FR2821215A1 - Dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur a grille isolee, de fort courant, de tres fort courant, et commutateur/interrupteur d'impulsions - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de commande d'un commutateur/ interrupteur d'impulsions (2) à grille (s) isolée (s) de fort et très fort courant dans un circuit de charge (6). Selon l'invention, le dispositif comporte des moyens de mise en conduction (36) avec un circuit de commande pour prélever du circuit de charge (6), l'énergie électrique de mise en conduction du commutateur/ interrupteur (2) à l'aide de moyens écrêteurs (43). Applications à la réalisation de commutateurs/ interrupteurs, convertisseurs d'énergie électrique, à haute et très haute tension, aux alimentations électriques asymétriques et symétriques. Fabrication de composants électroniques. Applications utilisant la technique matricielle high-busbar.
Description
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DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN COMMUTATEUR/INTERRUPTEUR A GRILLE ISOLEE, DE
FORT COURANT, DE TRES FORT COURANT, ET COMMUTATEUR/INTERRUPTEUR D'IMPULSIONS
COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF DESCRIPTION Domaine technique
La présente invention se rapporte à un dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur à grille isolée pour la commutation d'impulsions de fort courant, de très fort courant, éventuellement de haute tension, de très haute tension et de très faible durée.
FORT COURANT, DE TRES FORT COURANT, ET COMMUTATEUR/INTERRUPTEUR D'IMPULSIONS
COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF DESCRIPTION Domaine technique
La présente invention se rapporte à un dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur à grille isolée pour la commutation d'impulsions de fort courant, de très fort courant, éventuellement de haute tension, de très haute tension et de très faible durée.
On entend par haute tension et fort courant, une tension allant de quelques dizaines de volts à quelques dizaines de milliers de volts et un courant allant de quelques dizaines d'ampères à quelques milliers d'ampères.
On entend par très haute tension et très fort courant, une tension allant de quelques dizaines de milliers de volts à quelques centaines de milliers de volts et un courant allant de quelques milliers d'ampères à quelques centaines de milliers d'ampères.
Par très faibles durées, on entend des durées de l'ordre de quelques nanosecondes à quelques centaines de nanosecondes.
L'invention s'applique en particulier à la réalisation de commutateurs/interrupteurs dans lesquels ces dispositifs de commande permettent la mise en conduction d'un nombre important d'étages montés soit en série, soit en parallèle, soit en série et en parallèle, et constitués d'un grand nombre de composants à grille (s) isolée (s), associés éventuellement à d'autres composants, branchés en parallèle et/ou en série, pour la commutation d'impulsions de haute tension, de très haute tension, de fort courant, de très fort courant et de très faible durée.
L'invention concerne notamment la commande de commutateurs/interrupteurs commandés en tension, c'est à dire qui comporte des transistors ou organes de commutation de puissance à
commande par grille (s) isolée (s). u a à i Il Il 1 1-
commande par grille (s) isolée (s). u a à i Il Il 1 1-
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Un autre objet de la présente invention est de fournir et de fabriquer de nouveaux composants à grille (s) isolée (s) comportant dans leurs circuits principaux à effet de champ des moyens écrêteurs.
Un autre objet de la présente invention est de proposer et de définir la technique matricielle high-busbar de commutation à énergie répartie, la connectique et la mise en oeuvre de type high-busbar associée et adaptée, dans l'association soit en parallèle, soit en série, soit en série et en parallèle d'une pluralité de composants ou d'ensemble de composants constitués d'éléments actifs et/ou passifs.
Etat de la technique antérieure
Les dispositifs de commande de commutateurs/interrupteurs d'impulsions comportent de façon connue d'une part, des moyens de mise en conduction du commutateur/interrupteur et d'autre part, des moyens dits de blocage, généralement actifs, qui mettent fin à la conduction du commutateur/interrupteur.
Les dispositifs de commande de commutateurs/interrupteurs d'impulsions comportent de façon connue d'une part, des moyens de mise en conduction du commutateur/interrupteur et d'autre part, des moyens dits de blocage, généralement actifs, qui mettent fin à la conduction du commutateur/interrupteur.
On peut se reporter à ce sujet à la figure 1.
Le montage représenté schématiquement à la figure 1 comporte un commutateur/interrupteur 2 à grille isolée.
Ce commutateur/interrupteur est équipé par exemple d'un transistor de type MOS (Métal-Oxyde-Semi-Conducteur) avec la référence 4.
Le commutateur/interrupteur 2 a la fonction d'un interrupteur/ commutateur pour faire circuler un courant dans le circuit 6 qui comporte une charge 8 et un réservoir d'énergie électrique 10 formé par un ou plusieurs condensateurs (ou inductances).
Ce montage est prévu pour faire passer dans la charge 8 des impulsions brèves de fort courant.
Ainsi, lorsque le commutateur/interrupteur de puissance 2 est mis en conduction et se comporte comme un interrupteur fermé, des charges accumulées dans le réservoir d'énergie 10 viennent s'écouler rapidement dans la charge 8.
Le réservoir d'énergie 10 et la charge 8 sont montés en série dans un circuit qui est relié aux bornes 12 et 14 du commutateur/interrupteur de puissance 2, ces bornes correspondent respectivement au drain 12 et à
1 1 A A la source 14 du transistor 4.
1 1 A A la source 14 du transistor 4.
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Sur la figure 1, sont représentées et modélisées également des capacités internes du commutateur/interrupteur de puissance 2.
Une capacité 16 relie le drain 12 et la source 14 du transistor 4.
Des capacités 18 et 20 relient respectivement le drain 12 et la source 14 à la grille 23 du transistor 4 supposé idéal dans cette représentation.
Un dispositif de commande 24 du commutateur/interrupteur de puissance 2 comporte d'une part des moyens de mise en conduction composés essentiellement d'une source d'énergie 26, d'un condensateur 28 et d'un interrupteur 30, et d'autre part, des moyens dits de blocage comportant un interrupteur 32.
Les moyens de mise en conduction et les moyens de blocage sont reliés en parallèle à l'électrode de commande 22 (et à la grille 23, par l'intermédiaire d'une résistance de grille 34), et à la source 14 du commutateur/interrupteur 2.
Lorsque l'interrupteur 30 se ferme, l'interrupteur 32 étant ouvert, la source d'énergie 26 en parallèle avec le condensateur 28 permet de faire circuler un courant de grille dans la résistance 34 qui vient charger le condensateur de grille 20 aux bornes duquel apparaît une tension de grille qui provoque la mise en conduction du transistor 4.
Les condensateurs 18 et 16 se déchargent alors dans le transistor 4.
A l'inverse, lorsque l'interrupteur 30 est ouvert et l'interrupteur 32 fermé, le condensateur 20 se décharge à travers la résistance 34.
Le transistor 4 passe alors dans un état bloqué où il n'est plus conducteur.
Un tel dispositif montre rapidement ses limites dans des applications où l'on souhaite fournir des impulsions de fort courant et à fortiori de très fort courant et de très faible durée.
La mise en conduction rapide d'un transistor à grille isolée nécessite un fort courant de commande pour charger sa grille (effet capacitif).
A titre d'exemple, pour la mise en conduction d'un transistor du type IRF 840 ou de type STP9NB50 après un temps de réponse de quelques nanosecondes, il faut fournir une impulsion de courant à la grille d'environ trois ampères.
Ainsi, dans un commutateur/interrupteur susceptible de fournir des impulsions brèves de fort courant, de très fort courant, de haute tension,
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de très haute tension et qui comporte par exemple une soixantaine de ces transistors mis en parallèle, il faut fournir un courant total de commande de valeur proche de 180 ampères ou encore dans le cas d'une association de n soixantaines de ces transistors en parallèle il faut fournir un courant total de commande d'environ n fois 180 ampères.
Ainsi lorsque l'on souhaite commander plusieurs transistors à grille isolée en parallèle, le dispositif de commande nécessite une source d'énergie auxiliaire, un interrupteur rapide de commande à fort courant et un circuit électrique caractérisé par de très faibles valeurs d'inductances parasites.
En se reportant encore à l'exemple de la figure 1, une telle source d'énergie auxiliaire est réalisée par le condensateur 18.
La source 26 vient charger le condensateur 28, puis, quand l'interrupteur 30 est fermé, le condensateur 28 fournit l'énergie de grille (s) 23 nécessaire à la commande du/des transistors 4.
Lorsque le nombre de transistors est important dans le cas de fort courant, il est nécessaire de disposer d'un réservoir d'énergie de commande suffisant associé à des circuits électriques ayant une inductance très faible.
Ceci impose l'usage de batteries de condensateurs de forte capacité ainsi que des pistes conductrices de distribution de l'énergie, suffisamment dimensionnées.
Ces composants volumineux supplémentaires sont d'un coût élevé et ne permettent pas d'obtenir un dispositif dont la compacité est compatible avec une réalisation rationelle intégrée et fonctionnelle.
Un autre problème qui se pose pour la commande d'un grand nombre de transistors reliés en parallèle, est celui d'une bonne répartition de l'énergie de commande de chaque grille 23 des différents transistors 4 à grille (s) isolée (s) formant le commutateur/interrupteur 2, d'une bonne répartition des courants et tensions aux bornes du circuit principal des différents transistors 4, et d'une bonne répartition de l'énergie de commutation dans chaque composant 4.
Les transistors doivent en effet être commandés simultanément.
Le dispositif de commande doit donc être capable de fournir des tensions de grilles identiques, simultanées et synchrones ; c'est à dire avec une
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dispersion de temps de l'ordre de la nanoseconde.
Pour permettre un établissement rapide d'un courant de grille circulant dans les résistances de grilles 34, les inductances parasites de câblage en série avec chacune des grilles de chaque transistor doivent être minimisées.
Par exemple, il est souhaitable de ne pas dépasser une valeur maximale de 29 nH pour l'inductance de câblage de chaque composant afin d'obtenir des caractéristiques de commutation acceptables.
Dans le cas de l'exemple précédent de la mise en parallèle d'une soixantaine de transistors du type IRF 840 ou STP9NB50 ou similaires, il est très difficile de générer un courant impulsionnel total de grille d'environ 180 A ou de n fois 180A et de le distribuer correctement à l'ensemble des grilles.
En effet, l'inductance équivalente de l'électrode de commande 22 de l'ensemble des transistors 4 doit être très faible (quelques nH) pour obtenir des impulsions de commande les plus rapides possibles au niveau de chaque grille 23 de chaque transistor 4.
Une solution pourrait être envisagée en implantant les différents transistors à grille isolée de manière circulaire, le dispositif de commande étant alors placé au centre.
Une telle méthode, connue pour les transistors bipolaires, permet une circulation radiale des courants de commande et de puissance avec une inductance équivalente faible.
Une telle structure n'est cependant pas adaptée pour la mise en série et en parallèle d'un grand nombre de transistors à grille isolée car les interconnexions entre les différents composants disposés circulairement sont délicates à mettre en oeuvre et le volume de l'ensemble devient très important.
Une solution pourrait être envisagée en implantant des groupes en série composés d'une trentaine de transistors à grilles isolées associés en parallèle, par exemple sur des circuits imprimés de dimensions réduites et inférieure à 290 mm de large et équipés de leurs systèmes de commande.
Une telle structure n'est cependant pas adaptée et rationnelle pour la mise en parallèle et en série d'un très grand nombre de transistors à
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grille isolée car les interconnexions entre les différents circuits imprimés de faibles dimensions sont délicates à mettre en oeuvre et le nombre de groupes fonctionnant en parallèles limités, le volume de l'ensemble devient très important et la fiabilité de l'ensemble se trouve alors très fortement affectée.
La présente invention a donc pour objet de proposer un dispositif de commande susceptible de commander un commutateur/interrupteur de puissance de fort et très fort courant qui comporte un très grand nombre de transistors associés soit en série pour augmenter la tension nominale de fonctionnement, soit associés en parallèle pour augmenter la valeur nominale du courant commuté, soit associés en série et en parallèle pour augmenter à la fois respectivement la tension nominale de fonctionnement et le courant nominal de fonctionnement.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un commutateur/interrupteur capable de commuter des impulsions de fort courant, de très fort courant et de très faible durée et qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un commutateur/interrupteur qui soit à la fois très fiable, compact, fonctionnel et opérationnel.
Un autre objet de la présente invention est de fournir les éléments de commande des commutateurs/interrupteurs réalisés à partir de cette même invention.
Un autre objet de la présente invention est de fournir et de fabriquer de nouveaux composants à grille isolée et comportant, dans leurs circuits principaux 38 à effet de champ, des moyens écrêteurs 43 permettant de réaliser avantageusement une commutation sous une tension réduite par rapport à la tension admissible aux bornes du circuit principal.
Ce nouveau composant électronique à grille isolée ainsi crée, par association des éléments 38 et 43, de performance accrue par rapport à l'utilisation de l'élément 38 seul, permet ici de commander un très grand nombre (pluralité) de transistors ou de composants à grille (s) isolée (s).
Un autre objet de la présente invention est de proposer et de définir
une nouvelle Technique matricielle (appelée high-busbar) de
une nouvelle Technique matricielle (appelée high-busbar) de
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commutation à énergie répartie et de sa connectique et mise en oeuvre de type high-busbar associée, dans l'association soit en parallèle, soit en série, soit en série et en parallèle d'un grand nombre de composants ou d'ensemble de composants constitués d'éléments actifs et/ou passifs.
La Technique matricielle de commutation à énergie répartie est définie et nommée dans l'ensemble de la description par la technique dite high-busbar.
Celle-ci comporte n lignes de transistors constituées de m groupes (association en parallèle) et n colonnes de transistors (association en série des m groupes), chaque colonne véhiculant une fraction identique du courant total principal de l'interrupteur/commutateur de puissance ainsi réalisé conformément à la présente invention.
Exposé de l'invention
Pour atteindre ces objectifs, l'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur à grille isolée pour la commutation d'impulsions de fort courant, de très fort courant et de très faible durée dans un circuit dit de charge, comportant des moyens de mise en conduction du commutateur/interrupteur 2 et des moyens dits de blocage du commutateur/interrupteur 2.
Pour atteindre ces objectifs, l'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur à grille isolée pour la commutation d'impulsions de fort courant, de très fort courant et de très faible durée dans un circuit dit de charge, comportant des moyens de mise en conduction du commutateur/interrupteur 2 et des moyens dits de blocage du commutateur/interrupteur 2.
Selon l'invention, les moyens de mise en conduction comportent un circuit de commande pour générer, à partir de l'énergie du circuit de charge du commutateur/interrupteur de puissance 2, l'énergie (courants et tensions) de mise en conduction du commutateur/interrupteur 2.
Le circuit de commande comporte, par exemple, au moins un interrupteur/commutateur 38 dit de commande, connecté entre une électrode de commande 22 et une première électrode principale 12 du commutateur/interrupteur de puissance, la première électrode principale 12 étant reliée à un potentiel supérieur à celui d'une seconde électrode principale 14 dans le circuit de charge 6 de la charge 8.
Dans la suite du texte et par extension, on appellera l'interrupteur /commutateur de commande 38, interrupteur de commande 38.
Ainsi l'énergie de commande du commutateur/interrupteur 2 de
t de ch 1-, i puissance est générée à partir du circuit principal de charge 6 du
t de ch 1-, i puissance est générée à partir du circuit principal de charge 6 du
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commutateur/interrupteur 2 qui comporte de toute façon un important réservoir d'énergie électrique (inductif et/ou capacitif) pour fournir l'énergie totale dans la charge 8, énergie aussi stockée dans les capacités parasites du transistor 4 et du montage.
Le commutateur/interrupteur de puissance 2 comporte un ou plusieurs transistors 4 à grille isolée 23, c'est à dire commandés en tension. Il est possible d'utiliser des transistors à effet de champ à grille métallique isolée de type MOS par exemple (MetaI-Oxyde-Semi- conductor) ou des transistors bipolaires à grille isolée du type IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ou tous autres composants à commande par grille (s) isolée (s). La première et la seconde électrode principale et l'électrode de commande correspondent respectivement au drain 12, à la source 14 et à la grille 23 du ou des transistors 4.
Dans la suite du texte et par extension, on entend par drain aussi bien l'électrode principale positive d'un transistor de type MOS canal N que le collecteur d'un transistor bipolaire NPN à grille isolée (IGBT) ou l'électrode positive de tous autres composants à grille (s) isolée (s).
Parmi les transistors à effet de champ on peut utiliser de façon préférentielle les transistors à effet de champ à canal N (tension de commande positive), c'est à dire dans lequel les porteurs majoritaires sont des électrons.
Ainsi, le drain 12 est relié à un potentiel supérieur à celui de la source 14.
Selon que l'on souhaite produire des impulsions de haute tension, de très haute tension, de fort courant ou de très fort courant, le commutateur/interrupteur de puissance peut comporter une pluralité de transistors montés soit en parallèle, soit en série, soit en parallèle et en série.
Dans la suite du texte et par extension, la présente invention concerne aussi bien les transistors à effet de champ à canal P (tension de commande négative) que les transistors IGBT de type PNP ou tous autres composants à grille (s) isolée (s).
Selon un aspect de l'invention, ces pluralités de transistors, montés soit en parallèle, soit en série, soit en parallèle et en série, sont regroupés,
par exemple sur circuits imprimés comportant n transistor associes en taiiil ii tiaiin > is4tor assocl%-la 1. 11
par exemple sur circuits imprimés comportant n transistor associes en taiiil ii tiaiin > is4tor assocl%-la 1. 11
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parallèle et m transistor associés en série.
Selon un aspect de l'invention, ces pluralités de transistors, montés soit en parallèle, soit en série, soit en parallèle et en série par exemple sur une même carte de circuit imprimé et/ou à l'aide d'une connectique de type high-busbar, sont associés (constituant des ensembles) soit en série, soit en parallèle, soit en série et en parallèle de manière à constituer un commutateur/interrupteur d'impulsion à grille isolée de fort courant et de très fort courant, éventuellement de haute tension, de très haute tension et de très faible durée.
Selon un aspect de l'invention, les moyens de mise en conduction peuvent comporter deux diodes montées en série avec un interrupteur de commande du commutateur/interrupteur principal et connectée entre celui-ci et la première électrode principale du commutateur/interrupteur.
L'ordre quelconque des composants en série et toutes leurs associations et combinaisons possibles font partie intégrante de la présente invention.
D'une manière générale et par extension, il en est de même de tous les montages ou associations de composants dérivés de la présente invention et permettant de constituer des ensembles fonctionnels permettant d'obtenir des résultats et des performances similaires ou supérieures.
La première diode 42 empêche la décharge du condensateur de grille 20 lorsque la tension du/des drains 12 des transistors 4 devient inférieure aux tensions des grilles 23 de ces mêmes transistors 4.
La deuxième diode 43 constitue des moyens écrêteurs permettant de limiter la tension de commutation aux bornes de l'interrupteur de commande 38 du commutateur/interrupteur de puissance 2 par rapport aux bornes élémentaires du commutateur/interrupteur de puissance 2.
Cette technique permet de choisir, pour l'interrupteur de commande 38, un transistor de tension nominale réduite par rapport à la tension nominale des transistors du circuit de puissance du commutateur/interrupteur 2.
Cette technique de commutation sous tension réduite de l'interrupteur de commande 38 permet de disposer d'un courant de commande impulsionnel sur l'électrode 22 plus élevé que dans le cas de l'utilisation de la technique de commutation sous tension normale.
T a 4,, ecln La technique de commutation sous tension réduite permet, soit
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d'augmenter le nombre de transistors commandés (groupes de neuf transistors), soit à nombre de transistors commandés identique par rapport à une commutation sous tension normale (groupe de huit transistors), d'être plus rapide et plus fiable.
Selon un autre aspect de l'invention, les moyens de mise en conduction 36 peuvent comporter également des moyens écrêteurs 44 limitant la tension à ses bornes, le commutateur/interrupteur 2 pouvant fonctionner en auto commutation par dépassement du seuil de tension des moyens écrêteurs 44.
Selon un autre aspect de l'invention, les moyens écrêtreurs 43 pourront être supprimé des dispositifs de commande 58, en choisissant l'élément 38 pour pouvoir commander des groupes en parallèle (par exemple six groupes de huit transistors en parallèle), le tout formant des ensembles par association en série des groupes ainsi constitués, par exemple sur des circuits imprimés de 300 mm x 600 mm de large ou de plus grandes dimensions, ces ensembles pouvant être eux même associés soit en série, soit en parallèle, soit en série et en parallèle.
La description précédente concerne ce que l'on appellera dans la description un groupe (par exemple ; neuf transistors en parallèle), les dispositifs de commande étant conformes à l'invention, le minimum étant de un composant.
L'invention concerne aussi un commutateur/interrupteur 2 d'impulsions de fort courant, de très fort courant, de haute tension, de très haute tension et de très faible durée, comportant une pluralité de transistors à grille isolée.
Les transistors à grille isolée sont montés soit en série, soit en parallèle, soit en série et en parallèle suivant la technique matricielle dite à énergie répartie (courants et tensions) respectivement suivant les colonnes et les lignes en réalisant une matrice de câblage appelée highbusbar, suivant la technique high-busbar et comportant n lignes de transistors constituées de m groupes (association en parallèle) et n colonnes de transistors (association en série des m groupes), chaque colonne véhiculant une fraction identique du courant total principal de l'interrupteur/commutateur de puissance ainsi réalisé conformément à la présente invention.
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Cette technique high-busbar permet des applications fort courant, de très fort courant, de haute tension, de très haute tension et de très faible durée et comportant une pluralité de transistors ou composants à grille (s) isolée (s).
Ces transistors sont commandés par les dispositifs de commande respectivement associés à chaque groupe, les dispositifs de commande étant conformes à l'invention.
Les groupes de transistors ainsi reliés entre eux, soit en parallèle, soit en série, soit en parallèle et en série, constituent un ensemble, réalisé par exemple sur un ou plusieurs circuits imprimés ou sur le même châssis ou support. Il est possible également de réaliser une combinaison mettant en oeuvre plusieurs ensembles reliés soit en parallèle, soit en série, soit en parallèle et en série.
Grâce à l'invention, le dispositif de commande ne nécessite plus une source d'énergie autonome ni une source d'énergie auxiliaire telle que décrite dans ce qui précède, les mises en parallèle d'une pluralité de composants ne sont plus limitées à une trentaine permettant de fort et très fort courant, les mises en série d'une pluralité de composants étant limitées par les caractéristiques (tension) de la technologie des diélectriques.
L'énergie de commande est directement fournie par le circuit principal qui est commandé.
Ainsi, le réservoir d'énergie électrique du circuit principal qui fournit l'énergie nécessaire aux impulsions dans le circuit 6 de la charge 8, fournit également l'énergie de commande, dont la valeur relative prélevée reste très très faible comparativement à la valeur de l'énergie présente dans le circuit de charge.
Un autre aspect de l'invention est de proposer la Technique Matricielle (high-busbar) de commutation à énergie répartie dans l'association soit en parallèle, soit en série, soit en série et en parallèle de composants ou d'ensemble de composants constitués d'éléments actifs et/ou passifs.
Selon un autre aspect de l'invention, des moyens écrêteurs pourront être associés en série et/ou en parallèle dans le circuit principal des
A C. 1 transistors 4 et/ou du circuit de charge 6.
A C. 1 transistors 4 et/ou du circuit de charge 6.
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Un autre objet de la présente invention est de fournir les éléments de commande des commutateurs/interrupteurs, de très forte puissance, réalisés à partir de cette même invention.
Un autre objet de la présente invention est de fournir et de fabriquer de nouveaux composants à grille isolée et comportant dans leurs circuits principaux 38, à effet de champ, des moyens écrêteurs 43 permettant de réaliser avantageusement une commutation sous une tension réduite par rapport à la tension admissible aux bornes du circuit principal, créant ainsi un nouveau type de composant à grille isolée, par association des éléments 38 et 43, de performance accrue et permettant ici de commander un très grand nombre (pluralité) de transistors ou de composants à grille (s) isolée (s).
Brève description des figures La figure 1, déjà décrite, est une vue schématique simplifiée d'un commutateur/interrupteur d'impulsion et d'un dispositif de commande du commutateur/interrupteur conforme à l'art antérieur, La figure 2 est un schéma simplifié d'un commutateur/interrupteur permettant d'illustrer le principe de la présente invention, La figure 3 est un schéma simplifié représentant les principaux éléments du commutateur/interrupteur et du dispositif de commande conformes à l'invention, La figure 4 est un schéma de câblage du dispositif de commande et du commutateur/interrupteur selon l'invention présentant le commutateur/interrupteur 2 composé d'une douzaine de composants à grille isolée associés en parallèle, La figure 5 est un schéma de câblage high-busbar d'un commutateurfinterrupteur comportant une pluralité de transistors reliés en série et en parallèle (six dizaines) et une pluralité de dispositifs de commande pour les transistors, La figure 6 est un schéma de câblage high-busbar d'un exemple de transistors reliés en série et en parallèle (douze dizaines) et une pluralité de dispositifs de commande pour les transistors.
La figure 6 est une association high-busbar en parallèle des éléments de la figure 5 sur un même ensemble, par exemple à partir d'un circuit
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imprimé double face de dimension 300mm x 600 mm de large. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention
Des éléments communs, à différentes figures décrites dans la description, portent les mêmes références. Le même élément sur toutes les figures est désigné par la même référence.
Des éléments communs, à différentes figures décrites dans la description, portent les mêmes références. Le même élément sur toutes les figures est désigné par la même référence.
Le schéma de la figure 2 représente un commutateur/interrupteur 2 identique à celui de la figure 1 et des moyens de mise en conduction 36 qui permettent d'illustrer le principe de l'invention.
Les moyens de mise en conduction comportent de façon très simplifiée un interrupteur 38 en série avec des moyens écrêteurs 43 dans un circuit qui relie la borne 12 du drain à la résistance de grille 34 du commutateur/interrupteur 2.
Conformément au principe de l'invention, c'est l'énergie issue du circuit principal 6 de la charge 8, qui est utilisée pour générer l'énergie nécessaire à la commande en tension du commutateur/interrupteur 2.
Lorsque l'interrupteur 38 se ferme grâce aux moyens écrêteurs 43 en série en réalisant une commutation sous tension réduite par rapport à la tension présente entre les bornes 12 et 14, un courant circule alors de la borne 12 vers la borne de grille 23 en parcourant les éléments 43,38, 34.
Ce courant provoque la charge du condensateur de grille 20.
Les condensateurs 16 et 18 se déchargent par l'intermédiaire de l'interrupteur 38.
Par suite, lorsque le transistor 4 conduit, l'interrupteur 38 permet aussi la décharge complète du condensateur 16.
La figure 3 est un schéma plus complet montrant les éléments fonctionnels d'un dispositif de commande conforme à l'invention.
Le commutateur/interrupteur 2 comporte soit un seul, soit une pluralité de transistors 4 reliés en parallèle, bien que la figure n'en représente qu'un seul.
Chaque transistor 4 possède son électrode de commande 22, sa propre résistance 34 de grille et sa grille 23. Ces transistors sont du type métaloxyde-semi-conducteur MOS, de type transistors bipolaires à grille isolée du type IGBT ou tous autres composants à grille (s) isolée (s).
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Ce dispositif de commande comporte tout d'abord des moyens de mise en conduction 36 avec un interrupteur 38. L'interrupteur 38, par exemple un transistor à effet de champ, est commandé par un circuit de commande 36 qui sera décrit plus en détail dans la suite de la description.
Le dispositif de commande comporte aussi des moyens 40 dits de décharge ou de blocage pour suspendre la conduction du commutateur/interrupteur de puissance 2. Une diode 42 est branchée entre les moyens écrêteurs 43 et le drain 12 du commutateur/interrupteur 2 auquel elle est reliée par son anode.
La diode 42 empêche la décharge du condensateur de grille 20 ou des condensateurs de grille du commutateur/interrupteur de puissance 2 lorsque la tension de drain à la borne 12 devient inférieure à la tension de la borne 22 lors d'une impulsion dans la charge 8, la borne 22, dite électrode de commande, correspondant à la grille 23 du transistor 4 du commutateur/interrupteur de puissance 2 par l'intermédiaire de la résistance de grille 34.
Le dispositif de commutation comporte enfin des moyens écrêteurs 39 qui permettent de limiter la tension entre la borne 22 et la borne 14, c'est à dire limiter aussi la tension entre les grilles 23 et les sources 14 des transistors 4 du commutateur/interrupteur 2 à une valeur inférieure à la spécification du constructeur de ces composants.
Des moyens de blocage 40, décrits dans la suite de la description sont également connectés entre la borne 22 et la borne 14.
La figure 4 montre de façon plus détaillée un schéma de câblage du dispositif conforme à l'invention. On retrouve ses éléments des figures précédentes et en particulier l'interrupteur 38 qui est par exemple un transistor du type IRF 740 (IRF sept cent quarante) ou du type STPIINB40 ou similaire, le commutateur/interrupteur de puissance 2 qui comporte une douzaine de transistors 4 branchés en parallèle et dans l'exemple de la figure 4, neuf transistors 4, par exemple de type IRF 840 (IRF huit cent quarante) ou du type STP9NB50 ou similaires, branchés en parallèle.
Les sources et les drains des transistors sont respectivement reliés entre eux et reliés aux bornes 12 et 14 du commutateur/interrupteur de puissance 2.
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L'interrupteur 38 est relié à la borne 12 par l'intermédiaire des moyens écrêteurs 43 et de la diode 42 ; à l'électrode de commande 22 (soit à la grille 23 de chaque transistor 4 respectivement par l'intermédiaire d'une résistance 34) et à la borne 14 par l'intermédiaire des moyens écrêteurs 39 et de la résistance 48.
Une résistance 34 est associée à chaque transistor 4 afin d'obtenir des courants de commande de grille 23 distribués de façon uniforme, synchrone et équilibrés entre les différents transistors 4.
Des moyens écrêteurs 39 sont branchés entre l'électrode de commande 22 et la source 14 du commutateur/interrupteur 2 limitant la tension de grille 23 à une valeur prédéterminée et inférieure à la spécification du constructeur des composants transistor 4 .
Des moyens écrêteurs 44 sont branchés entre l'électrode de commande 22 et les cathodes des diodes 42 et 43 protégeant l'interrupteur 38 des surtensions.
Les moyens de blocage 40 destinés à faire passer les transistors du commutateur/interrupteur de puissance 2 dans un état de blocage sont, dans l'exemple de la figure 4, simplement réalisés avec une résistance 48 branchée en parallèle sur l'écrêteur 39, c'est-à-dire aux bornes 22 et 14 du commutateur/interrupteur de puissance 2.
La résistance 48 permet de décharger le condensateur 20 et de provoquer ainsi le blocage du transistor 4.
Une autre résistance 50 est branchée entre la grille 21 et la source 22 (électrode de commande du commutateur/interrupteur 2) du transistor de l'interrupteur 38.
Des moyens écrêteurs 49 en parallèle sur la résistance 50 limite la tension de grille de commande de l'interrupteur 38 à une valeur admissible préconisée par le constructeur.
Cette résistance 50, associée à la diode 56, permet également le blocage de l'interrupteur 38 en déchargeant la grille (effet capacitif) lorsque l'énergie de commande a été envoyée au transistor 4.
A titre d'exemple, les résistances 48 et 50 ont des valeurs respectivement de 100 Q et de 1 kQ.
Un circuit de commande 37 comporte un étage 52 générateur
Il 1 : d'impulsions dit basse tension, par exempte à structure baclieur de
Il 1 : d'impulsions dit basse tension, par exempte à structure baclieur de
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tension, à structure par décharge de capacité ou à commande par échelon de tension, qui fournit des ordres de commande à l'interrupteur 38 par l'intermédiaire d'un transformateur d'impulsions 54 et d'une diode de redressement/blocage 56 dont la cathode est reliée à la grille 21 du transistor de l'interrupteur 38.
Le transformateur d'impulsions 54 comporte par exemple un tore (muni d'un bobinage et) traversé par un câble de haute/très haute tension qui constitue l'étage primaire 55 du transformateur 54.
Le bobinage du tore (par exemple une spire) constitue le secondaire 53 du transformateur 54. Celui-ci permet de réaliser une isolation galvanique entre le commutateur/interrupteur 2 et l'étage générateur d'impulsions 52 dit de basse tension relative par rapport à la tension totale appliquée à l'ensemble des transistors 4 associés en série.
Dans la suite du texte et par extension, l'appellation transformateur d'impulsion 54 désignera aussi bien un transformateur qu'un ensemble de transformateurs associés entre eux et/ou composés de plusieurs circuits magnétiques.
Finalement, sur la figure 4, on peut distinguer globalement trois parties, d'une part l'étage de basse tension 52 avec le transformateur d'impulsions 54, puis un étage 58 qui comporte l'interrupteur/commutateur 38 et enfin un étage formé par le commutateur/interrupteur de puissance 2 comportant tous les transistors 4.
Le deuxième étage qui comporte l'interrupteur 38 est désigné dans la suite de la description par îlot et porte la référence 58.
On désigne par îlot l'ensemble des composants qui réalise le dispositif de commande pour un commutateur/interrupteur 2 comprenant un ou plusieurs transistors 4 à grille isolée.
Des bornes de l'îlot 58 portant les références 58i, 58j, 58g, 58s et 58d correspondent respectivement aux connexions aux transformateur 54, et aux grilles, sources et drains (figure 5) des blocs de références 60.
De la même façon et pour des raisons de clarté, sur la figure 5 qui donne un exemple de câblage high-busbar de commutateur/interrupteur comportant un grand nombre de transistors, des blocs de références 60 représentent chaque fois un transistor 4 associé à une résistance de
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grille 34 reliée à la grille de chaque transistor 4.
Les blocs 60 sont simplement désignés dans la suite de la description par transistors 60.
La figure 5 donne un modèle de câblage high-busbar qui s'applique particulièrement bien pour une implantation des transistors sur un circuit imprimé sous forme de l'architecture d'une matrice bien connue des mathématiciens.
Dans cette matrice de câblage et de mise en oeuvre high-busbar, les lignes sont constituées par des transistors à grille isolée montés en parallèle (groupes), tandis que les colonnes, qui véhiculent chacune une fraction identique du courant principal, sont constituées par des transistors alignés et mis en série, le tout formant un ensemble réalisé suivant la technique matricielle high-busbar de commutation à énergie répartie (courants et tensions) définissant une connectique et une mise en oeuvre high-busbar, associées et adaptées.
Dans l'exemple de la figure 5, le montage comporte deux lignes, la ligne 62 correspondant à un premier groupe 64 de vingt-sept (trois fois neuf) transistors 60 montés en parallèle.
Tous les transistors du groupe 64 sont reliés par leurs drains à la ligne 62.
Une ligne de commande 62'est reliée respectivement à chaque grille des transistors 60.
L'ensemble des électrodes des sources respectivement de chaque transistor 60 du groupe 64 sont reliées entre elles et également à une ligne 66 à laquelle sont également connectés tous les drains d'un second groupe 68 de transistors 60.
De même que pour le premier groupe 64, les transistors du groupe 68 ont leurs grilles reliées à une ligne de commande 66'et leurs sources le sont respectivement à une ligne 70.
Dans le cas présent, les groupes 64 et 68 de transistors sont reliés en série. La ligne 62 est par exemple reliée à une source de haute tension ou à un réservoir d'énergie électrique susceptible de fournir des impulsions de fort courant et la ligne 70 est relié à la masse.
Dans d'autres applications, il est bien sur possible de mettre en série et en parallèle un nombre de groupe de transistors plus important.
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Pour la commande des cinquante quatre transistors des groupes 64 et 68, le montage comporte au total six îlots 58, c'est-à-dire six dispositifs de commande.
Les sorties 58d, 58g et 58s de chaque îlot sont respectivement reliées à des lignes correspondant aux drains, aux grilles et aux sources des transistors 60.
Les sorties 58d sont reliées, de telle manière, aux lignes 66 et 62 que de part et d'autre des connexions 72 de la sortie 58d sur cette ligne, se trouvent symétriquement, chaque fois, quatre transistors.
Ainsi, chaque îlot est destiné à la commande de neuf transistors connectés symétriquement de part et d'autre de la connexion 72 des sorties 58d respectivement sur les lignes 66 et 62.
On peut ainsi définir dans les groupes 64 et 68 des sous-groupes de neuf transistors en parallèle associés chaque fois à un îlot de commande bien que l'ensemble des transistors soient reliés en parallèle, permet une excellente distribution des courants de commande et donc une commande quasi-simultanée de l'ensemble des transistors.
Les sorties 58i et 58j des îlots 58 sont respectivement reliées à des enroulements secondaires 53 (par exemple trois) d'un transformateur 54 dont l'enroulement primaire 55 est relié à l'étage de basse tension 52 générateur d'impulsion et faisant partie intégrante de l'invention.
Pour des raisons de clarté de la figure 5, certains enroulements secondaires 53 (en trait mixte) du transformateur 54 ne sont pas représentés en face de l'enroulement primaire 55 relié à 52.
Ces enroulements 53 font toutefois partie du transformateur 54 et coopèrent avec l'enroulement primaire 55.
Bien que non représenté, le transformateur 54 pourrait comporter plusieurs et différents éléments de circuit magnétique ainsi que plusieurs enroulements primaires et secondaires associés.
Dans le cas de la figure 5, la valeur du courant de commande total peut atteindre 81A.
Grâce à l'utilisation d'îlots et de dispositifs de commande conformes à l'invention ou dérivés de ses principes il est possible avec un nombre de composants très limité de fournir l'énergie de commande nécessaire.
De larges connexions, étudiées et réalisées suivant la technique
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high-busbar, de drain et de source en cuivre ou éléments conducteurs de section appropriée, s'étendant sur toute la largueur du circuit imprimé (supérieure ou égale à 290mm, supérieure ou égale à 600mm suivant les ensembles) permettent en outre, grâce à l'invention et à sa mise en oeuvre spéciale (high-busbar) de provoquer et d'assurer la commutation quasi simultanée et synchrone (dans un intervalle de temps acceptable de quelques nanosecondes) de tous les transistors véhiculant chacun une fraction quasi-égale du courant total de puissance de l'interrupteur ainsi réalisé conformément à l'invention.
La figure 6 est un schéma de câblage d'un commutateur/interrupteur comportant une pluralité de transistors reliés en série et en parallèle (douze dizaines) et une pluralité de dispositifs de commande pour les transistors.
La figure 6 est une association en parallèle (high-busbar) des éléments de la figure 5 sur un même ensemble circuit imprimé et comportant douze dispositifs de commande.
Remarques : La performance et les caractéristiques de l'interrupteur dépendront essentiellement du choix des composants, de leur mise en oeuvre, de leur commande, de la bonne répartition de l'énergie de commutation entre chaque composant dans le cadre d'un fonctionnement impulsionnel en utilisant la technique matricielle high-busbar de commutation à énergie répartie, objet de la présente invention et définissant une connectique et un mode de mise en oeuvre associée de type high-busbar .
Ces objectifs seront atteints : 'En minimisant notamment les inductances parasites de câblage par la technique d'allongement du trajet des lignes de champ autour des conducteurs ou par des techniques de réduction de la valeur du champ résultant, * En minimisant par construction les capacités parasites du montage,
En utilisant les analogies de MAXWELL lors de la mise en oeuvre de l'interrupteur et de son système de commande, (Analogie entre la mécanique des fluides en écoulement
En utilisant les analogies de MAXWELL lors de la mise en oeuvre de l'interrupteur et de son système de commande, (Analogie entre la mécanique des fluides en écoulement
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laminaire et les lois de l'électricité) En utilisant des produits crées pour minimiser les valeurs des inductances parasites,
En réalisant une mise en oeuvre en profitant au mieux des lois de la physique.
En réalisant une mise en oeuvre en profitant au mieux des lois de la physique.
Indication de la manière dont l'invention est susceptible d'applications industrielles (liste non exhaustive) : Applications à la réalisation d'interrupteurs et commutateurs à fort et très fort courant, à haute et très haute tension, Applications mettant en oeuvre des composants à commande par grille (s) isolée (s),
* Application à la fabrication de nouveaux composants électroniques à structure écrêteur 43 et composant MOS 38 dans le circuit principal, * Applications utilisant la technique matricielle (high-busbar) de commutation à énergie répartie dans l'association (high-busbar) soit en parallèle, soit en série, soit en série et en parallèle de composants ou d'ensemble de composants constitués d'éléments actifs et/ou passifs, * Applications à la réalisation d'alimentations impulsionnelles à fort et très fort courant, à haute et très haute tension et de très faible durée, notamment pour l'alimentation de :
1. LASER et amplificateur LASER de puissance et applications,
2. Dispositifs à striction magnétique, générateur de rayons X utilisable dans les installations de fusion thermonucléaire contrôlée et dispositifs d'essais pour durcir aux rayons X les équipements sensibles,
3. Dispositif à fusion inertielle par Lasers,
4. Dispositif à fusion par confinement magnétique,
5. Canon électromagnétique et lanceur électromagnétique,
6. Dispositifs expérimentaux, (exemple : Etoile laser polychromatique),
7. Alimentation de charges impulsionnelles,
8. Dispositifs à commutation directe,
9. Dispositifs à compression magnétique, 7.. LJH'PVÒ : > lLU. Ò : > a"UU1l-'lÒ : > Ò : > lUll 111aöllLl'iU,
* Application à la fabrication de nouveaux composants électroniques à structure écrêteur 43 et composant MOS 38 dans le circuit principal, * Applications utilisant la technique matricielle (high-busbar) de commutation à énergie répartie dans l'association (high-busbar) soit en parallèle, soit en série, soit en série et en parallèle de composants ou d'ensemble de composants constitués d'éléments actifs et/ou passifs, * Applications à la réalisation d'alimentations impulsionnelles à fort et très fort courant, à haute et très haute tension et de très faible durée, notamment pour l'alimentation de :
1. LASER et amplificateur LASER de puissance et applications,
2. Dispositifs à striction magnétique, générateur de rayons X utilisable dans les installations de fusion thermonucléaire contrôlée et dispositifs d'essais pour durcir aux rayons X les équipements sensibles,
3. Dispositif à fusion inertielle par Lasers,
4. Dispositif à fusion par confinement magnétique,
5. Canon électromagnétique et lanceur électromagnétique,
6. Dispositifs expérimentaux, (exemple : Etoile laser polychromatique),
7. Alimentation de charges impulsionnelles,
8. Dispositifs à commutation directe,
9. Dispositifs à compression magnétique, 7.. LJH'PVÒ : > lLU. Ò : > a"UU1l-'lÒ : > Ò : > lUll 111aöllLl'iU,
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Applications aux convertisseurs d'énergie électrique, Applications au chauffage par induction, * Applications à la traction et à la propulsion électrique, (exemple :
TGV, Tramways, Métros, Véhicules électriques, Marine, etc.), 'Applications en électronique de puissance, (Canon à électron,
Accélérateur de particules, Pompes et turbines, Onduleurs, Hacheurs,
Commande et alimentations moteurs BT et HT, Moteurs à fréquences variables BT et HT, Dispositifs à transformateurs, etc.), * Application à la production d'uranium 235 fissible par enrichissement par séparation isotopique laser de la vapeur atomique de l'alliage métallique d'uranium (enrichi à faible teneur : combustible réacteurs nucléaires civils, enrichi à haute teneur : combustible réacteurs nucléaires militaires, enrichi à 100% pour dispositifs à fission incontrôlée) et d'uranium 238 appauvri à 100% (couches fertiles des surgénérateurs-réacteurs à neutrons rapides pour production de
Plutonium 239 fissible, munitions uranium 238, etc....).
TGV, Tramways, Métros, Véhicules électriques, Marine, etc.), 'Applications en électronique de puissance, (Canon à électron,
Accélérateur de particules, Pompes et turbines, Onduleurs, Hacheurs,
Commande et alimentations moteurs BT et HT, Moteurs à fréquences variables BT et HT, Dispositifs à transformateurs, etc.), * Application à la production d'uranium 235 fissible par enrichissement par séparation isotopique laser de la vapeur atomique de l'alliage métallique d'uranium (enrichi à faible teneur : combustible réacteurs nucléaires civils, enrichi à haute teneur : combustible réacteurs nucléaires militaires, enrichi à 100% pour dispositifs à fission incontrôlée) et d'uranium 238 appauvri à 100% (couches fertiles des surgénérateurs-réacteurs à neutrons rapides pour production de
Plutonium 239 fissible, munitions uranium 238, etc....).
'Applications aux alimentations électriques symétriques et asymétriques. (Exemple : Alimentations impulsionnelles pour laser),
* Applications nécessitant des dispositifs de commutation/interruption, Applications aux interrupteurs/commutateurs, Applications électriques dans le domaine des fortes, très fortes et des très très fortes puissances, Applications THT, Applications militaires, (exemple : Systèmes d'armes, lasers, marine nationale, systèmes anti-aériens, propulsion magnéto-hydrodynamique, etc..), a Autres applications, autres dispositifs.
* Applications nécessitant des dispositifs de commutation/interruption, Applications aux interrupteurs/commutateurs, Applications électriques dans le domaine des fortes, très fortes et des très très fortes puissances, Applications THT, Applications militaires, (exemple : Systèmes d'armes, lasers, marine nationale, systèmes anti-aériens, propulsion magnéto-hydrodynamique, etc..), a Autres applications, autres dispositifs.
Claims (16)
1. Dispositif de commande rapide ou de très faible durée d'un commutateur/interrupteur (2) à grille (s) isolée (s) pour la commutation rapide ou de très faible durée d'impulsions de fort courant et de très fort courant et de très faible durée dans un circuit de charge (6), comportant des moyens (36) de mise en conduction et de commutation du commutateur/interrupteur et des moyens (40) dits de blocage du commutateur/interrupteur (2), caractérisé en ce que, les moyens de mise en conduction et de commutation comportent un circuit de commande pour prélever à partir de l'énergie du circuit de charge (6), l'énergie de mise en conduction et de commutation du commutateur/interrupteur (2).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte au moins un interrupteur/commutateur de commande (38) connecté entre une électrode de commande (22) et une première électrode principale (12) du commutateur/interrupteur, la première électrode principale (12) étant reliée à un potentiel supérieur à celui d'une seconde électrode principale (14) dans le circuit de charge (6).
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur/interrupteur (2) comporte au moins un transistor à grille (s) isolée (s) (4), la première et la seconde électrode (12, 14), et l'électrode de commande (22) correspondant respectivement au drain, à la source du transistor à grille (s) isolée (s) (4), et à sa grille (23) par la résistance de grille (34).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le transistor à grille (s) isolée (s) (4) est choisi dans le groupe consistant en les transistors de type MOS, les transistors de type IGBT ou tous autres composants à grille (s) isolée (s) ou à effet de champ.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le commutateur/interrupteur (2) comporte une pluralité de transistors (4) montés en parallèle et/ou en série, la première électrode (12) et la
seconde électrode (14) étant respectivement reliées aux drain, source de
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chaque transistor et l'électrode de commande (22) à chaque grille (23) de chaque transistor (4) par une résistance de grille (34).
6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur/commutateur de commande (38) à grille (s) isolée (s) est un transistor ou un composant à effet de champ.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de mise en conduction et de commutation comporte une diode (42) montée en série avec l'interrupteur/commutateur de commande (38) et connectée par son anode vers le potentiel de la première électrode principale (12) du commutateur/interrupteur (2).
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de mise en conduction et de commutation pourront comporter des moyens écrêteurs (43) montés en série avec l'interrupteur/commutateur de commande (38) à effet de champ et connectés par la cathode vers le potentiel de la première électrode principale (12) du commutateur/interrupteur de puissance (2), l'interrupteur à effet de champ (38) fonctionnant suivant la technique de commutation sous tension réduite.
9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de mise en conduction et de commutation comportent des moyens écrêteurs (44) connectés entre la cathode de la diode (42) et l'électrode de commande (22) afin de limiter la tension.
10. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et très fort courant et de très faible durée, comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé en ce que ces composants à grille (s) isolée (s) (4) sont répartis en des groupes de composants à grille (s) isolée (s) (4) montés, branchés et assemblés suivant la technique high-busbar , en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série, et commandés par des dispositifs de commande (58) respectivement associés à chaque groupe, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
Il. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et très fort courant et de très faible
u-griliilic's'j isollécls durée, comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4),
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caractérisé en ce que ces composants à grille isolée (4) répartis en des groupes de transistors à grille (s) isolée (s) montés, branchés et assemblés en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série, commandés par des dispositifs de commande (58) et assemblés par la technique high-busbar , (par exemple à titre non limitatif sur des circuits imprimés de dimensions supérieures à 290 mm de large), constituent des ensembles comportant plus d'une trentaine de composants à grille (s) isolée (s) (4) associés en parallèle sur le même support, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
12. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et très fort courant et très faible durée, comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé en ce que ces composants à grille (s) isolée (s) (4) qui sont répartis en des groupes de transistors à grille (s) isolée (s) montés, branchés et assemblés en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série pour former des ensembles assemblés entre eux, en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série, par la technique high-busbar , (par exemple à titre non limitatif, un ensemble de groupes de composants montés, branchés et assemblés en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série sur des cartes de circuits imprimés), les ensembles étant commandés par des dispositifs de commande (58) respectivement associés à chaque groupe, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications de la présente invention.
13. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et très fort courant et de très faible durée, comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé par l'association matricielle suivant la technique high- busbar , en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série d'une pluralité de moyens écrêteurs (43) associés à une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4) montés, branchés, assemblés et associés en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
1 14. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très
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faible durée, d'impulsions de fort, de très fort courant et de très faible durée, comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé en ce que les composants à grille (s) isolée (s) (4) répartis en des groupes de composants à grille (s) isolée (s) montés, branchés et assemblés, en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série suivant la technique matricielle high-busbar , comportent dans leurs circuits de commande, au moins un générateur d'impulsions (52), utilisant une structure de type hacheur de tension et/ou à décharge de capacité (s) et/ou à commande par échelon de tension , associés aux éléments transformateurs (54) et aux dispositifs de commande (58), les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
15. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et de très fort courant et de très faible durée, comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé en ce que les composants à grille (s) isolée (s) (4) sont répartis en des groupes de composants à grille (s) isolée (s) montés, branchés et assemblés en parallèle ou en série, ou en parallèle et en série suivant la technique high-busbar , et éventuellement associés à des moyens écréteurs et/ou à d'autres éléments passifs ou actifs, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
16. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et très fort courant et de très faible durée comportant une pluralité de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé en ce que ces composants à grille (s) isolée (s) (4) comportent au moins un dispositif à effet de champ à grille (s) isolée (s) montés, branchés et assemblés en série avec des moyens écrêteurs, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
17. Commutateur/interrupteur, à commutation rapide ou de très faible durée, d'impulsions de fort et très fort courant et de très faible durée, comportant une pluralité de commutateurs/interrupteurs d'impulsions, de fort et très fort courant et de très faible durée
constitués de composants à grille (s) isolée (s) (4), caractérisé en ce que 91 à tç ; u t) 1
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ces composants à grille (s) isolée (s) (4), constitutif de la pluralité de commutateurs/interrupteurs d'impulsions, de fort et très fort courant et de très faible durée associés en parallèle et/ou en série suivant la technique matricielle high-busbar , sont répartis en des groupes de composants à grille (s) isolée (s) montés, branchés et assemblés en parallèle et/ou en série, suivant la technique matricielle high-busbar , et commandés par des dispositifs de commande (58) respectivement associés à chaque groupe, les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
18. Composant électronique à commutation rapide ou de très faible durée, à grille (s) isolée (s) comportant au moins un élément de commutation à effet de champ (38), caractérisé en ce que son circuit principal comporte des moyens écrêteurs (43) de commutation, montés, branchés et assemblés en série, et/ou des éléments actifs ou passifs montés en série et/ou en parallèle suivant la technique high-busbar , avec au moins un élément de commutation à effet de champ (38), pour remplacer et/ou commander, à titre d'exemple non limitatif, les éléments composants à grille (s) isolée (s) (4), les dispositifs de commande étant conformes à l'une quelconque des revendications précédentes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0102250A FR2821215B1 (fr) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur a grille isolee, de fort courant, de tres fort courant, et commutateur/interrupteur d'impulsions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0102250A FR2821215B1 (fr) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur a grille isolee, de fort courant, de tres fort courant, et commutateur/interrupteur d'impulsions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2821215A1 true FR2821215A1 (fr) | 2002-08-23 |
| FR2821215B1 FR2821215B1 (fr) | 2004-12-24 |
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ID=8860203
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| FR0102250A Expired - Fee Related FR2821215B1 (fr) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur a grille isolee, de fort courant, de tres fort courant, et commutateur/interrupteur d'impulsions |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2839828A1 (fr) * | 2002-05-14 | 2003-11-21 | Michel Jean Marie Agostini | Dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur rapide, a grille isolee, de fort courant, et commutateur/interrupteur d'impulsions comportant un tel dispositif |
| CN103427814A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-04 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种晶闸管组编码控制方法 |
| EP3270515A1 (fr) * | 2016-07-13 | 2018-01-17 | Comeca Power | Commutateur ultra-rapide à haute tension |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3045771A1 (de) * | 1980-12-04 | 1982-07-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines leistungs-fet |
| EP0239861A1 (fr) * | 1986-03-19 | 1987-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Commutateur MOSFET à charge inductive |
| EP0716507A1 (fr) * | 1994-12-07 | 1996-06-12 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif de commande d'un commutateur à grille isolée, de fort courant, et commutateur d'impulsions comportant un tel dispositif |
-
2001
- 2001-02-20 FR FR0102250A patent/FR2821215B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3045771A1 (de) * | 1980-12-04 | 1982-07-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines leistungs-fet |
| EP0239861A1 (fr) * | 1986-03-19 | 1987-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Commutateur MOSFET à charge inductive |
| EP0716507A1 (fr) * | 1994-12-07 | 1996-06-12 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif de commande d'un commutateur à grille isolée, de fort courant, et commutateur d'impulsions comportant un tel dispositif |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2839828A1 (fr) * | 2002-05-14 | 2003-11-21 | Michel Jean Marie Agostini | Dispositif de commande d'un commutateur/interrupteur rapide, a grille isolee, de fort courant, et commutateur/interrupteur d'impulsions comportant un tel dispositif |
| CN103427814A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-04 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种晶闸管组编码控制方法 |
| CN103427814B (zh) * | 2013-08-23 | 2016-03-02 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种晶闸管组编码控制方法 |
| EP3270515A1 (fr) * | 2016-07-13 | 2018-01-17 | Comeca Power | Commutateur ultra-rapide à haute tension |
| FR3054088A1 (fr) * | 2016-07-13 | 2018-01-19 | Comeca Power | Commutateur ultra-rapide a haute tension. |
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|---|---|
| FR2821215B1 (fr) | 2004-12-24 |
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