FR2975863A1

FR2975863A1 - Alimentation pour allumage radiofrequence avec amplificateur a double etage

Info

Publication number: FR2975863A1
Application number: FR1154546A
Authority: FR
Inventors: Andre Agneray; Franck Deloraine
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-30
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: FR2975863B1; WO2012160317A1; EP2715105A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'alimentation d'un allumage radiofréquence, ledit dispositif étant destiné à fournir une tension continue à une fréquence prédéfinie à un résonateur série et comprenant une source d'alimentation (3) apte à délivrer une tension d'alimentation continue (V ), un convertisseur continu-continu (4) amplifiant ladite tension d'alimentation continue (V ) et délivrant sur une sortie une tension continue, dite tension intermédiaire (V ) dont l'amplitude est supérieure à ladite tension d'alimentation continue, et un interrupteur de puissance commandé par un signal de commande pour appliquer sélectivement ladite tension intermédiaire (V ) sur le résonateur série à une fréquence de commande égale à ladite fréquence prédéfinie. Selon l'invention, le convertisseur continu-continu comprend deux étages, un étage élévateur de tension (41) et un étage de régulation de tension (42) de manière à réduire les chutes de tension à la sortie du convertisseur lorsque l'allumage génère des étincelles.

Description

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La présente invention concerne, de façon générale, les systèmes de génération de plasma entre deux électrodes d'une bougie, utilisés notamment pour l'allumage radiofréquence commandé d'un mélange gazeux dans des chambres de combustion d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement le dispositif d'alimentation de l'allumage radiofréquence et trouve principalement son application dans le domaine automobile.

Dans les systèmes de génération de plasma, des circuits dits de génération de plasma intégrant des bobines-bougies sont utilisés pour générer des décharges multi-filamentaires entre leurs électrodes afin d'initier la combustion du mélange dans les chambres de combustion du moteur. L'allumage radiofréquence et la bougie multi étincelles dont il est question ici sont décrits dans les demandes de brevet suivantes déposées au nom de la demanderesse FR 2 859 830, FR 2 859 869 et FR 2 859 831. En référence à la figure 1, une telle bobine- bougie est classiquement modélisée par un résonateur série 1, dont la fréquence de résonance fc est supérieure à 1 MHz, et typiquement voisine de 5 MHz. Le résonateur, disposé au niveau de la bougie, comprend en série une résistance R, une inductance L et une capacité C. Des électrodes d'allumage 10 et 12 de la bobine-bougie sont connectées aux bornes de la capacité C. Lorsque le résonateur est alimenté par une haute tension périodique (comprise entre 200V et 600V) à sa fréquence de résonance fc (1 / (2nk(L x C)), l'amplitude aux bornes de la capacité C est amplifiée, permettant de développer des décharges multi-filamentaires entre les électrodes de la bougie, sur des distances de l'ordre du centimètre, à forte pression et pour des tensions de crête inférieures à 25 kV.

Cette application à l'allumage radiofréquence nécessite l'utilisation d'une alimentation, capable de

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générer des impulsions de tension, typiquement d'une durée de l'ordre de 100 ns, pouvant atteindre des amplitudes de l'ordre de 600 V à 1 kV, à une fréquence très proche de la fréquence de résonance du résonateur radiofréquence de la bobine-bougie. Plus la différence entre la fréquence de résonance du résonateur et la fréquence de fonctionnement de l'alimentation est réduite, plus le coefficient de surtension du résonateur (rapport entre l'amplitude de sa tension de sortie et sa tension d'entrée) est élevé. La figure 2 illustre schématiquement un tel dispositif d'alimentation référencé 2. La figure 2 est détaillée par ailleurs dans la demande de brevet FR 2 859 869. Le dispositif d'alimentation comprend un étage de sortie de type pseudo-classe E pour transformer la tension continue fournie par une source d'alimentation, en impulsions périodiques appropriées. Selon le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif d'alimentation 2 comprend une source d'alimentation 3 délivrant une tension continue Valim, par exemple 12 volts, un convertisseur continu-continu 4 pour amplifier la tension continue Valim et délivrer une tension Vinter, appelée tension intermédiaire, sur sa sortie. Le dispositif d'alimentation comprend également un circuit de commutation 5 destiné à appliquer sélectivement la tension intermédiaire sur le résonateur 1 de génération de plasma destiné à être connecté en sortie du dispositif d'alimentation. Ce circuit de commutation 5 comporte essentiellement un transistor MOSFET de puissance M, utilisé comme interrupteur, et un amplificateur de commande 7 destiné à générer un signal de commande V1 du transistor M. Le transistor M est monté entre la sortie du convertisseur continu-continu 4 et une sortie du dispositif d'alimentation connectée au résonateur 1 de la bobine-bougie. La fréquence du signal de commande V1 est prise sensiblement égale à la

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fréquence de résonance du résonateur 1. Ainsi, la tension intermédiaire Vinter fournie par le convertisseur continu-continu 4 est appliquée, via l'interrupteur M, sur une sortie du dispositif connectée au résonateur série 1 à la fréquence de résonance de ce dernier. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 2, la tension intermédiaire Vinter est avantageusement fournie au transistor M via un circuit résonant parallèle 6, comprenant une inductance Lp en parallèle avec une capacité Cp et connecté entre la sortie du convertisseur continu-continu 4 et le drain du transistor M. Le circuit résonant parallèle 6, l'amplificateur de commande 7 et le circuit de commutation forme un amplificateur radiofréquence.

A proximité de sa fréquence de résonance, le résonateur parallèle 6 transforme la tension d'alimentation Vinter en une tension amplifiée Va, correspondant à la tension d'alimentation multipliée par le coefficient de surtension du résonateur parallèle.

C'est donc la tension d'alimentation amplifiée Va qui est, dans ce mode de réalisation, présente sur la sortie du circuit d'alimentation au niveau du drain du transistor M. L'interrupteur M pilote la fréquence d'excitation du résonateur parallèle à la fréquence définie par le signal de commande V1. La fréquence de résonance du résonateur parallèle 6 est de préférence sensiblement égale à la fréquence de la tension de commande V1 et donc sensiblement égale à la fréquence de résonance du résonateur série 1, pour obtenir une amplification optimale. Comme on peut ainsi le voir, la tension intermédiaire VINTER et le signal de commande du transistor M constituent alors des moyens essentiels pour contrôler la qualité et la durée de l'étincelle produite entre les électrodes de la bobine-bougie.

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Comme décrit précédemment, la tension intermédiaire Vinter est produite à partir d'une tension continue Valim, généralement la tension batterie, par un convertisseur continu-continu 4. Pour des raisons de coût, ce convertisseur comprend généralement un unique étage d'amplification, de type Boost ou Flyback. L'énergie dans le condensateur de stockage placé en sortie de l'étage d'amplification est utilisée successivement par chaque résonateur série.

L'amplificateur doit donc être capable de se recharger en un temps relativement court qui est fonction du nombre de résonateurs série à alimenter successivement, ce qui a un impact sur le dimensionnement des éléments du convertisseur.

Le pilotage de l'étage d'amplification comporte classiquement 2 phases: - une phase de recharge pendant laquelle le condensateur de stockage est rechargé jusqu'à la tension Vinter souhaitée nécessaire pour la formation de la prochaine étincelle, et - une phase de décharge ou phase d'étincelle pendant laquelle une commande d'allumage est générée et l'énergie présente dans le condensateur de stockage est consommée par le résonateur série et l'étincelle.

Avant la phase de décharge, l'étage d'amplification doit donc permettre d'atteindre la tension intermédiaire maximum souhaitée même au régime moteur le plus élevé. Les topologies de type Boost ou Flyback permettent généralement de respecter cette première condition. Par ailleurs, il est également indispensable que, pendant la phase de décharge, la chute de la tension intermédiaire dans le condensateur de stockage soit faible, par exemple inférieure à 10 ou 20 volts, afin de garantir la génération d'une étincelle de longue durée dans la chambre de combustion et ainsi garantir une combustion optimale du mélange combustible dans la chambre de combustion. Les topologies de type Boost ou Flyback ne permettent pas de respecter cette deuxième condition. Aussi, le problème que cherche à résoudre 5 l'invention est de garantir une combustion optimale sur tous les points de fonctionnement moteur. Pour cela, il faut que le dispositif d'alimentation soit capable de fournir jusqu'à 1 joule à la bobine-bougie et que la chute de tension au moment de la phase de décharge soit faible, typiquement inférieure à 20 volts. Il faut également que le fonctionnement du dispositif d'alimentation puisse garantir la génération d'étincelles de durée d'excitation relativement longue, typiquement entre 100ps et 500ps, voire 1 ms.

Diverses solutions ont été envisagées pour atteindre cet objectif. Une première solution consiste à utiliser un condensateur de stockage présentant une capacité de valeur élevée pour maintenir la tension Vinter à la valeur souhaitée, typiquement 250 volts, pendant la phase de décharge. Pour une tension intermédiaire Vinter égale à 250 volts avec une chute de tension maximum de 10 volts de cette tension pendant la phase de décharge et un transfert d'énergie de 1 Joule, il est nécessaire d'utiliser un condensateur ayant une capacité de 408 pF.

L'énergie stockée dans le condensateur est alors de l'ordre de 12,75 joules pendant la phase de charge. Cette solution présente deux inconvénients: elle est très dangereuse (en raison de la quantité d'énergie stockée) et très coûteuse.

Une deuxième solution pourrait consister à prévoir une alimentation directe régulée de la bobine-bougie depuis le réseau de bord 12V du véhicule. Mais la batterie devrait alors fournir un courant de plusieurs centaines d'ampères, ce qui est irréaliste.

Aussi, pour résoudre ce problème, l'invention propose d'utiliser un convertisseur continu-continu à

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deux étages, à savoir un convertisseur continu-continu comprenant un premier étage élévateur de tension muni d'un premier condensateur de stockage suivi d'un deuxième étage régulateur de tension muni d'un second condensateur de stockage, le condensateur de stockage de l'étage élévateur de tension constituant alors une réserve d'énergie disposée entre l'entrée du convertisseur continu-continu et le second condensateur de stockage de l'amplificateur pendant les phases de décharge du dispositif d'alimentation, ce qui permet de réduire les chutes de tension à la sortie du convertisseur continu-continu pendant les phases de décharge. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'alimentation d'un allumage radiofréquence, ledit dispositif d'alimentation étant destiné à fournir une tension continue à une fréquence prédéfinie à un résonateur série et comprenant - une source d'alimentation apte à délivrer une tension d'alimentation continue, - un convertisseur continu-continu amplifiant ladite tension d'alimentation continue et délivrant sur une sortie une tension continue, dite tension intermédiaire dont l'amplitude est supérieure à ladite tension d'alimentation continue, - un interrupteur de puissance commandé par un signal de commande pour appliquer sélectivement ladite tension intermédiaire sur le résonateur série à une fréquence de commande égale à ladite fréquence prédéfinie, caractérisé en ce que le convertisseur continu-continu comprend un étage élévateur de tension pour générer, à partir de la tension d'alimentation continue, une tension dite de ballast aux bornes d'un premier condensateur de stockage et un étage de régulation de tension pour générer à partir de ladite tension de ballast la tension intermédiaire aux bornes d'un deuxième

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condensateur de stockage, ladite tension de ballast étant supérieure à la tension d'alimentation continue. La présence de ce double étage permet de réduire fortement la chute de tension aux bornes du second condensateur présent à la sortie du convertisseur continu-continu pendant les phases de décharge du dispositif d'alimentation. Le premier condensateur de stockage joue le rôle de réservoir d'énergie complémentaire lorsque la tension intermédiaire à la sortie du dispositif d'alimentation a tendance à baisser. Selon un mode de réalisation particulier, l'étage élévateur de tension est un montage de type Boost pour limiter les pertes résistives dans cet étage. Selon l'invention, l'étage élévateur de tension est commandé pour charger ledit premier condensateur de stockage pendant une phase de charge et générer aux bornes dudit premier condensateur de stockage une tension de ballast sensiblement égale à une valeur prédéfinie à l'issue de ladite phase de charge. La commande de l'étage élévateur de tension est de préférence synchronisée sur le signal de commande de l'interrupteur de puissance. Selon un mode de réalisation particulier, la valeur prédéfinie de tension ballast est déterminée en fonction du régime de rotation du moteur thermique dans lequel est installé l'allumage radiofréquence. Cette valeur est par exemple égale à 340 volts lorsque le régime de rotation du moteur est élevé. Selon un mode de réalisation avantageux, la tension de ballast est supérieure à la tension intermédiaire et l'étage de régulation de tension est un étage abaisseur de tension. Selon un mode de réalisation particulier, l'étage abaisseur de tension est un montage du type Buck. L'étage de régulation de tension est commandé pour charger, pendant ladite phase de charge, ledit second condensateur de stockage avec de l'énergie stockée

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dans ledit premier condensateur de stockage et pour générer une tension intermédiaire sensiblement égale à une valeur prédéfinie aux bornes dudit second condensateur de stockage à l'issue de ladite phase de charge. Cette valeur prédéfinie varie selon le point de fonctionnement moteur est typiquement comprise dans une plage allant de 50 à 200 V. La commande de l'étage de régulation de tension est de préférence synchronisée sur le signal de commande de l'interrupteur de puissance.

Par ailleurs, l'étage de régulation de tension est également commandé pour maintenir, pendant une phase de décharge consécutive à la phase de charge, la tension intermédiaire sensiblement égale à ladite valeur prédéfinie de tension intermédiaire.

L'invention concerne également un dispositif d'allumage radiofréquence comprenant un dispositif d'alimentation tel que défini précédemment et un résonateur série de génération de plasma connecté à la sortie du dispositif d'alimentation.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, en se référant ci-dessus aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1, déjà décrite, est un schéma d'un résonateur série modélisant une bobine-bougie radiofréquence de génération de plasma, - la figure 2, déjà décrite, est un schéma modélisant un dispositif d'alimentation, utilisé pour la commande du résonateur série de la bobine bougie de la figure 1; - la figure 3 est un schéma d'un convertisseur continu-continu du dispositif d'alimentation de la 35 figure 2; et

9 - la figure 4 représente des courbes illustrant la tension aux bornes des deux condensateurs de stockage et les signaux de commande des interrupteurs du convertisseur continu-continu de la figure 3.

Comme on l'a vu précédemment, pour obtenir une faible chute de tension à la sortie du dispositif d'alimentation pendant la phase de décharge, on propose d'employer un convertisseur continu-continu à deux étages, comprenant un étage élévateur de tension et un étage de régulation de la tension de sortie. Les deux étages vont maintenant être décrits plus en détail.

Premier étage du convertisseur continu-continu Plusieurs structures d'étage élévateur de tension bien connues de l'homme du métier sont possibles: une structure Boost, une structure Flyback, une structure forward, une structure demi-pont capacitif, une structure pont complet. Au régime de rotation moteur maximum, typiquement de 8200trs/min, et à énergie disponible maximale, de l'ordre de 1 Joule, la phase de recharge du dispositif d'alimentation dure au maximum 3,7ms sur un moteur quatre cylindres, à quatre temps. De plus, si on considère que la phase de décharge dure au maximum 500 ps, alors, dans ces conditions qui sont extrêmes, le (3,7-0,5 3,7 / structure de ce premier convertisseur de tension doit donc de préférence minimiser les pertes résistives. Aussi, selon un mode de réalisation préféré illustré par la figure 3, l'étage élévateur de tension référencé 41 est de type Boost. De l'énergie en provenance de la source d'alimentation 3 est accumulée temporairement dans une bobine d'induction 410 puis transférée via une diode 411 dans un condensateur 412 dit de ballast, aux bornes duquel est mesurée une tension premier étage fonctionne =88% du temps. La

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Vballast. On notera Va1im la tension aux bornes de la source d'alimentation 3. Un transistor, formant interrupteur 413, est utilisé pour contrôler la phase d'accumulation d'énergie dans la bobine puis la phase de transfert vers le condensateur. L'interrupteur 413 est commandé par un signal de commande Cl de forme carrée. Le fonctionnement d'un tel étage est bien connu de l'homme du métier. Pendant la phase d'accumulation d'énergie, l'interrupteur 413 est fermé (état passant), ce qui entraîne une augmentation de courant dans la bobine 410 et le stockage d'énergie sous forme d'énergie magnétique dans la bobine 410. Pendant cette phase d'accumulation, la diode 411 est bloquée et le condensateur est déconnecté de la source d'alimentation 3. Lorsque l'interrupteur est ouvert, la bobine 410 est en série avec la source d'alimentation 3 et sa force électromotrice s'additionne alors à celle de la source d'alimentation. Le courant circulant à travers la bobine circule également à travers la diode 411 et le condensateur 412. Il en résulte un transfert d'énergie entre la bobine 410 et le condensateur 412. Cette structure est la moins coûteuse et l'une des plus simples à mettre en oeuvre. En effet, elle comporte un nombre réduit de composants. Une bobine d'induction 410 unique est utilisée, au lieu par exemple d'un transformateur dans le cas d'une structure flyback. De plus, la source du transistor 413 étant connectée à la masse, le transistor est plus facile à commander que si sa source était flottante. Pour obtenir une tension Vballast très supérieure à la tension d'entrée Valim, la durée de conduction du transistor 413 doit également être très supérieure à la durée de non-conduction pendant la phase de charge. Le temps de charge de la bobine 410 est donc défini pour être supérieur au temps de décharge. Il en résulte que le courant moyen dans la bobine est donc sensiblement égal au courant moyen fourni par la source d'alimentation 3,

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ce qui est la situation la plus favorable en termes de pertes résistives.

Deuxième étage du convertisseur continu-continu Le deuxième étage du convertisseur continu-continu a pour rôle principal de réguler rapidement la tension de sortie du convertisseur à la valeur de tension intermédiaire Vinter souhaitée. Il a également pour fonction de transférer de l'énergie entre deux condensateurs ayant des tensions élevées entre leurs bornes. Plusieurs structures sont possibles pour cet étage, soit un montage élévateur de tension, soit un montage abaisseur de tension. Dans le cas d'un deuxième étage élévateur de tension, le premier étage élévateur de tension convertit la tension Va1im en une tension continue Vba ast et le deuxième étage convertit la tension Vba ast en une tension continue aux bornes d'un condensateur, notée Vinter à la valeur souhaitée, cette tension Vinter étant supérieure à Vba ast- Le premier étage convertit par exemple la tension Vajim = 12 volts en une tension Vba ast = 200 volts et le deuxième étage convertit la tension Vba ast en une tension Vinter = 250 volts. Dans le cas d'un deuxième étage abaisseur de tension, le premier étage élévateur de tension convertit la tension Va1im en une tension continue Vba ast>Vinter et le deuxième étage convertit la tension Vba ast en la tension Vinter. Le premier étage convertit par exemple la tension Vajim = 12 volts en une tension Vba ast = 340 volts et le deuxième étage convertit la tension Vba ast en une tension Vinter = 250 volts. Ce deuxième cas constitue un mode de réalisation préféré. En effet, à énergies maximum fournies identiques (par exemple 1 Joule), il est connu de l'homme du métier que le courant crête circulant dans la bobine d'un étage Boost est supérieur à celui

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circulant dans la bobine d'un étage Buck. Un deuxième étage abaisseur de tension de type Buck est donc la solution qui est la moins onéreuse et qui présente les pertes résistives les plus faibles. Cette solution est celle illustrée par la figure 3. En référence à la figure 3, le deuxième étage est un étage abaisseur de tension 42 de type Buck. Cet étage comprend un transistor, formant interrupteur 423, monté en série avec une bobine 420 et un condensateur 422. Une diode 421 est montée en parallèle avec l'ensemble série formé de la bobine 420 et du condensateur 422. L'interrupteur 423 est commandé par un signal de commande C2 de forme rectangulaire ou carrée. Le fonctionnement de cet étage est bien connu de l'homme du métier. Lorsque l'interrupteur 423 est fermé (état passant), la tension aux bornes de la bobine 420 est égale à la différence entre la tension Vba ast aux bornes du condensateur 412 et la tension Vinter aux bornes du condensateur 422. Le courant circulant à travers la bobine 420 augmente donc linéairement. La tension aux bornes de la diode 421 étant négative, aucun courant ne la traverse. Lorsque l'interrupteur 423 est ouvert (état bloqué), la diode 421 devient passante afin d'assurer la continuité du courant traversant la bobine 420. La tension aux bornes de la bobine vaut alors -Vinter et le courant circulant à travers la bobine décroit.

Fonctionnement global du convertisseur continu-continu La figure 4 représente des courbes illustrant le fonctionnement du convertisseur continu-continu de la figure 3 dans le cadre d'un dispositif d'alimentation d'un allumage radiofréquence. Une première courbe représente le signal de commande V1 de l'interrupteur M du dispositif d'alimentation 2. Pendant les phases de décharge (ou d'étincelle) du dispositif d'alimentation, l'interrupteur

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M fonctionne en mode commutation (alternances d'états ouvert et fermé). Pendant les phases de charge, l'interrupteur est ouvert (état bloqué). Une deuxième courbe représente l'évolution de la tension Vba ast présente à la sortie de l'étage élévateur de tension 41 pendant les phases de charge et de décharge. Une troisième courbe représente l'évolution de la tension Vinter présente à la sortie de l'étage abaisseur de tension 42. Enfin, les quatrième et cinquième courbes présentent l'état des transistors 413 et 423 pendant lesdites phases de charge et de décharge. Le pilotage de l'étage élévateur de tension 41 est relativement simple. L'objectif est d'avoir au moins avant la phase de décharge du dispositif d'alimentation une tension Vba ast qui soit constante et strictement supérieure à la tension Vinter. La tension Vba ast est par exemple comprise entre 300 et 400 volts. Cette tension Vballast est régulée par une boucle de régulation proportionnelle ou proportionnelle intégrale bien connue de l'homme de l'art, contrôlant le signal de commande Cl du transistor 413. Le transistor 413 fonctionne en commutation pendant la phase de charge du dispositif d'alimentation. Son signal de commande Cl est synchronisé sur le signal de commande V1 du transistor de puissance M. Le signal Cl est un signal logique ayant une fréquence et un rapport cyclique variables. Cette fréquence et ce rapport cyclique sont déterminés par la boucle de régulation et sont fonction de l'inductance de la bobine 410, de la capacité du condensateur 412 et de l'état de charge de ce dernier. Pendant la phase de décharge du dispositif d'alimentation, le transistor 413 est dans un état bloqué. Le pilotage de l'étage abaisseur de tension 42 est décrit ci-après. Pendant la phase de charge du dispositif d'alimentation, le condensateur 422 se charge et, pendant la phase de décharge du dispositif d'alimentation, il se charge et se décharge. Au début de chaque phase de charge, la tension Vinter souhaitée aux bornes du condensateur 422 et le temps de charge disponible sont connus. Au régime de rotation moteur maximum (8200 trs/min) et à énergie disponible maximale (Vinter = 250 volts), la phase de charge dure au maximum 3,7ms. Cependant, pour réduire les pertes résistives, il est préférable d'avoir le temps de recharge le plus long possible tout en garantissant l'obtention de la tension Vinter demandée. Le temps de charge disponible peut être calculé à partir du régime de rotation du moteur ou de la durée entre les deux précédentes étincelles. Ce temps de charge disponible peut être calculé comme suit: 'charge = 30 Ô = AT X CS Avec: N = régime de rotation du moteur; AT = durée entre 2 étincelles précédentes; 8 = coefficient lié aux accélérations (8<1).

Pendant la phase de charge du dispositif d'alimentation, la charge du condensateur 422 est réalisée par un pilotage adapté du transistor 422. A titre d'illustration, le pilotage le plus simple est de générer un signal de commande C2 de fréquence constante.

Selon un mode de réalisation plus avantageux, on utilisera un signal de commande C2 asservi en fréquence et en rapport cyclique pour minimiser les pertes résistives dans l'étage abaisseur de fréquence pendant cette phase de charge. Il est également envisageable d'utiliser une boucle de régulation proportionnelle ou proportionnelle intégrale pour réguler la tension Vinter pendant cette phase de charge. Pendant la phase de décharge, l'objectif de l'étage abaisseur de tension est de garantir une tension Vinter constante ou à défaut de limiter la chute de N

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tension. L'étage abaisseur continue de fonctionner en commutation. Selon l'invention, l'énergie consommée en priorité pendant cette phase est l'énergie disponible dans le condensateur 412 (du premier étage) chargé sous la tension Vballast - Ce deuxième étage fonctionnant en abaisseur de tension, on peut puiser de l'énergie dans ce condensateur tant que la tension Vballast est supérieure à la tension Vinter souhaitée. L'énergie disponible dans le condensateur 412 10 est alors 1 Eballast = 2 X Cballast X 2 2 Vballast - Vint er avec: Cballast Vballast = capacité du condensateur 412; = tension aux bornes du condensateur 412; Vinter = tension aux bornes du condensateur 422. 15 A titre indicatif, pour Vballast = 340V, Vinter = 250V et Cballast = 40 gF, nous obtenons Eballast = 1 J, soit la totalité de l'énergie nécessaire à l'allumage dans des conditions extrêmes. Le transfert d'énergie est assuré en commandant 20 le transistor 423 avec un signal de commande C2 à rapport cyclique variable pendant cette phase de décharge. Le rapport cyclique maximum est limité par le courant maximum pouvant circuler à travers la bobine 420. Aussi, selon un mode de réalisation avantageux, on 25 dimensionne la bobine 420 en tenant compte de cette limite pour assurer une régulation rapide pendant la phase de décharge. On choisit alors la bobine 420 telle que:

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l'étage 42 Il est à noter que, dans ce second étage, le 35 condensateur 422 assure une double fonction de filtrage IL max = 'out max = courant maximum circulant dans la bobine courant maximum à fournir à la sortie de I Lmax 420; et I outmax =

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et de stockage, c'est-à-dire qu'il doit présenter une faible impédance à haute fréquence tout en ayant une capacité importante pour le stockage. Dans cette topologie à double étage, le stockage de l'énergie est assuré principalement par le condensateur 412. Cela permet ainsi de diminuer la capacité du condensateur 422 et donc de réduire le coût du convertisseur continu-continu dans son ensemble.

Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif d'alimentation (2) d'un allumage radiofréquence, ledit dispositif d'alimentation étant destiné à fournir une tension continue à une fréquence prédéfinie à un résonateur série (1) et comprenant - une source d'alimentation (3) apte à délivrer une tension d'alimentation continue (Va1im) , - un convertisseur continu-continu (4) amplifiant ladite tension d'alimentation continue (Va1im) et délivrant sur une sortie une tension continue, dite tension intermédiaire (Vinter) dont l'amplitude est supérieure à ladite tension d'alimentation continue, - un interrupteur de puissance (M) commandé par un signal de commande (V1) pour appliquer sélectivement ladite tension intermédiaire (Vinter) sur le résonateur série à une fréquence de commande égale à ladite fréquence prédéfinie, caractérisé en ce que le convertisseur continu- continu comprend un étage élévateur de tension (41) pour générer, à partir de la tension d'alimentation continue, une tension (Vba ast) dite de ballast aux bornes d'un premier condensateur de stockage (412) et un étage de régulation de tension (42) pour générer à partir de ladite tension de ballast la tension intermédiaire aux bornes d'un deuxième condensateur de stockage (422), ladite tension de ballast étant supérieure à la tension d'alimentation continue.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage élévateur de tension (41) est un montage de type Boost.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étage élévateur de tension (41) est commandé pour charger ledit premier condensateur de 518 stockage (412) pendant une phase de charge et générer aux bornes dudit premier condensateur de stockage une tension de ballast sensiblement égale à une valeur prédéfinie à l'issue de ladite phase de charge.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la commande de l'étage élévateur de tension est synchronisée sur le signal de commande de l'interrupteur de puissance. 10
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite valeur prédéfinie de tension ballast est déterminée en fonction du régime de rotation (N) du moteur thermique dans lequel est installé 15 l'allumage radiofréquence.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de ballast (Vba ast) est supérieure à la tension 20 intermédiaire (Vinter) et en ce que l'étage de régulation de tension (42) est un étage abaisseur de tension.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étage abaisseur de tension est un 25 montage du type Buck.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étage de régulation de tension est commandé pour charger, 30 pendant ladite phase de charge, ledit second condensateur de stockage avec de l'énergie stockée dans ledit premier condensateur de stockage et générer, aux bornes dudit second condensateur de stockage, une tension intermédiaire sensiblement égale à une valeur prédéfinie 35 à l'issue de ladite phase de charge. 19
9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la commande de l'étage de régulation de tension est synchronisée sur le signal de commande de l'interrupteur de puissance.
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'étage de régulation de tension est commandé pour maintenir, pendant une phase de décharge consécutive à la phase de charge, la tension intermédiaire sensiblement égale à ladite valeur prédéfinie de tension intermédiaire.
11. Dispositif d'allumage radiofréquence comprenant un dispositif d'alimentation (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un résonateur série (1) de génération de plasma connecté à la sortie du dispositif d'alimentation.