant à travers le moyen inductif 20 est sen-

siblement constant pendant le cycle tout entier, comme illustré par le tracé 756 de la Figure 7 e Comme une tension continue ne peut pas être appliquée aux bornes

d'un moyen inductif sans y changer le courant, la ten-

sion au noeud 16 c reste proche de la tension au noeud Le tracé 760 de la Figure 7 g illustre la tension au noeud 16 c et montre les effets des résonances de fuite

et de circuit près des temps de commutation TO et T 20.

Au temps TO, lorsque l'interrupteur 22 s'ouvre et que

l'interrupteur 24 se ferme, le courant ne peut pas immé-

diatement cesser de circuler dans le moyen inductif 626 a, et son courant circule dans un demi-cycle résonant à travers le moyen capacitif 621 et la diode 698 a en

revenant au noeud 10 La circulation de courant à tra-

vers le moyen capacitif 621 charge sa lame adjacente au

noeud 694 a en haute tension positive Le second demi-

cycle de résonance ne peut pas se produire, car la diode 698 a se trouve polarisée en sens inverse, et la lame du moyen capacitif 621 adjacente au noeud 690 a reste donc au niveau de la tension du noeud 10 Le tracé 774 de la Figure 7 m représente la tension aux bornes du moyen capacitif 621 Dans l'intervalle suivant qui s'étend

jusqu'au temps T 20, le courant à travers le moyen induc-

tif 20, l'enroulement primaire 16 b, le moyen inductif

626 b, et l'interrupteur 24 entraîne une tension aux bor-

nes de l'enroulement secondaire 18, illustrée par le

tracé 770 de la Figure 7 j, ce qui fait circuler un cou-

rant secondaire, comme illustré par le tracé 762 de la Figure 7 h. Au temps T 20, à mi-chemin entre les temps TO, l'interrupteur 22 de la Figure 6 devient conducteur, et l'interrupteur 24 devient non conducteur Lorsque l'interrupteur 22 se ferme, la tension aux bornes du moyen capacitif 621 (tracé 774 de la Figure 7 m) fait circuler un demi-cycle résonant de courant à travers le moyen capacitif 621, l'interrupteur 22, et à travers le moyen inductif 692 a et la diode 694 a de l'inhibiteur 696 a Le courant résonant est illustré par le tracé 772 de la Figure 7 k La charge est transférée de la lame 694 a à la lame adjacente au noeud 690 a, si bien que la tension aux bornes du moyen capacitif 621 est inversée dans l'intervalle T 20-T 28, comme indiqué sur la Figure 7 m Ainsi, le courant dans l'interrupteur 22 augmente après le temps T 20, mais le courant ne vient pas du moyen inductif 626 a, mais plutôt du moyen capacitif 621, résonant avec l'inducteur 692 a Le courant dans le moyen inductif 626 a augmente plus lentement Egalement dans

l'intervalle suivant immédiatement le temps T 20, le cou-

rant circulant alors dans le moyen inductif 626 b circule à travers le moyen capacitif 623 et le charge, et revient au noeud 10 en circulant à travers la diode 698 b Le moyen capacitif 623 reste chargé lorsque le demi-cycle suivant de résonance est bloqué par la diode 698 b Les impulsions de courant dans le moyen capacitif 28 (s'il est présent) associé au moyen inductif 26 et l'inversion de la tension secondaire sont illustrées par le tracé 764 de la Figure 7 i La tension de sortie alternative souhaitée apparaissant aux bornes du moyen capacitif 28 est illustrée en 770 sur la Figure 7 j La

tension alternative, comme mentionné, peut être appli-

quée à un moyen redresseur pour être transformée en ten-

sion continue Aucun courant significatif ne circule à travers l'enroulement 222 du transformateur 220 dans le mode à cycle d'utilisation de 50 %, comme illustré par

la forme d'onde 758 de la Figure 7 f.

Dans le mode survolteur du dispositif de la Figure 6, dont le fonctionnement est illustré par les formes d'onde de la Figure 8, chaque interrupteur 22 et 24 se ferme plus tôt que TO ou que le temps intermédiaire T 50, et s'ouvre plus tard, de manière à créer un intervalle de chevauchement au cours duquel les deux interrupteurs 22 et 24 sont conducteurs L'intervalle de chevauchement des interrupteurs 22 et 24 est illustré par les tracés 822 de la Figure 8 a et 824 de la Figure 8 c, sur lesquels

les intervalles de chevauchement de conduction sont T 44-

T 56 et T 64-T 36, encadrés par des flèches grasses asso-

ciées aux Figures 8 b et 8 c Pendant ces intervalles, les

enroulements primaires 16 a et 16 b, et les moyens induc-

tifs couplés 626 a et 626 b, ont des courants égaux et

opposés, et tendent à prendre un état de basse impé-

dance En conséquence, le moyen inductif 20 est effecti-

vement connecté aux noeuds 10 et 12 et reçoit toute la

tension de la source En conséquence, le courant à tra-

vers le moyen inductif 20 augmente dans les intervalles de chevauchement T 64-T 36 et T 44-T 56, comme illustré par

le tracé 856 de la Figure 8 e.

Juste avant le temps T 36, les interrupteurs 22 et

24 de la Figure 6 sont fermés ou conducteurs, et le cou-

rant croissant circule à travers le moyen inductif 20 car la tension au noeud 16 c est proche de zéro Les deux moyens capacitifs 621 et 623 sont chargés, les noeuds 690 a et 690 b étant positifs par rapport aux noeuds 694 a et 694 b, respectivement Le courant circulant dans le moyen inductif 20 au temps T 36 se divise de façon égale entre les enroulements primaires 16 a et 16 b Un courant circulant circule à travers le moyen capacitif 28 et

l'enroulement secondaire 18, ce qui entraîne une circu-

lation de courant en boucle comprenant les enroulements primaires 16 a et 16 b, les moyens inductifs 626 a et 626 b, et les interrupteurs 22 et 24, ce qui se manifeste par une partie de courant résonant illustrée sur le tracé

864 de la Figure 8 i, de même que sur les tracés de cou-

rant de contact 852 de la Figure 8 b et 854 de la Figure 8 d. Au temps T 36, l'interrupteur 22 de la Figure 6 s'ouvre Le courant continue de circuler à travers le moyen inductif 626 a, le moyen capacitif 621 et la diode 698 a pour revenir au noeud 10 Comme le moyen capacitif 621 était précédemment chargé par la pleine tension d'alimentation, la tension aux bornes de l'interrupteur 22 est maintenue basse par le moyen capacitif 621 et ne s'accroît pas immédiatement Au lieu de cela, la tension aux bornes de l'interrupteur 22 augmente lentement dans le temps suivant le temps T 36 comme illustré par la

forme d'onde 822 de la Figure 8 a dans l'intervalle T 36-

T 38, alors que le moyen inductif 626 a transfère l'éner-

gie au moyen capacitif La tension au noeud 16 c s'accroit de zéro à une valeur de pointe après le temps T 36, comme illustré par le tracé 860 de la Figure 8 g, alors que la circulation de courant à travers le moyen

inductif 20 rencontre une impédance finie.

Dans l'intervalle T 36-T 44, l'interrupteur 22 de la Figure 6 reste ouvert, et l'interrupteur 24 reste fermé,

si bien que le courant circule à travers le moyen induc-

tif 20, l'enroulement primaire 16 b, le moyen inductif

626 b, et l'interrupteur 24 jusqu'au noeud 12 Cette cir-

culation de courant fait circuler un courant proportion-

nel dans l'enroulement 18 qui peut être appliqué à une charge, illustré par le tracé 862 de la Figure 8 h.

Dans l'intervalle T 36-T 38, le niveau auquel la ten-

sion aux bornes de l'interrupteur 22 de la Figure 6 s'accroît dépend des divers courants et des valeurs des composants, de même que de la tension de la source La tension au noeud 16 c répond à la tension aux bornes de l'interrupteur 22 en raison de l'action des enroulements 16 a et 16 b du transformateur 14, étant formé un peu comme un auto- transformateur grâce à l'état fermé de l'interrupteur 24 et à l'application de courant au noeud 16 c Dans certaines conditions, l'augmentation de la tension au noeud 16 c attribuable à la tension aux bornes de l'interrupteur 22 peut être suffisante pour accroître la tension aux bornes des enroulements 222 et 626 c de façon suffisante pour polariser en sens direct le redresseur en pont 624, de manière à renvoyer ainsi l'énergie à la source La circulation de courant dans cette condition dans l'enroulement 222 est illustrée sur le tracé 858 de la Figure 8 f La circulation de courant dans l'enroulement 222 réduit à son tour le courant à travers le moyen inductif 20 de manière à maintenir

constant le nombre d'ampère-tours du transformateur 220.

Il en résulte une encoche, illustrée en 857, sur le tracé de courant 858 de la Figure 8 e Egalement près du temps T 38, le courant circulant dans l'enroulement 626 c réduit de façon similaire le courant dans l'enroulement

626 b, ce qui réduit l'intensité de charge du condensa-

teur 621 et limite en conséquence la tension de pointe aux bornes de l'interrupteur 22 Cette limitation de la tension de pointe se manifeste par un arrondi de la valeur de pointe 823 de la forme d'onde du tracé 822 de

la Figure 8 a.

Dans l'intervalle T 38-T 44, la tension au noeud 16 c de la Figure 6 est supérieure à celle au noeud 10, alors que le moyen inductif 20 libère l'énergie acquise au

cours de l'intervalle précédent T 64-T 36, et ce dégage-

ment se manifeste par une diminution du courant du moyen inductif illustrée sur le tracé 856 de la Figure 8 e, et

se manifeste également par une augmentation de la ten-

sion au noeud 16 c supérieure à la tension qu'il aurait autrement La tension au noeud 16 c est illustrée par le tracé 860 de la Figure 8 g Au temps T 44, l'interrupteur 22 se ferme L'interrupteur 24 est déjà fermé au temps

T 44, et reste fermé jusqu'au temps suivant T 56 En con-

séquence, il se produit une période de conduction simul-

tanée des interrupteurs, l'enroulement primaire 16 a et 16 b est à nouveau court-circuité, et son impédance chute Cela applique à nouveau la pleine tension de la source aux bornes du moyen inductif 20, ce qui augmente le courant à ses bornes, comme illustré par le tracé 856

de la Figure 8 e, alors que l'énergie totale en augmenta-

tion est stockée dans le moyen inductif en préparation

d'un autre cycle de fonctionnement.

Au temps T 44, avec l'interrupteur 22 de la Figure 6 fermé, la tension aux bornes du moyen capacitif 621 polarise en sens direct la diode 694 a, tandis que la diode 698 a reste polarisée en sens inverse Un circuit résonant est formé, lequel comprend le moyen capacitif 621 et le moyen inductif 692 a de l'inhibiteur 696 a Le

circuit résonant passe par un demi-cycle de résonance.

Le tracé 872 de la Figure 8 k illustre le courant à tra-

vers l'inhibiteur 696 a Ce demi-cycle de résonance a pour effet d'inverser la tension aux bornes du moyen capacitif 621, comme illustré par le tracé 874 de la

Figure 8 m dans l'intervalle T 44-T 50 La tension aux bor-

nes du moyen capacitif 621 au début du demi-cycle de résonance peut être supérieure à la tension de la source existant alors entre les noeuds 10 et 12 Alors que

l'inversion de la tension mentionnée ci-dessus se pour-

suit, la tension au noeud 690 a de la Figure 6 peut avoir tendance à s'élever au-dessus de la tension du noeud 10, grâce à quoi la diode 698 a est conductrice et bloque la tension du moyen capacitif à la tension de la source Un "crochet" 853 sur le tracé 852 de la Figure 8 b est un résultat du demi-cycle de courant 872 de l'inhibiteur de la Figure 8 h. Dans l'intervalle T 44-T 56, le moyen capacitif 28 de la Figure 6 (s'il est présent) se décharge à travers l'enroulement secondaire 18, et se recharge dans la polarité opposée, comme illustré par le tracé 870 de la

Figure 8 j Une partie d'un cycle de résonance de circu-

lation du courant à travers le moyen capacitif 28 est

illustrée par le tracé 864 de la Figure 8 i, et le chan-

gement de tension résultant est illustré par le tracé 870 de la Figure 8 j La circulation de courant résonant dans le moyen capacitif 28 est couplée aux enroulements primaires 16 a et 16 b du transformateur, et résulte en

des parties résonantes de circulation de courant à tra-

vers l'interrupteur 22, illustrées sur le tracé 852 de la Figure 8 b précédant juste le temps T 56 La résonance est due au moyen capacitif 28 et aux moyens inductifs 26, 626 a et 626 b, formant un circuit de résonance LC série. Au temps T 56 de la Figure 7, l'interrupteur 24 de la Figure 6 s'ouvre tandis que l'interrupteur 22 reste

fermé Le demi-cycle s'étendant de T 56 à T 64 va corres-

pondre à celui décrit pour l'intervalle T 36-T 44, et il

n'est pas nécessaire de donner une description plus

détaillée.

Le résultat du fonctionnement en mode survolteur est d'engendrer une tension alternative aux bornes de

sortie 690 et 692 qui est supérieure à celle qui se pro-

duit dans le mode de fonctionnement à cycle d'utilisa-

tion de 50 %.

Il est à noter que les Figures 8 a-8 m concernent une durée dechevauchement coïncidant avec une demi-période d'oscillation du moyen capacitif 28 de la Figure 6 avec le moyen inductif 26, et avec d'autres éléments tels que le moyen inductif 626 La demi-période d'oscillation est illustrée par le tracé 864 sur la Figure 8 i Un champ

continu de durées de chevauchement est possible, s'éten-

dant de zéro à environ 15 * de la durée du cycle global, ou plus La valeur du chevauchement affecte les formes d'onde, par exemple la forme d'onde 870 de la Figure 8 j

pourrait avoir 1 k cycles d'oscillation dans l'inter-

valle T 44-T 56, au lieu d'un demi-cycle comme représenté.

Cela n'affecte pas le fonctionnement global du conver-

tisseur.

Dans le mode dévolteur de fonctionnement du dispo-

sitif de la Figure 6, dont le fonctionnement est expli-

qué en relation avec les Figures 9 a-9 m, les périodes de conduction des interrupteurs 22 et 24 sont séparées par des périodes d'ouverture ou sans courant, encadrées par des flèches grasses associées aux Figures 9 b, au cours desquelles aucun interrupteur n'est conducteur Cela tend à réduire le courant à travers le moyen inductif 20

d'une manière qui abaisse la tension secondaire trans-

formée au-dessous de celle qui serait transformée dans

le mode à cycle d'utilisation de 50 %.

Avant le temps TO dans le mode dévolteur, l'inter-

rupteur 22 de la Figure 6 est fermé, comme indiqué par l'intensité finie du courant de contact illustré par le tracé 952 sur la Figure 9 b, et l'interrupteur 24 est ouvert Le courant en augmentation circule à travers le moyen inductif 20, le moyen inductif couplé 626 a, l'enroulement primaire 16 a, et l'interrupteur 22 Le moyen capacitif 621 est chargé, le noeud 690 a étant positif par rapport au noeud 694 a, et le moyen capacitif 623 maintient le noeud 694 a positif par rapport au noeud

690 b Un courant normal circule en sortant de l'extré-

mité pointée de l'enroulement 18, à travers le moyen inductif 26 et la charge La borne 692 est positive par

rapport à la borne 690.

Au temps TO dans le mode dévolteur, l'interrupteur 22 de la Figure 6 s'ouvre, et l'interrupteur 24 reste non conducteur, comme illustré par les tracés 922 et 924 des Figures 9 a et 9 c, respectivement La tension aux bornes de l'interrupteur 22 s'éloigne de zéro après le temps TO alors que le condensateur 621 est chargé par le courant circulant dans les moyens inductifs 20 (tracé

956 de la Figure 9 e) et 626 a, et également par le cou-

rant provenant de l'énergie représentée par la circula-

tion de courant à travers le moyen inductif 26 (si pré-

sent), couplés à travers le transformateur 14 La ten-

sion aux bornes de l'interrupteur 22 atteint une crête,

illustrée en 921 sur la Figure 9 a, au temps T 70 La ten-

sion aux bornes de l'interrupteur 24, illustrée par le tracé 924 de la Figure 9 c, va également tendre à s' accroître dans l'intervalle T 0-T 70 alors que le cou- rant dans le moyen inductif 20, 956 de la Figure 9 e, commence à se diviser en deux voies, et à circuler à

travers l'enroulement 16 b de même qu'à travers l'enrou-

lement 16 a La partie du courant circulant dans l'enrou-

lement 16 b tend à augmenter la charge sur le condensa-

teur 623 comme le courant circule à travers la diode

698 b en revenant au noeud 10.

Egalement dans l'intervalle T 0-T 70, comme la ten-

sion au noeud 694 a de la Figure 6 s'accroît en raison de la mise en charge du condensateur 621, la tension au noeud 16 c s'accroît également, comme illustré par le tracé 960 de la Figure 9 g La montée de tension au noeud 16 c vers la tension au noeud 10 abaisse la tension aux

bornes du moyen inductif 20 Un accroissement supplémen-

taire de la tension au noeud 16 c au-dessus de la tension au noeud 10 inverse la tension aux bornes du moyen inductif 20, et élève alors cette tension inversée Cela

résulte en une tension accrue aux bornes de l'enroule-

ment 222, grâce à l'action du transformateur La tension accrue aux bornes de l'enroulement 222, ajoutée à la tension aux bornes de l'enroulement 526 c, polarise en sens direct le redresseur en pont 624 et entraîne une conduction, dans l'intervalle TO-T 76, ce qui renvoie l'énergie à la source comme représenté par le tracé 958 de la Figure 9 f Le courant dans le moyen inductif 20

diminue alors que le courant dans l'enroulement 222 aug-

mente, pour des raisons décrites ci-dessus Le courant dans le moyen inductif 20 est réduit à zéro pendant l'intervalle T 70 à T 76 en raison du courant à travers

l'enroulement 222 De cette façon, une partie de l'éner-

gie stockée dans le moyen inductif 20 est transférée par

l'enroulement 222 à la source dans l'intervalle TO-T 76.

Pendant l'intervalle T 70-T 74, la tension aux bornes du condensateur 28 de la Figure 6 (s'il est présent) s'abaisse vers zéro dans un demi- cycle sinusoïdal, comme illustré par le tracé 970 de la Figure 9 j Cela produit

un courant dans l'enroulement 16 b qui charge le conden-

sateur 623, en entraînant un accroissement, illustré en 923 sur la Figure 9 c, de la tension aux bornes de

l'interrupteur 24.

La résonance du condensateur 28 de la Figure 6 (s'il est présent) avec ses éléments inductifs associés dans l'intervalle TO-T 76 fait circuler des courants

résonants à travers diverses voies, évitant les inter-

rupteurs non conducteurs Cette voie peut comprendre l'inhibiteur 696 a, le condensateur 621, les moyens inductifs 626 a et 626 b, les enroulements primaires 16 a

et 16 b, le condensateur 623, et la diode 698 b La ten-

sion aux bornes du condensateur 28 est illustrée par le tracé 970 de la Figure 9 j Les courants résonants

entraînent une crête de résonance de la tension aux bor-

nes de l'interrupteur non conducteur 22, comme illustré en 921 sur la Figure 9 a, et une résonance similaire aux bornes de l'interrupteur 24, comme illustré en 923 sur la Figure 9 c, et entraînent également d'autres effets

résonants La circulation de courant à travers l'enrou-

lement secondaire 18, illustrée par le tracé 962 de la

Figure 9 h, représente les effets résonants.

* Au temps T 76 de la Figure 9, l'interrupteur 24 de la Figure 6 se ferme, alors que l'interrupteur 22 reste ouvert Le condensateur 623 se décharge à travers l'interrupteur 24 et l'inhibiteur 969 b, en créant un courant résonant à travers l'interrupteur 24, illustré

en 925 sur la Figure 9 d Egalement au temps T 76, le cou-

rant commence à circuler à travers l'inducteur 20, comme illustré par le tracé 956 de la Figure 9 e, et à travers l'enroulement primaire 16 b vers le moyen inductif 626 b,

et à travers l'interrupteur 24 vers le noeud 12.

Au temps T 76, l'inducteur 20 a son courant non égal à zéro le plus faible et donc son énergie la plus f ai- ble Du temps T 76 au temps T 86, l'interrupteur 24 reste conducteur, et l'énergie est transférée à la charge Le courant à travers l'inducteur 20 augmente car la tension au noeud 16 c est inférieure à la tension au noeud 10 et l'énergie additionnelle est stockée dans les champs

magnétiques associés à l'inducteur 20 pendant cet inter-

valle Pendant la conduction des interrupteurs, la ten-

sion au noeud 16 c est plus basse qu'au noeud 10 car pen-

dant le temps o les deux interrupteurs sont ouverts, elle est plus haute et la moyenne sur un cycle complet TO-TO doit être effectivement égale à la tension de la source. Dans l'intervalle T 76-T 77 de la Figure 9, après la fermeture de l'interrupteur 24, la tension aux bornes de l'enroulement secondaire 18 s'accroît lentement alors que le condensateur 28 se charge La tension aux bornes du condensateur 28 est illustrée par le tracé 970 de la

Figure 9 j Dans l'intervalle T 76-T 78, la baisse de tens-

ion aux bornes de l'interrupteur 24 est communiquée à l'interrupteur 22 à travers le transformateur 14, et cela peut rendre l'inhibiteur 696 a conducteur, comme illustré par le tracé 975 de la Figure 9 k, afin de

décharger partiellement le condensateur 621 à la nou-

velle tension.

Au temps T 86 de la Figure 9, l'interrupteur 24 de

la Figure 6 s'ouvre, et l'interrupteur 22 reste ouvert.

La tension aux bornes de l'interrupteur 24 s'élève pro-

gressivement depuis zéro, alors que le courant circulant précédemment à travers l'interrupteur 24 est dérivé pour circuler à travers le condensateur 623 et la diode 698 b, en déchargeant d'abord le condensateur, puis en le rechargeant dans la polarité opposée Comme la tension de l'interrupteur 24 s'élève vers une valeur maximale, comme expliqué en relation avec l'interrupteur 22, la tension s'accroît au noeud 16 c, de même qu'aux bornes de l'interrupteur 22 Cela fait prendre au condensateur 621 une charge additionnelle et une plus haute tension, comme illustré après le temps T 86 sur le tracé 974 de la

Figure 9 m.

Le fonctionnement du dispositif de la Figure 6 dans l'intervalle T 86-T 92 correspond à celui de l'intervalle

TO-T 76, et sera compris d'après la description ci-

dessus. Les moyens inductifs couplés 626 a et 626 b de la

Figure 6 sont montés en série avec les enroulements pri-

maires 16 a et 16 b, respectivement, du transformateur 14.

Cela modifie peu le fonctionnement du dispositif de la Figure 6 si les moyens inductifs couplés 626 a et 626 b sont sur les côtés à prise centrale des enroulements primaires au lieu d'être sur les côtés opposés à la prise centrale 16 c, bien que les formes d'onde pendant le fonctionnement apparaîtront légèrement différentes de celles illustrées sur les Figures 7, 8 et 9 Une fois connectés de cette façon, les enroulements couplés 626 a et 626 b prennent l'aspect général des enroulements 526 a et 526 b de la Figure 5 L'équivalence de ces différentes connexions est claire, et l'équivalence des enroulements

couplés magnétiquement 526 c et 626 c est claire égale-

ment En réalité, on peut utiliser soit l'un soit les deux des ensembles de moyens inductifs 526, 626 De même, dans le dispositif de la Figure 6, les moyens inductifs 626 a et 626 b peuvent ne pas être couplés, dans quel cas le fonctionnement est essentiellement le même que celui décrit, mais une plus grande tension de crête

peut apparaître aux bornes des interrupteurs 22 et 24.

La puissance des convertisseurs décrits est élevée en partie parce que les interrupteurs, à la fermeture, ont des circulations de courant faible ou zéro, comme

illustré par exemple par le courant à travers l'inter-

rupteur 22 au temps T 92 de la Figure 9 b Comme illustré

sur la Figure 9 b, le courant semble monter instantané-

ment mais cela est dû à l'échelle de la figure En réa-

lité, le courant dans l'interrupteur 22 est attribuable aux effets résonants qui commencent au courant zéro parce que le courant peut seulement venir des moyens inductifs 692 a et/ou 626 a de la Figure 6, tous deux ayant un courant essentiellement zéro à la fermeture A l'ouverture de l'interrupteur 22, la tension aux bornes de l'interrupteur est maintenue proche de zéro par le condensateur 621 et par la conduction de la diode 698 a

pendant un temps suffisant pour permettre à l'interrup-

teur de devenir parfaitement non conducteur Le produit de la tension d'interrupteur multipliée par le courant

d'interrupteur est par conséquent faible à la fois pen-

dant la fermeture et l'ouverture, ce qui entraîne une faible dissipation de puissance dans l'interrupteur et

donc une grande puissance du circuit.

Dans le contexte dans lequel un moyen redresseur est connecté au condensateur 28, les caractéristiques du

convertisseur présentent d'autres avantages de rende-

ment En particulier, la tension de sortie est filtrée par le condensateur 28, le moyen inductif 26 et les

moyens inductifs 626, si bien que les inversions de ten-

sion aux bornes du moyen redresseur se produisent lente-

ment, ce qui laisse au redresseur le temps de se réta-

blir de l'état de conduction avant que d'importantes tensions inverses ne soient appliquées, ce qui réduit ainsi les pertes attribuables à la fermeture et à

l'ouverture du moyen redresseur.

La description du fonctionnement du dispositif de

la Figure 6 en relation avec les Figures 7, 8 et 9 se

réfère aux temps de cycle TO-TO Un mode de fonctionne-

ment préféré est le mode à fréquence constante, dans lequel les temps TOTO illustrés sur les Figures 7, 8 et 9 ont une durée égale parmi les modes à cycle d'utilisa- tion de 50 %, survolteur et dévolteur Cependant, il peut également fonctionner avec une fréquence variable, ce qui peut être réalisé par exemple en fixant les durées de fermeture des interrupteurs 22 et 24, et en faisant varier la fréquence de fonctionnement de manière

à modifier le temps du cycle total Cela peut être com-

pris en considérant une fréquence à laquelle les pério-

des de fermeture fixées des interrupteurs 22 et 24 sont contiguës, c'està-dire que la commutation de conduction d'un interrupteur à l'autre se produit essentiellement simultanément Si la fréquence est diminuée, le temps du cycle devient plus long, grâce à quoi les deux durées fixées de conduction des interrupteurs sont, à elles deux, inférieures au temps du cycle total; il doit donc y avoir des périodes de temps au cours desquelles les deux interrupteurs sont ouverts, ce qui correspond au mode de fonctionnement dévolteur Inversement, si la fréquence est augmentée par rapport à l'état du cycle d'utilisation de 50 %, avec des durées de fermeture fixées, le temps du cycle devient plus court, et il doit se produire des périodes de conduction simultanée, ce qui correspond au mode survolteur Bien sûr, le point de

fonctionnement normal peut être soit dans le mode sur-

volteur soit dans le mode dévolteur, avec un domaine de fonctionnement qui est limité à ce mode, sans incursions dans le mode à cycle d'utilisation de 50 % ou dans

l'autre mode.

On peut modifier le dispositif de la Figure 6 en supprimant l'enroulement 222 du transformateur 220, l'enroulement 626 c de l'ensemble de moyens inductifs couplés 626, et le redresseur 624 On peut aussi le modifier en connectant un moyen inductif couplé 526 comme cela était précédemment représenté sur la Figure 6 Soit le moyen inductif 626 ou 526 soit les deux avec ou sans l'enroulement 526 a, 626 c et le redresseur 526 et

624 peuvent faire partie du circuit de la Figure 6.

La Figure 10 illustre un dispositif de commande

simple qui peut être utilisé pour commander les inter-

rupteurs 22 et 24 dans un fonctionnement à fréquence

fixe Sur la Figure 10, un circuit modulateur d'impul-

sions en largeur (PWM) 1010 tel que ceux utilisés dans les circuits intégrés des types 1524, 1525 ou 1526

fabriqués par Silicon General (Garden Grove, Califor-

nie), engendre deux signaux de sortie A et B ayant des temps d'impulsions variables en réponse à un signal de commande appliqué au terminal d'entrée 1016 Les signaux

de sortie A et B sont identiques sauf qu'ils sont déca-

lés dans le temps l'un par rapport à l'autre d'un demi-

cycle, c'est-à-dire de la moitié de l'intervalle de

temps TO-TO Les impulsions A et B sont appliquées sépa-

rément à des dispositifs d'étalement d'impulsions 1012 et 1014 qui pourraient être aussi simples qu'une paire de multivibrateurs monostables déclenchés par flanc d'impulsion descendant et/ou un circuit logique "OU" à diode pour ajouter chaque sortie d'une position à la

sortie correspondante du modulateur d'impulsions en lar-

geur (PWM) Les dispositifs d'étalement d'impulsions 1012 et 1014 peuvent être commandés par leurs valeurs de

composants propres ou par des signaux de commande appli-

qués à leurs entrées de commande 1022, 1014, respective-

ment Dans un mode de réalisation de l'invention fonc-

tionnant à une fréquence de répétition d'impulsions de l'ordre de 50 k Hz (durée de cycle de 20 ps, demi-cycle de 10 ps), chaque dispositif d'étalement d'impulsions a

réalisé un étalement de 10 * environ ( 1 ps sur 10 ps).

On connaît et on peut utiliser de nombreux procédés éla-

borés destinés à engendrer des signaux de déclenchement

pour interrupteurs d'alimentation.

En particulier, on peut utiliser un système de rétroaction à boucle fermée, comme cela est bien connu dans la technique, dans lequel la tension (ou courant) de sortie de la structure commandée (l'inverseur ou le convertisseur des Figures 1, 2, 5 ou 6) est détectée et comparée avec une tension (ou courant) de référence pour engendrer un signal d'erreur, et le signal d'erreur est appliqué à contre-réaction pour commander la fréquence

de fonctionnement ou pour commander la durée de ferme-

ture dans le mode à fréquence fixe, par exemple à l'appliquant à la borne d'entrée 1016 du modulateur 1010 de la Figure 10 La durée de l'étalement des impulsions peut être également commandée par une autre boucle détectant des changements de la tension de la source et couplant les changements, modifiés de façon appropriée, aux entrées de commande 1022 et 1024 du dispositif

d'étalement, ce qui permet d'obtenir un système de com-

mande adaptative ou à action directe Les détails d'une telle commande à rétroaction font partie de la technique

classique et ne seront pas traités plus amplement.

La Figure lia illustre un transformateur 1100 avec un noyau magnétique en U 1112 et une pièce d'extrémité en I 1114 Un enroulement primaire 1116 est enroulé sur

la première banche du noyau, et un enroulement secon-

daire 1118 est enroulé sur l'autre branche Cette struc-

ture est couplée moins fermement qu'un transformateur dans lequel les deux enroulements primaire et secondaire

sont enroulés sur la même branche, et a donc une impor-

tante valeur d'inductance de fuite La Figure lic est une représentation schématique de la Figure lia Sur la Figure 11 c, un transformateur idéal 1120 représente le couplage entre les enroulements 1116 et 1118, et un

moyen inductif ou enroulement 1122 représente l'induc-

tance de fuite La valeur d'inductance de fuite peut être régulée en enroulant une partie de l'enroulement

primaire sur la même branche que l'enroulement secon-

daire, comme illustré par les parties 1116 a et 1116 b de

l'enroulement primaire de la Figure llb.

D'autres modes de réalisation de l'invention seront

évidents pour les spécialistes de la technique En par-

ticulier, des moyens inductifs séparés peuvent être enroulés sur le même noyau, par exemple les moyens inductifs 626 a et 626 b de la Figure 6 peuvent être enroulés soit séparément, soit de préférence sur le même

noyau, puisque leur conduction alternée règle la magné-

tisation, si bien qu'il faut un noyau plus petit que si des noyaux séparés étaient utilisés On peut utiliser des noyaux magnétiques U-U au lieu des noyaux U-I du dispositif de la Figure 11, et d'autres configurations

d'enroulement formant une inductance de fuite sont pos-

sibles, par exemple en enroulant une partie de l'enrou-

lement secondaire sur la même branche du noyau que l'enroulement primaire, ou en enroulant des parties des deux enroulements primaire et secondaire sur chacune des

deux branches du noyau.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Convertisseur de puissance pour convertir, en un courant alternatif, la tension continue d'une source de tension continue comprenant des premier ( 10) et second ( 12) pôles entre lesquels ladite tension continue est engendrée, comprenant: un premier transformateur ( 14) comprenant un enroulement primaire ( 16) et un enroulement secondaire ( 18), l'enroulement primaire comprenant des première ( 16 a) et seconde ( 16 b) parties et une prise centrale ( 16 c, 598) connectée entre ces parties, l'enroulement primaire ( 16) étant couplé magnétiquement à l'enroulement secondaire; un premier moyen inductif ( 20) connecté à la prise centrale ( 16 c, 598) et au premier pôle ( 10) de la source de tension continue; des premier ( 22) et second ( 24) interrupteurs commandables connectés aux extrémités des première ( 16 a) et seconde ( 16 b) parties de l'enroulement primaire ( 16), respectivement, à l'opposé du premier moyen inductif ( 20), et connectés également au second pôle ( 12) de la source de tension continue pour permettre, lorsque le premier interrupteur ( 22) est conducteur et le second interrupteur ( 24) n'est pas conducteur, une circulation du courant à travers le premier moyen inductif ( 20) et la première partie ( 16 a) de l'enroulement primaire du premier transformateur ( 14) et pour permettre, lorsque le second interrupteur ( 24) est conducteur et le premier interrupteur ( 22) n'est pas conducteur, une circulation du courant à travers le premier moyen inductif ( 20) et la seconde partie ( 16 b) de l'enroulement primaire du premier transformateur ( 14), et pour court-circuiter l'enroulement primaire ( 16) lorsque les deux premier ( 22) et second ( 24) interrupteurs sont conducteurs de manière à appliquer ainsi la tension continue aux bornes du premier moyen inductif ( 20) et pour supprimer du premier moyen inductif ( 20) la tension d'excitation lorsque les deux premier ( 22) et second ( 24) interrupteurs ne sont pas conducteurs; et un moyen de commande (figure 10) connecté aux interrupteurs ( 22, 24) pour faire fonctionner de façon cyclique lesdits interrupteurs ( 22, 24) dans au moins l'un de premier, second et troisième modes de fonctionnement, chacun des premier, second et troisième modes de fonctionnement assurant au cours de chaque cycle de fonctionnement une période de conduction et une période d'absence de conduction de chacun des premier et second interrupteurs, (a) les périodes de conduction et d'absence de conduction ayant une durée égale dans le cas du premier mode de fonctionnement, grâce à quoi les premier et second interrupteurs établissent une conduction de façon alternée, et un courant circule continuellement à travers le premier moyen inductif, et la tension alternative produite aux bornes de l'enroulement secondaire présente une relation d'amplitude particulière vis-à-vis de la tension continue, (b) lesdites périodes de conduction ayant une durée plus grande que les périodes d'absence de conduction dans le cas du second mode de fonctionnement, grâce à quoi les périodes de conduction de chacun des premier et second interrupteurs alternent avec des périodes de conduction simultanées des deux premier et second interrupteurs, ce qui court-circuite l'enroulement primaire de manière à tendre ainsi à augmenter la circulation de courant à travers le premier moyen inductif, -et la tension alternative produite aux bornes de l'enroulement secondaire présente une amplitude plus grande par rapport à la tension continue que celle fournie par ladite relation particulière; et (c) lesdites périodes d'absence de conduction ayant une durée plus grande que les périodes de conduction dans le cas du troisième mode de fonctionnement, grâce à quoi les périodes de conduction de chacun des premier et second interrupteurs alternent avec des périodes d'absence de conduction des premier et second interrupteurs, ce qui ouvre le circuit de l'enroulement primaire de manière à tendre ainsi à diminuer la circulation du courant à travers le premier moyen inductif, et la tension alternative produite aux bornes de l'enroulement secondaire présente une amplitude plus faible par rapport à la tension continue que celle fournie par

ladite relation particulière.

2 Convertisseur selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen capacitif ( 28) connecté en série avec le second moyen inductif ( 26) pour former un 4 r 3 circuit série, ce circuit série étant connecté aux bornes

de l'enroulement secondaire ( 18).

3 Convertisseur selon la revendication 2, comprenant en outre un moyen redresseur ( 8) connecté aux bornes du moyen capacitif ( 28) pour redresser la tension alternative de manière à produire une tension de sortie continue. 4 Convertisseur selon la revendication 2, dans lequel au moins-l'un du, moyen capacitif ( 28)etdu second moyen inductif ( 26) est constitué par l'impédance inhérente

du premier transformateur ( 14).

Convertisseur selon la revendication 4, dans lequel le second moyen inductif ( 26) est formé par

l'inductance de fuite du premier transformateur ( 14).

6 Convertisseur selon la revendication 3, dans lequel le moyen redresseur ( 8) comprend un redresseur en

pont ( 38, 40, 42, 44).

7 Convertisseur selon la revendication 1, comprenant en outre des premier ( 21) et second ( 23) moyens capacitifs connectés aux bornes des premier ( 22) et second

( 24) interrupteurs, respectivement.

8 Convertisseur selon la revendication 1, comprenant en outre: un autre enroulement ( 222) connecté au premier moyen inductif ( 20); un moyen à conduction unidirectionnelle ( 224, 524, 624) monté en série avec ledit autre enroulement ( 222) pour former un circuit de blocage; et des moyens (conducteurs) pour connecter le circuit de blocage aux bornes de la source de tension continue, grâce à quoi l'énergie stockée dans le premier moyen inductif peut être renvoyée à la source de tension continue pendant les périodes au cours desquelles les premier ( 22) et second ( 24) interrupteurs sont tous deux non- conducteurs

dans le cas du troisième mode de fonctionnement.

9 Convertisseur selon la revendication 5, dans lequel le premier transformateur comprend un noyau ( 17, 112) comprenant des première et seconde branches magnétiques, un des enroulements primaire et secondaire étant enroulé sur la première branche et l'autre de ces enroulements primaire et secondaire étant enroulé au moins

partiellement sur la seconde branche.

Convertisseur selon la revendication 1, comprenant en outre des second ( 526 a) et troisième ( 526 b) moyens inductifs connectés à la prise centrale ( 598) et connectés aussi en série avec les première ( 16 a) et seconde ( 16 b) parties, respectivement, de l'enroulement primaire

( 16) du premier transformateur ( 14).

11 Convertisseur selon la revendication 10, dans lequel les second ( 526 a) et troisième ( 526 b) moyens

inductifs sont couplés magnétiquement.

12 Convertisseur selon la revendication 11, comprenant en outre un troisième enroulement ( 526 c) couplé magnétiquement aux second ( 526 a) et troisième ( 526 b) moyens inductifs. 13 Convertisseur selon la revendication 12, comprenant en outre un moyen redresseur ( 524) couplé au

troisième enroulement ( 526 c).

14 Convertisseur selon la revendication 13, comprenant en outre un quatrième enroulement ( 222) couplé

en transformateur au premier moyen inductif ( 20).

Convertisseur selon la revendication 14, comprenant en outre des moyens (conducteurs) pour connecter le quatrième enroulement et le moyen redresseur aux bornes

de la source de tension continue.

16 Convertisseur selon la revendication 1, dans lequel le premier moyen inductif ( 20) comprend

l'enroulement primaire d'un second transformateur ( 220).

17 Convertisseur selon la revendication 16, dans lequel le second transformateur ( 220) comprend un

enroulement secondaire ( 222).

18 Convertisseur selon la revendication 17, comprenant en outre un moyen redresseur ( 224, 524, 624) connectant l'enroulement secondaire ( 222) du second transformateur ( 220) aux bornes de la source de courant continu. 19 Convertisseur selon la revendication 18, comprenant en outre des second ( 526 a, 626 a) et troisième ( 526 b, 626 b) moyens inductifs montés en série avec les première ( 16 a) et seconde ( 16 b) parties, respectivement, de

l'enroulement primaire ( 16) du premier transformateur ( 14).

Convertisseur selon la revendication 19, comprenant en outre: un premier moyen capacitif ( 621) connecté au premier interrupteur ( 22) et au second moyen inductif, respectivement, pour recevoir le courant du second moyen inductif pendant au moins certains intervalles au cours desquels le premier interrupteur ( 22) est ouvert; un premier moyen ( 698 a) de conduction unidirectionnelle de courant connecté au premier moyen capacitif ( 621) et à la source de tension continue ( 10) pour permettre une demi-période de résonance du premier moyen capacitif ( 621) avec au moins le second moyen inductif ( 626 a); un second moyen capacitif ( 623); et un second moyen ( 698 b) de conduction unidirectionnelle de courant connecté au second moyen capacitif ( 623) et à la source de tension continue ( 10) pour permettre une demi-période de résonance du second moyen capacitif ( 623) avec au moins le troisième moyen

capacitif ( 626 b).

21 Convertisseur selon la revendication 20, comprenant en outre un moyen d'inhibition connecté au premier moyen capacitif ( 621) et au premier interrupteur ( 22), ce moyen d'inhibition comprenant un quatrième moyen inductif ( 692 a) monté en série avec le troisième moyen ( 694 a) de conduction unidirectionnelle de courant pour former, lorsque le premier interrupteur ( 22) passe de -47 l'état ouvert à l'état fermé alors qu'une charge existe sur le premier moyen capacitif ( 621), un circuit résonant comprenant le quatrième moyen inductif ( 692 a) et le premier

moyen capacitif ( 621).