FR2996698A1 - Direct-current-to-direct-current boost converter for aircraft power system for converting direct-current input voltage into high-range output voltage, has regulator increasing current generation when value of voltage signal is decreased - Google Patents
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Abstract
Description
CONVERTISSEUR ELEVATEUR DE TENSION POUR UN VEHICULE La présente invention concerne de manière générale un convertisseur élévateur de tension et plus particulièrement un convertisseur courant continu/courant continu (DC/DC) élévateur de tension pour un véhicule. Les convertisseurs courant continu/courant continu élévateur de tension présentent plusieurs défauts. Il y a peu d'effet d'un signal de pro-action en tension de la tension d'entrée (feed-forward) sur la loi de régulation du convertisseur. Le courant délivré n'est pas régulé mais limité avec un temps de retard important, ce qui engendre un risque de destruction des transistors MOS du convertisseur. De plus, la durée d'utilisation est limitée à quelques secondes à cause de l'échauffement important généré et la structure du convertisseur ne permet pas de charger un stockeur du type Ucaps. En outre, le convertisseur est souvent constitué de six convertisseurs entrelacés travaillant à des fréquences fixes élevées (150 kHz). Un tel convertisseur génère des émissions conduites et rayonnées sur un spectre large en radiofréquence si bien qu'une conformité aux normes exigées est difficile à atteindre. Les convertisseurs réversibles utilisés pour charger/décharger des modules d'ultracapacité (Ucaps) et les convertisseurs réversibles utilisés pour des bi-réseaux 48V/12V présentent également plusieurs défauts. La structure du convertisseur ne permet pas de charger un stockeur d'énergie électrique à une tension proche de la tension d'une batterie et en conséquence la régulation du convertisseur devient instable. De plus, ces convertisseurs sont souvent constitués de convertisseurs entrelacés travaillant à des fréquences fixes et élevées (150 kHz). Un tel convertisseur génère des émissions conduites et rayonnées sur un spectre large en radiofréquence si bien qu'une conformité aux normes exigées est difficile à atteindre.The present invention generally relates to a step-up converter and more particularly to a direct current / DC converter (DC / DC) voltage booster for a vehicle. The dc / dc voltage boosters have several faults. There is little effect of a pro-action signal in feed-forward voltage on the regulator law of the converter. The current delivered is not regulated but limited with a long time delay, which generates a risk of destruction of the MOS transistors of the converter. In addition, the duration of use is limited to a few seconds because of the significant heating generated and the structure of the converter does not load a Ucaps type of storage. In addition, the converter often consists of six interleaved converters working at high fixed frequencies (150 kHz). Such a converter generates emissions conducted and radiated over a broad radio frequency spectrum so that compliance with the required standards is difficult to achieve. The reversible converters used to charge / discharge ultracapacitance modules (Ucaps) and the reversible converters used for 48V / 12V bi-networks also have several defects. The structure of the converter does not make it possible to charge a storer of electrical energy at a voltage close to the voltage of a battery and consequently the regulation of the converter becomes unstable. In addition, these converters often consist of interleaved converters working at fixed and high frequencies (150 kHz). Such a converter generates emissions conducted and radiated over a broad radio frequency spectrum so that compliance with the required standards is difficult to achieve.
De surcroît, il n'y a pas de prise en compte par le convertisseur des variations importantes de la tension d'entrée Vin du convertisseur, et la puissance délivrée par le convertisseur en mode décharge Ucap est insuffisante pour une application maintien de tension du réseau de bord.In addition, the converter does not take into account significant variations in the input voltage Vin of the converter, and the power delivered by the converter in the Ucap discharge mode is insufficient for a network voltage maintenance application. on board.
De plus, lorsque la tension d'entrée Vin diminue d'une manière significative, le convertisseur essaiera de générer plus de courant pour compenser cette réduction de la tension d'entrée Vin, ce qui peut provoquer une réduction supplémentaire de la tension d'entrée Vin et une régulation instable du convertisseur. En outre, le rendement du convertisseur est sévèrement dégradé. La demande de brevet W0200737972 décrit un véhicule avec récupération d'énergie au freinage. Le véhicule est équipé d'une super-capacité, une batterie et un volant d'inertie pour récupérer de l'énergie. La demande de brevet W0200015455 décrit un véhicule hybride avec 15 rechargement de la batterie dans des phases de décélération. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients mentionnés ci-dessus et en particulier, de proposer un convertisseur élévateur de tension qui délivre une tension de sortie sensiblement constante, stable et d'une valeur suffisante, par exemple, pour une 20 application de maintien de tension d'un réseau de bord. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un convertisseur élévateur de tension pour un véhicule pour convertir une tension continue d'entrée en une tension continue de sortie de plus forte valeur, le convertisseur comprenant : 25 - une inductance ; - un commutateur ; - un générateur pour générer un signal de commutation pour piloter le commutateur afin de générer un courant traversant l'inductance ; - un régulateur pour fournir au générateur une tension de régulation VREG du courant traversant l'inductance ; et caractérisé en ce que le régulateur est apte à recevoir un signal de pro-action en tension de la tension d'entrée et à augmenter la génération du courant traversant l'inductance lorsque la valeur du signal de pro-action en tension diminue afin de maintenir une tension de sortie supérieure ou égale à une valeur prédéterminée. Un tel convertisseur permet de délivrer une tension de sortie et une puissance de sortie largement constante. Il permet en outre une opération 10 stable du convertisseur et la délivrance d'une valeur suffisante de la tension de sortie pour une application de maintien de tension d'un réseau de bord. De manière très avantageuse, le régulateur est en outre configuré pour arrêter la génération du courant traversant l'inductance lorsque la valeur du signal de pro-action en tension diminue et atteint une valeur 15 prédéterminée non-nulle. Un tel convertisseur permet d'éviter un fonctionnement instable du convertisseur et d'éviter un fonctionnement avec un rendement sévèrement dégradé. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le 20 régulateur comprend des moyens de traitement de la valeur de la tension d'entrée aptes à transformer une diminution de la valeur de la tension d'entrée en une tension de régulation croissante. De manière avantageuse, le régulateur comprend des moyens d'arrêt de génération du courant aptes à recevoir le signal de pro-action en tension 25 de la tension d'entrée et à générer un signal d'arrêt de génération du courant lorsque la valeur du signal de pro-action en tension diminue et atteint une valeur prédéterminée non-nulle. De manière avantageuse, le régulateur comprend un dispositif de commande pour fournir au générateur la tension de régulation VREG du 30 courant traversant l'inductance, le dispositif de commande étant apte à recevoir la valeur de la tension d'entrée traitée et le signal d'arrêt de génération du courant, et à fixer la valeur de la tension de régulation VREG à la valeur de la tension d'entrée traitée en absence du signal d'arrêt de génération du courant.In addition, when the input voltage Vin decreases significantly, the converter will try to generate more current to compensate for this reduction in the input voltage Vin, which may cause a further reduction of the input voltage. Wine and unstable regulation of the converter. In addition, the efficiency of the converter is severely degraded. Patent application WO200737972 describes a vehicle with braking energy recovery. The vehicle is equipped with a super-capacity, a battery and a flywheel to recover energy. Patent Application WO0200015455 discloses a hybrid vehicle with recharging of the battery in deceleration phases. An object of the present invention is to meet the drawbacks mentioned above and, in particular, to propose a step-up converter which delivers a substantially constant, stable output voltage of sufficient value, for example, for an application. maintaining a voltage of an onboard network. For this purpose, a first aspect of the invention relates to a step-up converter for a vehicle for converting an input DC voltage to a DC output voltage of higher value, the converter comprising: - an inductor; - a switch; a generator for generating a switching signal for driving the switch to generate a current flowing through the inductor; a regulator for supplying the generator with a regulation voltage VREG of the current flowing through the inductor; and characterized in that the regulator is adapted to receive a pro-action signal in voltage of the input voltage and to increase the generation of the current flowing through the inductor when the value of the pro-action voltage signal decreases in order to maintain an output voltage greater than or equal to a predetermined value. Such a converter makes it possible to deliver an output voltage and a power output that is largely constant. It further enables stable operation of the converter and the delivery of a sufficient value of the output voltage for a voltage maintenance application of an onboard network. Very advantageously, the regulator is further configured to stop the generation of the current flowing through the inductor when the value of the voltage pro-action signal decreases and reaches a predetermined non-zero value. Such a converter makes it possible to avoid unstable operation of the converter and to avoid operation with a severely degraded efficiency. A particularly interesting embodiment consists in that the regulator comprises means for processing the value of the input voltage able to transform a decrease in the value of the input voltage into an increasing regulation voltage. Advantageously, the regulator comprises current generation stop means adapted to receive the pro-action voltage signal of the input voltage and to generate a current generation stop signal when the value of pro-action signal in voltage decreases and reaches a predetermined non-zero value. Advantageously, the regulator comprises a control device for supplying the generator with the regulation voltage VREG of the current flowing through the inductor, the control device being able to receive the value of the input voltage processed and the signal of stopping generation of the current, and setting the value of the control voltage VREG to the value of the input voltage processed in the absence of the current generation stop signal.
De manière très avantageuse, le régulateur est apte à recevoir un signal de rétroaction en tension d'une tension de sortie du convertisseur, et en ce que le régulateur comprend des moyens pour déterminer une valeur de la tension de régulation VREGO à partir de la valeur du signal de rétroaction en tension et une tension de consigne.In a very advantageous manner, the regulator is able to receive a voltage feedback signal from an output voltage of the converter, and in that the regulator comprises means for determining a value of the regulating voltage VREGO from the value the voltage feedback signal and a target voltage.
De manière très avantageuse, le régulateur comprend en outre un dispositif de comparaison apte à recevoir la tension de régulation déterminée VREGO et le signal d'arrêt de génération du courant, et à fournir la valeur de la tension de régulation déterminée VREGO au dispositif de commande en absence du signal d'arrêt de génération du courant.Very advantageously, the regulator further comprises a comparison device adapted to receive the determined control voltage VREGO and the current generation stop signal, and to supply the value of the determined control voltage VREGO to the control device. in the absence of the current generation stop signal.
De manière très avantageuse, le dispositif de commande est configuré pour fournir la valeur de la tension de régulation déterminée VREGO au générateur lorsque cette valeur est inférieure à la valeur de la tension d'entrée traitée. Dans une réalisation particulièrement intéressante, il comprend en 20 outre une diode pilotée. Selon un deuxième aspect, la présente l'invention concerne un véhicule automobile comprenant un convertisseur tel que défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit 25 d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la Figure 1 illustre un convertisseur élévateur de tension selon la présente invention ; - la Figure 2 illustre un régulateur du convertisseur selon la présente invention ; - La Figure 3 illustre un exemple d'une fonction de transfert des moyens de traitement de la valeur de la tension d'entrée Vin du convertisseur 5 selon la présente invention ; - la Figure 4 illustre un exemple de réalisation analogique du régulateur du convertisseur selon la présente invention ; - la Figure 5 illustre le courant traversant une inductance du convertisseur lors du fonctionnement du convertisseur selon la présente 10 invention lorsque une tension d'entrée Vin du convertisseur diminue ; et - la Figure 6 illustre un convertisseur élévateur de tension selon une variante de la présente invention. La Figure 1 illustre un convertisseur courant continu/courant continu élévateur de tension 1 pour un véhicule selon la présente invention. Le 15 convertisseur 1 est régulé en tension et en courant. Le convertisseur 1 comprend une inductance 3, une diode 5, un commutateur 7, un générateur 9, par exemple un comparateur à hystérésis, pour produire un signal de commutation pour piloter le commutateur 7 afin de générer un courant traversant l'inductance 3 et un régulateur 11 pour fournir à une entrée non- 20 inverseuse du comparateur 9 une tension de régulation VREG du courant traversant l'inductance 3. Le convertisseur 1 inclut des moyens 13 pour fournir une tension VL1 (une image du courant IL1) représentative du courant IL1 traversant l'inductance 3 à une entrée inverseuse du comparateur 9. Les moyens 13 25 comprennent un convertisseur linéaire courant/tension de gain R pour convertir un échantillonnage du courant IL1 traversant l'inductance 3 en une tension VL1 avec un gain de R. Le convertisseur 1 comprend en outre un premier et un second condensateur de filtrage C1, C2.Very advantageously, the control device is configured to supply the value of the determined control voltage VREGO to the generator when this value is lower than the value of the input voltage processed. In a particularly interesting embodiment, it further comprises a driven diode. According to a second aspect, the present invention relates to a motor vehicle comprising a converter as defined above. Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawings, in which: Fig. 1 illustrates a step-up converter according to the present invention; FIG. 2 illustrates a regulator of the converter according to the present invention; FIG. 3 illustrates an example of a transfer function of the processing means of the value of the input voltage Vin of the converter 5 according to the present invention; FIG. 4 illustrates an analog embodiment of the regulator of the converter according to the present invention; FIG. 5 illustrates the current flowing through an inductor of the converter during operation of the converter according to the present invention when an input voltage Vin of the converter decreases; and FIG. 6 illustrates a step-up converter according to a variant of the present invention. Figure 1 illustrates a DC / DC DC converter 1 for a vehicle according to the present invention. The converter 1 is regulated in voltage and current. The converter 1 comprises an inductor 3, a diode 5, a switch 7, a generator 9, for example a hysteresis comparator, to produce a switching signal for driving the switch 7 in order to generate a current flowing through the inductor 3 and a regulator 11 for supplying a non-inverting input of the comparator 9 with a regulation voltage VREG of the current flowing through the inductor 3. The converter 1 includes means 13 for supplying a voltage VL1 (an image of the current IL1) representative of the current IL1 passing through the inductor 3 to an inverting input of the comparator 9. The means 13 comprise a linear current / voltage gain converter R for converting a sampling of the current IL1 passing through the inductor 3 into a voltage VL1 with a gain of R. converter 1 further comprises a first and a second filter capacitor C1, C2.
Comme illustré sur la Figure 1, le convertisseur est relié à un premier stockeur d'énergie électrique ST1 par l'intermédiaire d'une borne d'entrée E et à un deuxième stockeur d'énergie électrique ST2 par l'intermédiaire d'une borne de sortie S. Les stockeurs d'énergie électrique ST1 et ST2 sont reliés à une masse M. Le premier stockeur d'énergie électrique ST1 est, par exemple, une batterie telle qu'une batterie électrochimique ou un supercondensateur, et le deuxième stockeur d'énergie électrique ST2 est, par exemple, un supercondensateur ou une batterie ou charges (par exemple, charges du réseau de bord).As illustrated in FIG. 1, the converter is connected to a first electrical energy store ST1 via an input terminal E and to a second electric energy store ST2 via a terminal The ST1 and ST2 electrical energy storers are connected to a ground M. The first storer ST1 is, for example, a battery such as an electrochemical battery or a supercapacitor, and the second storage storer. ST2 electrical energy is, for example, a supercapacitor or a battery or charges (eg, onboard network charges).
L'inductance 3 est relié électriquement d'un côté à la borne d'entrée E et de l'autre côté en série avec le côté anode de la diode 5. Le côté cathode de la diode 5 est relié à la borne de sortie S. Le commutateur 7 est relié électriquement d'un côté entre la diode 5 et l'inductance 3 et de l'autre côté à la masse M.The inductor 3 is electrically connected on one side to the input terminal E and on the other side in series with the anode side of the diode 5. The cathode side of the diode 5 is connected to the output terminal S The switch 7 is electrically connected on one side between the diode 5 and the inductor 3 and on the other side to the ground M.
Le comparateur à hystérésis 9 est relié électriquement au commutateur 7 afin de transmettre un signal de commutation dont le rapport cyclique permettra la fermeture et l'ouverture du commutateur 7. Le comparateur à hystérésis 9 reçoit à son entrée inverseuse la tension Vu, représentative du courant lu traversant l'inductance 3 et à son 20 entrée non-inverseuse une tension de régulation VREG fournie par le régulateur 11. Le régulateur 11 est apte à recevoir un signal de rétroaction en tension d'une tension de sortie Vout du convertisseur (feedback), un signal de pro-action en tension d'une tension d'entrée Vin du convertisseur 25 (feedforward) et un signal de consigne Vconsignel . Le régulateur 11 est apte à déterminer une valeur de tension de régulation VREG à partir de la valeur de la tension de sortie Vout, de la valeur de la tension d'entrée Vin et de la valeur du signal de consigne Vconsignel . La tension de régulation VREG est fournie au comparateur à hystérésis 9 et le courant traversant l'inductance 3 est 30 régulé à la valeur de la tension de régulation VREG.The hysteresis comparator 9 is electrically connected to the switch 7 in order to transmit a switching signal whose duty cycle will allow the closing and opening of the switch 7. The hysteresis comparator 9 receives at its inverting input the voltage Vu, representative of the current 1 through the inductor 3 and at its non-inverting input a regulation voltage VREG supplied by the regulator 11. The regulator 11 is able to receive a voltage feedback signal from an output voltage Vout of the converter (feedback). , a pro-action signal in voltage of an input voltage Vin of the converter 25 (feedforward) and a reference signal Vconsignel. The regulator 11 is able to determine a regulation voltage VREG value from the value of the output voltage Vout, the value of the input voltage Vin and the value of the reference signal Vconsignel. The control voltage VREG is supplied to the hysteresis comparator 9 and the current flowing through the inductor 3 is regulated to the value of the control voltage VREG.
Le premier condensateur de filtrage Cl est raccordé électriquement d'un côté entre l'inductance 3 et la borne d'entrée E et de l'autre côté à la masse M. Le second condensateur de filtrage C2 est raccordé électriquement d'un côté entre la diode 5 et la borne de sortie S et de l'autre 5 côté à la masse M. La fonction du premier et du second condensateur de filtrage C1, C2 est d'assurer la stabilisation des tensions en entrée E et sortie S. Le régulateur 11 du convertisseur selon la présente invention est illustré en détails sur la Figure 2. Le régulateur 11 comprend un premier 10 additionneur 15, des premiers moyens d'atténuation 17, un premier correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 19, des moyens pour fournir une deuxième tension de consigne Vconsigne2 21, un deuxième additionneur 27, des moyens pour fournir une troisième tension de consigne Vconsigne3 29, des deuxièmes moyens d'atténuation 31, un deuxième correcteur Proportionnel- 15 Intégral (PI) 33, un dispositif d'arrêt de génération du courant 35, un dispositif de comparaison 37 et un dispositif de commande 41. Le premier additionneur 15 est apte à réaliser une soustraction de la tension de consigne Vconsignel à une fraction de la tension de sortie Vout (feedback) fournie par les premiers moyens d'atténuation 17. L'erreur en 20 sortie du premier additionneur 15 est corrigée par le premier correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 19 et le résultat, représentant une valeur d'une tension de régulation VREGO du convertisseur, est fourni au dispositif de comparaison 37. Le premier correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 19 est, par exemple, un filtre de premier ordre avec un gain g2. 25 Le dispositif d'arrêt de génération du courant 35 est apte à recevoir le signal de pro-action en tension de la tension d'entrée Vin et à générer un signal d'arrêt de génération du courant SA dans l'inductance 3 lorsque la valeur du signal de pro-action en tension atteint une valeur prédéterminée non-nulle. Le dispositif d'arrêt de génération du courant 35 est apte à 30 comparer la valeur de la tension d'entrée Vin à une valeur prédéterminée fixée en interne VL, (par exemple, 4V). Le dispositif d'arrêt de génération du courant 35 est configuré pour fournir une tension nulle OV (signal d'arrêt de génération du courant SA dans l'inductance 3) au dispositif de comparaison 37 lorsque la valeur de la tension d'entrée Vin est égale ou inférieure à cette valeur prédéterminée VL. Le dispositif d'arrêt de génération du courant 35 ne fournit pas un signal au dispositif de comparaison 37 lorsque la valeur de la tension d'entrée Vin est supérieure à la valeur prédéterminée VL. Le dispositif de comparaison 37 est apte à recevoir et à comparer le signal d'arrêt de génération du courant SA, la tension (VREGO) issue du premier correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 19 et la tension de consigne Vconsigne2 fournie par les moyens pour fournir une deuxième tension de consigne 21, à recopier en sortie la valeur minimale des trois tensions et à fournir cette tension au dispositif de commande 41 en tant que tension de régulation VREG1. La valeur de la tension de régulation VREG1 est OV lorsque le signal d'arrêt de génération du courant SA est reçu par le dispositif de comparaison 37. Les moyens pour fournir une deuxième tension de consigne 21 sont aptes à fournir une tension Vconsigne2 qui est une tension de réglage interne permettant de limiter la tension haute sortant du dispositif de comparaison 37 à cette valeur Vconsigne2 (par exemple, 4V).The first filter capacitor C1 is electrically connected on one side between the inductor 3 and the input terminal E and on the other side to the ground M. The second filter capacitor C2 is electrically connected on one side between the diode 5 and the output terminal S and the other side to the ground M. The function of the first and second filter capacitors C1, C2 is to ensure the stabilization of the input voltages E and output S. The The regulator 11 of the converter according to the present invention is illustrated in detail in FIG. 2. The regulator 11 comprises a first adder 15, first attenuation means 17, a first Proportional-Integral corrector (PI) 19, means for providing a second setpoint voltage Vset2 21, a second adder 27, means for supplying a third setpoint voltage Vset3 29, second attenuation means 31, a second Proportional-Integral corrector (PI) 33, a current generation stop device 35, a comparison device 37 and a control device 41. The first adder 15 is able to subtract the setpoint voltage Vconsignel to a fraction of the output voltage Vout (feedback) provided by the first attenuation means 17. The error in output of the first adder 15 is corrected by the first Proportional-Integral (PI) corrector 19 and the result, representing a value of a regulator voltage VREGO of the converter, is provided to the comparison device 37. The first Proportional-Integral (PI) corrector 19 is, for example, a first-order filter with a gain g2. The current generation stopping device 35 is adapted to receive the pro-action signal in voltage of the input voltage Vin and to generate a stop signal for generating the current SA in the inductor 3 when the value of the pro-action voltage signal reaches a predetermined non-zero value. The current generation stopping device 35 is adapted to compare the value of the input voltage Vin with a predetermined value set internally VL, (for example, 4V). The current generation stopping device 35 is configured to supply a zero voltage OV (current generation stop signal SA in inductance 3) to the comparator 37 when the value of the input voltage Vin is equal to or less than this predetermined value VL. The current generation stopping device 35 does not provide a signal to the comparator 37 when the value of the input voltage Vin is greater than the predetermined value VL. The comparison device 37 is able to receive and compare the current generation stop signal SA, the voltage (VREGO) originating from the first Proportional-Integral corrector (PI) 19 and the setpoint voltage Vset2 provided by the means for supplying a second setpoint voltage 21, outputting the minimum value of the three voltages and supplying this voltage to the control device 41 as a regulation voltage VREG1. The value of the regulation voltage VREG1 is OV when the current generation stop signal SA is received by the comparison device 37. The means for supplying a second setpoint voltage 21 are able to supply a voltage Vconfigure2 which is a internal adjustment voltage for limiting the high voltage output from the comparison device 37 to this value Vcord2 (for example, 4V).
Le régulateur 11 comprend des moyens de traitement de la valeur de la tension d'entrée Vin aptes à transformer une diminution de la valeur de la tension d'entrée Vin en une tension de régulation croissante Vhaute. Le deuxième additionneur 27 est apte à réaliser une soustraction de la troisième tension de consigne Vconsigne3 à une fraction de la tension d'entrée Vin (feedforward) fournie par les deuxièmes moyens d'atténuation 31. Le résultat en sortie du deuxième additionneur 27 est traité par le deuxième correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 33 et le signal traité Vhaute est fourni au dispositif de commande 41. Les moyens pour fournir une troisième tension de consigne 29 sont 30 aptes à fournir une tension Vconsigne3 qui est une tension de réglage interne (par exemple, 2V).The regulator 11 comprises means for processing the value of the input voltage Vin capable of transforming a decrease in the value of the input voltage Vin into a high increasing regulation voltage. The second adder 27 is able to subtract the third setpoint voltage V set3 from a fraction of the input voltage Vin (feedforward) supplied by the second attenuation means 31. The output result of the second adder 27 is processed. by the second Proportional-Integral (PI) corrector 33 and the processed high signal is supplied to the control device 41. The means for supplying a third setpoint voltage 29 are capable of supplying a voltage Vset3 which is an internal control voltage ( for example, 2V).
Le deuxième correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 33 est, par exemple, un filtre de premier ordre avec un gain g1. Le deuxième correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 33 est apte à transformer le résultat en sortie du deuxième additionneur 27 selon une loi linéaire décroissante afin de fournir 5 un signal traité Vhaute (et une tension de régulation VREG) qui décroit lorsque la valeur du résultat en sortie du deuxième additionneur 27 (et la valeur de la tension d'entrée Vin) augmente. Le deuxième correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 33 est ainsi apte à fournir au dispositif de commande 41 un signal traité Vhaute croissant linéairement lorsque la valeur de la tension 10 d'entrée Vin diminue. La Figure 3 illustre un exemple d'une fonction de transfert du deuxième correcteur Proportionnel-Intégral (PI) 33. Le dispositif de commande 41 est configuré pour fournir le signal traité Vhaute (fournie par le deuxième correcteur Proportionnel-Intégralut.hae 3) à l'entrée 15 non-inverseuse du comparateur à hystérésis 9 (VREG Le dispositif de commande 41 est en outre configuré pour fournir la tension de régulation VREG1 (fournie par le dispositif de comparaison 37) à l'entrée non-inverseuse du comparateur à hystérésis 5 (VREG= VREG1) si la valeur de la tension de régulation VREG1 est inférieure à la valeur du signal 20 traité Vhaute. Ainsi, la tension maximale de sortie du dispositif de commande 41 est limitée à la valeur du signal traité Vhaute fournie par le deuxième correcteur Proportionnel-Intégral 33. Lorsque le signal d'arrêt de génération du courant SA dans l'inductance 3 (0V) est reçu par le dispositif de commande 41, par 25 l'intermédiaire du dispositif de comparaison 37, le dispositif de commande 41 fournit une tension de régulation VREG de OV à l'entrée non-inverseuse du comparateur à hystérésis 5 afin d'arrêter la génération du courant traversant l'inductance 3. -10- La Figure 4 illustre un exemple de réalisation analogique du régulateur 11 du convertisseur selon la présente invention. Toutefois, une réalisation en électronique numérique est également possible. La Figure 5 illustre le courant IL1 traversant l'inductance 3 du 5 convertisseur selon la présente invention lors du fonctionnement du convertisseur 1 lorsque la tension d'entrée Vin diminue. La valeur de la tension d'entrée du convertisseur Vin fournie par un supercondensateur (le premier stockeur d'énergie électrique ST1) diminue d'une valeur de 12.5V à une valeur de 4V. Au cours de la réduction de la valeur de Vin, le 10 convertisseur augmente le courant IL1 traversant l'inductance 3 (et la valeur de VREG) afin de stabiliser la tension de sortie Vout à une valeur de 13V. Lorsque la valeur de la tension d'entrée Vin atteint une valeur de 4V, le dispositif d'arrêt de génération du courant 35 du convertisseur génère un signal d'arrêt de génération du courant dans l'inductance et le régulateur fixe 15 la valeur de VREG à OV. Le convertisseur s'arrête et IL1 est égale à OA. Le convertisseur selon la présente invention permet de modifier la tension de sortie Vout et la puissance de sortie d'une manière linéaire lorsque la valeur de la tension d'entrée Vin diminue, et de maintenir une tension de sortie Vout supérieure ou égale à une valeur prédéterminée (par exemple, 20 12V). Il permet ainsi de fournir une tension de sortie Vout sensiblement constante. Le convertisseur permet en plus d'arrêter la génération du courant traversant l'inductance 3 avant que la valeur de la tension d'entrée Vin n'atteigne une valeur où le fonctionnement du convertisseur devient instable et son rendement devient sévèrement dégradé.The second Proportional-Integral (PI) corrector 33 is, for example, a first-order filter with a gain g1. The second Proportional-Integral (PI) corrector 33 is capable of transforming the result at the output of the second adder 27 according to a decreasing linear law in order to provide a high-processed signal (and a VREG regulation voltage) which decreases when the value of the result at the output of the second adder 27 (and the value of the input voltage Vin) increases. The second Proportional-Integral (PI) corrector 33 is thus able to provide the control device 41 with a high-processed signal that increases linearly when the value of the input voltage Vin decreases. FIG. 3 illustrates an example of a transfer function of the second Proportional-Integral (PI) corrector 33. The control device 41 is configured to provide the processed high signal (provided by the second Proportional-Integralut.hae corrector 3) to the non-inverting input 15 of the hysteresis comparator 9 (VREG The control device 41 is further configured to supply the control voltage VREG1 (supplied by the comparator 37) to the non-inverting input of the hysteresis comparator 5 (VREG = VREG1) if the value of the regulating voltage VREG1 is lower than the value of the processed signal V high, so that the maximum output voltage of the controller 41 is limited to the value of the high-processed signal supplied by the Second Proportional-Integral Corrector 33. When the current generation stop signal SA in inductance 3 (0V) is received by the controller 41, via the control Comparative device 37, the control device 41 supplies a control voltage VREG of OV to the non-inverting input of the hysteresis comparator 5 in order to stop the generation of the current flowing through the inductor 3. FIG. 4 illustrates an example of analog embodiment of the regulator 11 of the converter according to the present invention. However, a realization in digital electronics is also possible. Figure 5 illustrates the current IL1 flowing through the inductor 3 of the converter according to the present invention during operation of the converter 1 when the input voltage Vin decreases. The value of the input voltage of the Vin converter supplied by a supercapacitor (the first ST1 electrical energy store) decreases from a value of 12.5V to a value of 4V. During the reduction of the Vin value, the converter increases the IL1 current flowing through the inductor 3 (and the VREG value) to stabilize the output voltage Vout at a value of 13V. When the value of the input voltage Vin reaches a value of 4V, the current generating device 35 of the converter generates a stop signal for generating the current in the inductor and the regulator sets the value of VREG to OV. The converter stops and IL1 is equal to OA. The converter according to the present invention makes it possible to modify the output voltage Vout and the output power in a linear manner when the value of the input voltage Vin decreases, and to maintain an output voltage Vout greater than or equal to a value predetermined (e.g., 12V). It thus makes it possible to provide a substantially constant output voltage Vout. The converter further enables the generation of the current flowing through the inductor 3 to be stopped before the value of the input voltage Vin reaches a value where the operation of the converter becomes unstable and its output becomes severely degraded.
25 Le convertisseur selon la présente invention comprend un régulateur interne dans lequel sont traités des signaux de consigne Vconsignel Vconsigne2, et Vconsigne3, un signal de rétroaction en tension de la tension de sortie et un signal de pro-action en tension de la tension d'entrée. Le signal de pro-action en tension de la tension d'entrée agit sur la loi de régulation du convertisseur 30 et il est régulé en tension et en courant. La fréquence de découpage du commutateur 7 n'est pas fixe car le convertisseur est auto-oscillant et contrôlé par la valeur du pic de courant traversant l'inductance 3 et l'hystérésis de tension fixe dans le comparateur 9. Le convertisseur travaille à fréquence variable mais basse et inférieure à 40kHz. La Figure 6 illustre un convertisseur abaisseur de tension incluant une 5 diode pilotée 5A selon une variante de la présente invention. La diode pilotée 5A permet un rapport cyclique élevé (> 50%) sans instabilité. La diode pilotée 5A inclut un comparateur 43, un inverseur 45, une porte logique ET ayant deux entrées 47, une porte logique ET ayant trois entrées 49, des moyens 51 pour fournir un signal de réinitialisation (RESET), 10 des retardateurs de signaux 53, 55 et un commutateur 57. Les moyens 51 pour fournir un signal de réinitialisation imposent un état 0 sur les sorties LS1 et HS1 des retardateurs de signaux 55, 53 lorsque la sortie des moyens 51 est à 0 pendant la phase d'initialisation des alimentations internes (+5V par exemple). Dans ce cas précis, les 15 commutateurs 7 et 57 sont ouverts. Le comparateur 43 compare la valeur Vu à une tension de référence Ref (par exemple, 0.5V correspondant à IL1=2A). Si ce courant est inférieur à 2A, alors le commutateur 57 s'ouvre et ne laisse pas passer un courant lu négatif.The converter according to the present invention comprises an internal regulator in which reference signals Vconsignel V setpoint2, and V setpoint3, a voltage feedback signal of the output voltage and a pro-action signal in voltage of the voltage are processed. Entrance. The pro-action voltage signal of the input voltage acts on the regulation law of the converter 30 and is regulated in voltage and current. The switching frequency of the switch 7 is not fixed because the converter is self-oscillating and controlled by the value of the peak current flowing through the inductor 3 and the fixed voltage hysteresis in the comparator 9. The converter works at a frequency variable but low and below 40kHz. Figure 6 illustrates a step-down converter including a driven diode 5A according to a variant of the present invention. The driven diode 5A allows a high duty cycle (> 50%) without instability. The driven diode 5A includes a comparator 43, an inverter 45, an AND gate having two inputs 47, an AND logic gate having three inputs 49, means 51 for providing a reset signal (RESET), signal delayers 53 , 55 and a switch 57. The means 51 for providing a reset signal impose a state 0 on the outputs LS1 and HS1 of the signal retarders 55, 53 when the output of the means 51 is at 0 during the initialization phase of the power supplies. internals (+ 5V for example). In this case, the switches 7 and 57 are open. The comparator 43 compares the value Vu with a reference voltage Ref (for example, 0.5V corresponding to IL1 = 2A). If this current is less than 2A, then the switch 57 opens and does not let a negative read current flow.
20 Les retardateurs de signaux 53, 55 interdisent la conduction simultanée des deux commutateurs 7 et 57. La diode pilotée 5A offre une impédance à l'état passant très inférieure à celle de la diode passive 5 et donc améliore le rendement du convertisseur élévateur de tension et limite son échauffement thermique. En 25 outre, elle permet de garder la stabilité de la régulation pour un rapport cyclique supérieure à 50%. On comprendra que diverses modifications et / ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans 30 sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.The signal retarders 53, 55 prohibit the simultaneous conduction of the two switches 7 and 57. The driven diode 5A provides an on-state impedance much lower than that of the passive diode 5 and thus improves the efficiency of the voltage booster. and limits its thermal heating. In addition, it makes it possible to keep the stability of the regulation for a duty cycle greater than 50%. It will be understood that various modifications and / or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described herein without departing from the scope of the invention defined by the appended claims.
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