FR3042661A1 - Convertisseur dc/dc isole - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un convertisseur DC/DC isolé (1) comprenant un circuit isolé (3) ayant : - un premier bras (A) comportant un premier interrupteur (MA1), en série avec un deuxième interrupteur (MA2) ; -un composant magnétique (100) comportant deux circuits primaires (101, 101') et un circuit secondaire (102) séparés par au moins une barrière d'isolation électrique, ledit composant magnétique (100) étant configuré pour, lors de la conversion d'une tension d'entrée du convertisseur DC/DC isolé en une tension de sortie (Vo), fonctionner comme un transformateur des circuits primaires (101, 101') vers le circuit secondaire (102) et comme une impédance qui stocke de l'énergie au niveau des circuits primaires (101, 101'), et dans lequel : - le premier bras (A) comprend une première capacité (C1) en série avec les deux interrupteurs (MA1, MA2) et située entre les deux interrupteurs(MA1, MA2), -un desdits circuits primaires, dit deuxième circuit primaire (101'), est connecté entre une première borne extrémale du premier bras (A) et le point de connexion, dit deuxième point de connexion (P2), entre le deuxième commutateur (MA2) du premier bras (A) et la première capacité (C1), la première borne extrémale du premier bras (A) correspondant à la borne du premier interrupteur (MA1) qui n'est pas connectée à la première capacité (C1) ; et l'autre circuit primaire, dit premier circuit primaire (101), est connecté entre une deuxième borne extrémale du premier bras (A) et le point de connexion, dit premier point de connexion (P1), entre le premier commutateur (MA1) et la première capacité (C1), la deuxième borne extrémale du premier bras (A) correspondant à la borne du deuxième interrupteur (MA2) qui n'est pas connectée à la première capacité (C1).
Description
CONVERTISSEUR DC/DC ISOLE
La présente invention concerne un convertisseur DC/DC isolé, ainsi qu’un procédé de conversion de tension mis en œuvre avec le convertisseur selon l’invention.
Dans le cadre de la présente demande, on entend par haute tension, une tension supérieure à 60V, par exemple de l’ordre de 100 V ou quelques centaines de volt ; on entend par basse tension, une tension inférieure à 60V, par exemple de Tordre de 12V ou quelques dizaines de volt.
Les convertisseurs DC/DC (pour « direct current/direct current » en anglais) isolés peuvent présenter des commutations à zéro de tension ou ZVS (pour « zéro voltage switching » en anglais) ou des commutations à zéro de courant ou ZCS (pour « zéro current switching » en anglais) qui permettent de réduire les pertes par commutation lors de la conversion de tension. Ces convertisseurs sont donc particulièrement avantageux dans une application automobile où la ressource en énergie est limitée. Dans un véhicule, on peut utiliser un convertisseur de tension pour adapter des niveaux de tension entre plusieurs réseaux électriques du véhicule ou pour convertir une tension entre une source d’énergie et un consommateur électrique embarqué dans le véhicule.
On connaît un convertisseur DC/DC isolé du brevet US5754413, illustré en figure 1. Le convertisseur comprend deux interrupteurs Ql, Q2 qui sont connectés en leur point milieu à une branche qui comprend deux transformateurs T, T’ en série. Le convertisseur est agencé en demi-pont. Les interrupteurs contrôlent la transmission d’énergie à travers les transformateurs pour obtenir une conversion d’une tension d’entrée du convertisseur en une tension de sortie. Des diodes connectées aux secondaires des transformateurs permettent de redresser le signal de sortie. La tension de sortie est obtenue en contrôlant le rapport cyclique des interrupteurs. En modifiant le rapport cyclique pour atteindre une valeur cible de tension de sortie, on ajuste le gain du convertisseur pour atteindre la valeur cible de tension de sortie.
Le convertisseur comprend une capacité C’ en série avec les deux transformateurs T, T’. La capacité C’ permet d’éliminer la composante continue du courant reçu par les deux transformateurs T, T’. Dans cette topologie de circuit, la capacité C’ est parcourue par le courant circulant dans les transistors T, T’. Or, dans certaines applications haute tension, notamment les applications dans un véhicule automobile, le courant circulant dans les transformateurs est élevé, de Tordre par exemple de 20 A. Par exemple, dans un convertisseur de tension de puissance 3kW qui fait une conversion entre 400 et 12V, la capacité a les caractéristiques suivantes 10pF/300V/20A rms. Ces caractéristiques rendent la capacité volumineuse, ce qui a un impact sur l’intégration du convertisseur dans le véhicule.
Il est donc recherché une solution pour améliorer les performances d’un convertisseur DC/DC isolé de façon à permettre son utilisation dans un véhicule automobile.
Afin de résoudre ce problème, l’invention concerne un convertisseur DC/DC isolé comprenant un circuit isolé ayant : - un premier bras comportant un premier interrupteur, en série avec un deuxième interrupteur ; - un composant magnétique comportant deux circuits primaires et un circuit secondaire séparés par au moins une barrière d’isolation électrique, ledit composant magnétique étant configuré pour, lors de la conversion d’une tension d’entrée du convertisseur DC/DC isolé en une tension de sortie, fonctionner comme un transformateur des circuits primaires vers le circuit secondaire et comme une impédance qui stocke de l'énergie au niveau des circuits primaires, et dans lequel : - le premier bras comprend une première capacité en série avec les deux interrupteurs et située entre les deux interrupteurs, - un desdits circuits primaires, dit deuxième circuit primaire, est connecté entre une première borne extrémale du premier bras et le point de connexion, dit deuxième point de connexion, entre le deuxième commutateur du premier bras et la première capacité, la première borne extrémale du premier bras correspondant à la borne du premier interrupteur qui n’est pas connectée à la première capacité ; et l’autre circuit primaire, dit premier circuit primaire, est connecté entre une deuxième borne extrémale du premier bras et le point de connexion, dit premier point de connexion, entre le premier commutateur et la première capacité, la deuxième borne extrémale du premier bras correspondant à la borne du deuxième interrupteur qui n’est pas connectée à la première capacité.
Notamment, des successions d’ouverture et de fermeture des interrupteurs du premier bras permettent de convertir une tension d’entrée en une tension de sortie par l’intermédiaire du composant magnétique.
Notamment, la deuxième borne extrémale est reliée à une masse du convertisseur DC/DC isolé, en particulier à une masse du côté primaire du convertisseur DC/DC isolé.
En particulier, la tension de sortie du convertisseur DC/DC isolé est prise aux bornes du circuit secondaire du composant magnétique.
Dans le cadre de la présente demande, on entend par circuit isolé un circuit comprenant au moins une barrière d’isolation électrique entre des éléments fonctionnels du convertisseur.
Grâce à la configuration du composant magnétique et de la première capacité dans le convertisseur DCDC isolé, le courant circulant dans la première capacité est plus faible que dans l’art antérieur ce qui permet de réduire la taille de la capacité utilisée. En particulier, le courant circulant côté primaire dans le composant magnétique est réparti entre le premier et le second circuit primaire, ce qui diminue le courant circulant dans la première capacité par rapport à l’art antérieur.
Selon un mode de réalisation, le composant magnétique est configuré de sorte que : - sur une première partie d’une période de fonctionnement du convertisseur, des premières parties respectives des circuits primaires transfèrent une énergie vers une première partie du circuit secondaire, et des deuxièmes parties respectives des circuits primaires réalisent des inductances stockant de l’énergie ; - sur une deuxième partie de la période de fonctionnement du convertisseur, les deuxièmes parties respectives des circuits primaires transfèrent une énergie vers une deuxième partie du circuit secondaire, et les premières parties respectives des circuits primaires réalisent des inductances stockant de l’énergie.
En particulier, les premières parties des circuits primaires et du circuit secondaire sont parfaitement couplées entre elles ; et les deuxièmes parties des circuits primaires et du circuit secondaire sont parfaitement couplées entre elles.
En particulier, le premier bras est commandé en modulation par largeur d’impulsion ; la première partie de période de fonctionnement correspond à une première partie de la période de modulation ; et la deuxième partie de la période de fonctionnement correspond à une deuxième partie de la période de modulation. Ces première et deuxième parties sont notamment déterminées par le rapport cyclique du premier bras.
Selon une variante, le composant magnétique comprend au moins un premier et un deuxième transformateurs d’isolation en série, les transformateurs ayant chacun deux primaires, dans lesquels : - les primaires du premier transformateur forment respectivement les premières parties des circuits primaires et le secondaire du premier transformateur forme la première partie du circuit secondaire ; - les primaires du deuxième transformateur forment respectivement les deuxièmes parties des circuits primaires et le secondaire du deuxième transformateur forme la deuxième partie du circuit secondaire.
Selon une variante, les circuits primaires du composant magnétique comprennent respectivement un enroulement primaire ; et le circuit secondaire du composant magnétique comprend au moins un premier enroulement secondaire et au moins un deuxième enroulement secondaire non couplés magnétiquement entre eux, lesdits premier et deuxième enroulements secondaires étant couplés magnétiquement aux enroulements primaires.
En particulier, le composant magnétique est configuré pour agir comme un transformateur depuis les enroulements primaires, soit vers le ou les premiers enroulements secondaires, soit vers le ou les deuxièmes enroulements secondaires ; tout en fonctionnant comme des impédances qui stockent de l’énergie au niveau des enroulements primaires.
Selon un mode de réalisation, l’entrée du circuit isolé, notamment du convertisseur DC/DC isolé, est au niveau de la première borne extrémale du premier bras. Notamment, une tension d’entrée du circuit isolé, notamment du convertisseur DC/DC isolé, est délivrée entre la première et la deuxième borne extrémale.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend un circuit de régulation connecté à la première borne extrémale du premier bras et destiné à réguler une tension délivrée au premier bras, le circuit de régulation étant configuré pour contrôler la tension de sortie du convertisseur DC/DC isolé en modifiant la tension délivrée au premier bras, le rapport cyclique du premier bras restant sensiblement constant. Notamment, le circuit de régulation délivre une tension au premier bras entre lesdites bornes extrémales. Notamment, le circuit de régulation peut être un convertisseur DC/DC, en particulier un convertisseur de type sepic, Cuk, abaisseur, élévateur ou élévateur-abaisseur, ou autres.
Ainsi, une valeur de tension de sortie souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé peut obtenue sans modifier le rapport cyclique du premier bras. Le rapport cyclique du premier bras peut donc être fixé à une valeur qui permet un rendement maximal du convertisseur DC/DC isolé, notamment de la transmission d’énergie à travers le composant magnétique. A une tension de sortie donnée du convertisseur DC/DC isolé, le circuit de régulation permet un fonctionnement du premier bras avec un rapport cyclique constant pour une tension d’entrée quelconque, en particulier comprise dans une gamme de fonctionnement du convertisseur DC/DC isolé. Par exemple, la différence entre la valeur minimale et la valeur maximale de la tension d’entrée du convertisseur DC/DC isolé est comprise entre 150 et 500V ; par exemple, la valeur minimale de la tension d’entrée est comprise entre 150 et 200 V ; et la valeur maximale de la tension d’entrée est comprise entre 400 et 500V, voire entre 400 et 650V.
Selon une variante, une deuxième capacité est connectée entre la première borne extrémale du premier bras et la deuxième borne extrémale du premier bras.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend : - un deuxième bras comportant un premier interrupteur et un deuxième élément électronique en série, la borne libre du deuxième élément électronique étant connectée à la deuxième borne extrémale du premier bras, - une inductance connectée entre le deuxième point de connexion et un troisième point de connexion, le troisième point de connexion correspondant à la borne du deuxième élément électronique qui est du côté du premier interrupteur du deuxième bras, - une deuxième capacité connectée entre la première borne extrémale du premier bras et la deuxième borne extrémale du premier bras, le deuxième élément électronique étant un deuxième interrupteur ou une diode ayant sa cathode connectée au troisième point de connexion, et dans lequel des successions d’ouverture et de fermeture du ou des interrupteurs du deuxième bras permettent de convertir une tension d’entrée en une tension de sortie par l’intermédiaire du composant magnétique.
Notamment, l’entrée du convertisseur DC/DC isolé est au niveau des bornes extrémales du deuxième bras.
Le deuxième bras, ainsi que la deuxième capacité et l’inductance, contribuent au contrôle du transfert d’énergie à travers le composant magnétique. Le rapport cyclique du deuxième bras constitue un paramètre supplémentaire dans le contrôle du transfert d’énergie à travers le composant magnétique. Ainsi, un convertisseur DC/DC isolé est obtenu dans lequel la commande peut être affinée pour améliorer les performances, notamment en ce qui concerne la transmission d’énergie par l’intermédiaire du composant magnétique.
Une valeur de tension de sortie souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé peut obtenue sans modifier le rapport cyclique du premier bras. Le rapport cyclique du premier bras peut donc être fixé à une valeur qui permet un rendement maximal du convertisseur DC/DC isolé, notamment de la transmission d’énergie à travers le composant magnétique. A une tension de sortie donnée du convertisseur DC/DC isolé, le deuxième bras permet un fonctionnement du premier bras avec un rapport cyclique constant pour une tension d’entrée quelconque, en particulier comprise dans une gamme de fonctionnement du convertisseur DC/DC isolé. Par exemple, la différence entre la valeur minimale et la valeur maximale de la tension d’entrée du convertisseur DC/DC isolé est comprise entre 150 et 500V ; par exemple, la valeur minimale de la tension d’entrée est comprise entre 150 et 200 V ; et la valeur maximale de la tension d’entrée est comprise entre 400 et 500V, voire entre 400 et 650V.
Selon une variante, le deuxième bras est configuré pour contrôler la tension de sortie du convertisseur DC/DC isolé en modifiant un paramètre électrique d’un signal parcourant l’inductance.
Ainsi, une valeur souhaitée de tension en sortie du convertisseur DC/DC isolé est obtenue en ajustant le paramètre électrique du signal circulant dans l’inductance. A chaque valeur de tension souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé correspond une valeur du paramètre électrique du signal circulant dans l'inductance.
Selon une variante, le premier bras est configuré de sorte que son rapport cyclique a une valeur nominale et varie autour de cette valeur nominale en fonction d’une différence entre une valeur du paramètre électrique du signal parcourant l’inductance et une valeur du paramètre électrique du signal parcourant le composant magnétique.
Selon une variante, le premier bras est configuré de sorte que son rapport cyclique a une valeur nominale et varie autour de cette valeur nominale de sorte que la valeur du paramètre électrique du signal parcourant l’inductance et la valeur du paramètre électrique du signal parcourant le composant magnétique soient égales
Selon une variante, lorsque le rapport cyclique du premier bras augmente, la valeur du paramètre électrique du composant magnétique augmente. Lorsque le rapport cyclique du premier bras diminue, la valeur du paramètre électrique du composant magnétique diminue.
Selon une variante, le rapport cyclique du premier bras varie autour de cette valeur nominale à plus ou moins 2 % par rapport à la valeur nominale.
Selon une variante, le paramètre électrique est un courant moyen. Autrement dit, le paramètre électrique du composant magnétique est un courant moyen parcourant l’inductance ; et le paramètre électrique du composant magnétique un courant moyen parcourant le composant magnétique, en particulier, la somme des courants parcourant les circuits primaires. Le paramètre électrique peut aussi être une tension moyenne.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend en outre : - une troisième capacité en série entre le premier interrupteur du deuxième bras et le deuxième élément électronique du deuxième bras, la troisième capacité étant connectée entre le troisième point de connexion et un quatrième point de connexion correspondant à la borne du premier interrupteur qui est du côté du deuxième élément électronique du deuxième bras, - une autre inductance connectée entre le premier point de connexion (PI) et le quatrième point de connexion.
Selon un mode de réalisation le rapport cyclique du premier bras reste sensiblement constant à une valeur nominale.
Selon un mode de réalisation, la valeur nominale est égale à 50%.
Selon un mode de réalisation, le circuit isolé comprend en outre au moins un troisième bras comprenant un premier interrupteur, un deuxième interrupteur, et une quatrième capacité en série avec les deux interrupteurs et située entre les deux interrupteurs ; et dans lequel le composant magnétique comprend au moins deux circuits primaires supplémentaires séparés entre eux et avec le circuit secondaire par au moins une barrière d’isolation électrique, un desdits circuits primaires supplémentaires, dit premier circuit primaire supplémentaire, est connecté entre une première borne extrémale du troisième bras et le point de connexion entre le deuxième commutateur du troisième bras et la quatrième capacité, la première borne extrémale du troisième bras (E) correspondant à la borne du premier interrupteur du troisième bras qui n’est pas connectée à la quatrième capacité ; et l’autre desdits circuits primaires supplémentaires, dit deuxième circuit primaire supplémentaire, est connecté entre une deuxième borne extrémale du troisième bras et le point de connexion entre le premier commutateur du troisième bras et la quatrième capacité, la deuxième borne extrémale du troisième bras (E) correspondant à la borne du deuxième interrupteur du troisième bras qui n’est pas connectée à la quatrième capacité, les bornes extrémales des premier et troisième bras étant respectivement connectées entre elles. L’invention concerne aussi un procédé de conversion de tension utilisant un convertisseur DC/DC isolé selon l’invention, dans lequel le contrôle de la tension de sortie du convertisseur DC/DC isolé comprend les étapes consistant à : - modifier un paramètre électrique d’un signal parcourant l’inductance en faisant varier le rapport cyclique du deuxième bras, - faire varier le rapport cyclique du premier bras autour d’une valeur nominale en fonction d’une différence entre une valeur du paramètre électrique du signal parcourant l’inductance et une valeur du paramètre électrique du signal parcourant le composant magnétique.
Le procédé selon l’invention peut comprendre l’une des caractéristiques décrites précédemment en relation avec le convertisseur DC/DC isolé selon l’invention. L’invention sera mieux comprise en faisant référence aux dessins, dans lesquels : - la figure 1 illustre un exemple de convertisseur DC/DC isolé selon l’art antérieur ; - la figure 2 illustrent un exemple de convertisseur DC/DC isolé selon un premier mode de réalisation ; - les figures 3 et 4 illustrent des états du convertisseur de la figure 2 sur deux parties d’une période de fonctionnement ; - les figures 5 à 7 illustrent des exemples du convertisseur selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 8 illustre un troisième mode de réalisation du convertisseur selon l’invention ; - la figure 9 à 11 montrent des schémas équivalents du circuit de la figure 8 pendant son fonctionnement ; - la figure 12 illustre un quatrième mode de réalisation du convertisseur selon l’invention ; - la figure 13 illustre un cinquième mode de réalisation compatible avec les autres modes de réalisation du convertisseur selon l’invention ; - la figure 14 illustre une diode pouvant remplacer un interrupteur dans les exemples de convertisseur selon l’invention.
Le convertisseur selon l’invention sera mieux compris en faisant référence à la figure 2 qui présente un exemple de convertisseur DC/DC isolé 1 selon un premier mode de réalisation.
Le convertisseur DC/DC isolé 1 comprend un premier bras A d’interrupteurs en série. Le bras A comprend des interrupteurs MAI, MA2, dont une succession d’ouvertures et de fermetures permet de contrôler la sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. Notamment, l’interrupteur MA2, dit deuxième interrupteur ou interrupteur côté bas, est connecté à la borne basse d’une source de tension Ve. Cette borne basse correspond notamment à une première masse GND1 du convertisseur DC/DC isolé 1. Et l’autre interrupteur MAI, dit premier interrupteur ou interrupteur côté haut, est connecté à la tension d’entrée Ve au niveau d’une borne extrémale du premier bras A.
Chaque interrupteur MAI, MA2, peut comprendre un transistor en parallèle avec une diode de roue libre et/ou une capacité CAI, CA2. Ces capacités CAI, CA2 servent à faire une commutation à zéro de tension ou Z VS (pour « Zéro Voltage Switching » en anglais) lors de l’ouverture des interrupteurs MAI, MA2. A l’ouverture d’un interrupteur MAI, MA2 on utilise une inductance, notamment une inductance de fuite d’un composant magnétique 100 décrit par la suite, pour décharger et recharger la capacité CAI, CA2 qui est aux bornes de l’interrupteur. Une fois que la tension est proche de 0V on vient commander l’interrupteur, et ainsi on réalise une commutation sous zéro de tension, ce qui réduit fortement les pertes en commutation. Ces capacités CAI, CA2 peuvent être intrinsèquement présentes dans la structure du semi-conducteur composant les interrupteurs MAI, MA2, en tant qu’éléments parasites. Les capacités parasites des interrupteurs MAI, MA2 peuvent donc suffire pour réaliser la commutation à zéro de tension sans ajout de capacité supplémentaires. Les interrupteurs MAI, MA2 pourraient se passer de ces capacités CAI, CA2.
Une première capacité Cl est en série avec les deux interrupteurs MAI, MA2 et située entre les interrupteurs MAI, MA2. Ainsi, la première capacité Cl a une première borne connectée au premier interrupteur MAI au niveau d’un point de connexion PI, et une deuxième borne connectée au deuxième interrupteur MA2 au niveau d’un deuxième point de connexion P2. Notamment, la première capacité Cl est connectée au premier interrupteur MAI au niveau de l’électrode de source du premier interrupteur MAI, et elle est connectée au deuxième interrupteur MA2 au niveau de l’électrode de drain du deuxième interrupteur MA2.
Le convertisseur DC/DC isolé 1 comprend en outre un composant magnétique 100 qui comporte un premier circuit primaire 101, un deuxième circuit primaire 101’ et un circuit secondaire 102 séparés entre eux par des barrières d’isolation électrique. Notamment, le premier circuit primaire 101 forme une branche dont une extrémité est connectée au premier point de connexion PI et dont l’autre extrémité est connectée à une borne extrémale, dite deuxième borne extrémale, du premier bras A. La deuxième borne extrémale correspond à la borne du deuxième interrupteur MA2 qui n’est pas connectée à la première capacité Cl. Et le deuxième circuit primaire 101’ forme une branche dont une extrémité est connectée au deuxième point de connexion P2 et dont l’autre extrémité est connectée à une borne extrémale, dite première borne extrémale, du premier bras A. La première borne extrémale correspond à la borne du premier interrupteur MAI qui n’est pas connectée à la première capacité Cl.
En particulier, le premier circuit primaire 101a une première inductance L11 en série avec une deuxième inductance L21. Notamment, la borne positive de la première inductance Lll est connectée au premier point de connexion PI et la borne positive de la deuxième inductance L21 est connectée à la borne négative de la première inductance Lll. En particulier, le deuxième circuit primaire 101’ a une première inductance Lll’ en série avec une deuxième inductance L21’. Notamment, la borne négative de la première inductance Lll’ est connectée à la première borne extrémale du bras A et la borne négative de la deuxième inductance L21’ est connectée à la borne positive de la première inductance L11’. En particulier, le circuit secondaire 102 a une première inductance L12 en série avec une deuxième inductance L22. Notamment, la borne positive de la première inductance L12 est connectée à un premier interrupteur côté secondaire Q1 et la borne positive de la deuxième inductance L22 est connectée à la borne négative de la première inductance L12.
Notamment, les premières inductances Lll, Lll’ des circuits primaires 101, 101’ et la première inductance L12 du circuit secondaire 102 sont parfaitement couplées entre elles. De même, les deuxièmes inductances L21, L21’ des circuits primaires 101, 101’ et la deuxième inductance L22 du circuit secondaire 102 sont parfaitement couplées entre elles. Cependant, les premières inductances Lll, Lll’, L12 des circuits primaires 101, 101’ et du circuit secondaire 102 sont parfaitement découplées des deuxièmes inductances L21, L21’, L22 des circuits primaires 101, 101 ’ et du circuit secondaire 102.
Le rapport de transformation NI entre la première inductance Lll du premier circuit primaire 101 et la première inductance L12 du circuit secondaire 102 est par exemple égal au rapport de transformation NL entre la première inductance Lll’ du second circuit primaire 101’ et la première inductance L12 du circuit secondaire 102. Cependant, ces deux rapports de transformations NI, NI’ pourraient être de valeur différentes. Le rapport de transformation N2 entre la deuxième inductance L21 du premier circuit primaire 101 et la deuxième inductance L21 du circuit secondaire 102 est par exemple égal au rapport de transformation N2’ entre la deuxième inductance L21’ du second circuit primaire 101’ et la deuxième inductance L22 du circuit secondaire 102. Cependant, ces deux rapports de transformations N2, N2’ pourraient être de valeur différentes. Dans ce qui suit, les rapports de transformation sont égaux à une valeur N. Le cas où les rapports de transformation sont différents peut se déduire de l’exemple ci-après.
En particulier, le circuit secondaire 102 est connecté à un circuit R réalisant un redressement du signal délivré par le circuit secondaire 102 afin de délivrer une tension Vo continue en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. Notamment, un premier interrupteur Qi est disposé entre une première extrémité de la première inductance L12 du circuit secondaire 102 et une masse GND2 côté secondaire, et un deuxième interrupteur Q2 est disposé entre une première extrémité de la deuxième inductance L22 du circuit secondaire 102 et la masse GND2 côté secondaire. Les deuxièmes extrémités de la première L12 et de la deuxième L22 inductances secondaires sont reliées à un point de connexion P5 délivrant la tension de sortie Vo du convertisseur DC/DC isolé 1. Les interrupteurs Ql, Q2 permettent d’obtenir par exemple un redressement synchrone en sortie du composant magnétique 100.
Le redressement du signal délivré par le circuit secondaire 102 pourrait également être réalisé par des diodes de manière connue en soi. Pour des applications à fort courant au circuit secondaire 102, l’usage des interrupteurs Ql, Q2 à la place des diodes permet d’améliorer le rendement global du convertisseur DC/DC isolé 1.
Le convertisseur de tension 1 peut comprendre aussi une capacité Co pour filtrer le signal délivré par le circuit secondaire 102.
Lors d’une conversion de tension d’entrée Ve par le convertisseur DC/DC isolé 1, le composant magnétique 100 fonctionne comme un transformateur des circuits primaires 101, 101’ vers le circuit secondaire 102, et comme une impédance qui stocke de l’énergie au niveau des circuits primaires 101, 101’.Ceci sera mieux compris en faisant référence aux exemples de fonctionnement illustrés en figures 3 et 4, dans lesquelles les tensions et courants instantanés sont représentés par des flèches.
Notamment, les interrupteurs MAI, MA2 du premier bras A ont un rapport cyclique qui permet de transférer une énergie à travers le composant magnétique 100. Les interrupteurs MAI, MA2 sont en particulier commandés par une modulation de largeur d’impulsion avec une période T de modulation. Les durées de première et deuxième parties de fonctionnement sont définies par le rapport cyclique cia des interrupteurs MAI, MA2.
En particulier, sur une première partie de fonctionnement, c’est-à-dire sur une première partie de la période T de modulation, illustrée en figure 3, l’interrupteur côté haut MAI est ouvert et l’interrupteur côté bas MA2 est fermé. La première partie de fonctionnement a une durée (I-(Xa)T, où <Xa est le rapport cyclique appliqué au premier interrupteur MAI du premier bras A et T la période de modulation. Le premier interrupteur MAI est ouvert tandis que le deuxième interrupteur MA2 est passant.
Dans cette phase, une tension -Ve opposée à la tension d’entrée Ve est appliquée au composant magnétique 100. La tension reflétée au circuit secondaire 102 est également négative de sorte que la première diode DI du premier interrupteur Q1 du circuit redresseur R est passante, tandis que la deuxième diode D2 du deuxième interrupteur Q2 du circuit redresseur R est bloquante. La deuxième partie L22 du circuit secondaire 102 se comporte alors comme un interrupteur ouvert. La tension aux bornes de la première partie L12 du circuit secondaire 102 est égale à l’opposé -Vo de la tension de sortie Vo ; et donc la tension aux bornes de la première partie L11 du premier circuit magnétique vaut -NxVo et la tension aux bornes de la première partie LU’ du deuxième circuit primaire 101’ vautNxVo. Les premières parties Lll, Lll’ des circuits primaires 101, 101’ permettent donc un transfert d'énergie vers le circuit secondaire 102.
La tension aux bornes de la deuxième partie L21 du premier circuit primaire 101 est égale à -(Ve -NxVo) et la tension aux bornes de la deuxième partie L21’ du deuxième circuit primaire 101’ est égale à (Ve -NxVo). Cette énergie est stockée au niveau de l'inductance magnétisante résultante de la deuxième partie du composant magnétique 100.
En régime établi sur cette première partie, la première capacité Cl a une tension VC1 égale à la tension d’entrée Ve. En moyenne, la tension VC1 aux bornes de la première capacité Cl pendant cette première partie de fonctionnement vaut (1- aA)xVe.
Ainsi sur la première partie de fonctionnement, une première partie du premier circuit primaire 101 implémentée par la première inductance Lll et une première partie du deuxième circuit primaire 101’ implémentée par la deuxième inductance Lll’ transfèrent une énergie vers le circuit secondaire 102, en particulier vers une première partie du circuit secondaire 102 implémentée par la première inductance L12 du circuit secondaire 102. Une deuxième partie du premier circuit primaire 101 implémentée par la deuxième inductance L21 et une deuxième partie du deuxième circuit primaire 101’ implémenté par la deuxième inductance L21’ stockent de l’énergie.
En particulier, sur une deuxième partie de fonctionnement, c’est-à-dire sur une deuxième partie de la période T de modulation, illustrée en figure 4, l’interrupteur côté haut MAI est fermé et l’interrupteur côté bas MA2 est ouvert. La deuxième partie de fonctionnement a une durée (ΧαΤ, où cia est le rapport cyclique appliqué au premier interrupteur MAI du premier bras A et T la période de modulation.
Dans cette deuxième partie, la tension au premier point de connexion PI est égale à la tension d’entrée Ve. La tension appliquée aux premiers circuits primaires 101, 10Γ est égale à la tension d’entrée Ve. Cette tension est positive de sorte que la tension reflétée au secondaire 102 est également positive, et bloque la première diode DI du premier interrupteur Q1 du circuit redresseur R. La première partie L12 du circuit secondaire 102 se comporte donc comme un interrupteur ouvert. Cependant, la diode D2 du deuxième interrupteur Q2 du circuit redresseur R étant passante, la tension aux bornes de la deuxième partie L22 du circuit secondaire 102 est égale à la tension de sortie Vo. La tension aux bornes de la deuxième partie L21’ du second circuit primaire 101’ vaut donc NxVo et la tension aux bornes de la deuxième partie L21’ du premier circuit primaire 101 vaut donc -NxVo. L’énergie aux bornes des deuxièmes parties L21, L21’ des circuits primaires 101, 101’ est transférée vers le circuit secondaire 102.
La tension aux bornes de la première partie Lll du premier circuit primaire 101 est égale à Ve- NxVo et la tension aux bornes de la première partie Lll’ du second circuit primaire 101’ est égale à - (Ve- NxVo), ce qui permet un stockage d'énergie au niveau de l'inductance magnétisante L1 résultante de la première partie du composant magnétique 100.
La tension VC1 aux bornes du premier condensateur Cl pendant cette deuxième période de fonctionnement vaut aAXVe en moyenne.
Ainsi sur la deuxième partie de fonctionnement, la deuxième partie du premier circuit primaire 101 implémentée par la deuxième inductance L21 et la deuxième partie du deuxième circuit primaire 101’ implémenté par la deuxième inductance L21’ transfèrent une énergie vers le circuit secondaire 102, en particulier vers la deuxième partie du circuit secondaire 102 implémentée par la deuxième inductance L22 du circuit secondaire 102. La première partie du premier circuit primaire 101 implémentée par la première inductance Lll et la première partie du deuxième circuit primaire 101’ implémentée par la deuxième inductance Lll’ stockent de l’énergie.
Les tensions aux bornes des premières inductances Lll, Lll’, L12 donnent la relation suivante : (l-a,)xATx>>;=o,x(F,-ArxF„)
Les tensions aux bornes des deuxièmes inductances L21, L21’, L22 donnent la relation suivante : ccaxNxV0 =(l-aA\Ve-NxV0)
Avec un rapport cyclique œa du premier bras A restant sensiblement égal à une valeur nominale (Χν constante, on peut obtenir un courant moyen non nul dans le composant magnétique 100. Ce qui peut être intéressant comme cela sera expliqué plus loin.
Pour éviter l’apparition d’un courant moyen dans le composant magnétique 100, les tensions aux bornes des premières inductances Lll, Lll’, L12 et aux bornes des deuxièmes inductances L21, L21’, L22 peuvent être équilibrées sur les deux parties de la période de fonctionnement.
Selon une variante de ce premier mode de réalisation, le rapport cyclique gu a une valeur nominale constante égale à 50%. On obtient alors un équilibrage des premières inductances L11, Lll’ et L12 et un équilibrage des deuxièmes inductances L21, L21’ et L22, ce qui réduit les pertes dans le convertisseur DC/DC isolé.
En outre à un rapport cyclique de 50%, le courant en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1, plus particulièrement en sortie du composant magnétique 100, présente des ondulations (« ripples » en anglais) qui sont faibles car les ondulations des courants dans des inductances magnétisantes du convertisseur DC/DC isolé, en particulier celles du composant magnétique 100, sont compensées.
En particulier, les stress en tension aux bornes des diodes Dl, D2 des interrupteurs Ql, Q2 du circuit secondaire 102 sont fonction du rapport cyclique cia, et sont donnés par les expressions suivantes :
V(D1) = Vo/(l - aA) et V(D2) = Vo/ aA
Avec un rapport cyclique aA égal à 50%, les stress en tension aux bornes de deux diodes Dl, D2 sont égaux, l’usure est la même entre les diodes.
Le tableau suivant montre un comparatif entre un convertisseur DC/DC isolé de l’art antérieur tel que celui en figure 1 et le convertisseur DC/DC isolé illustré en figure 2. En prenant un rapport de transformation N égal 2 pour le transformateur du convertisseur de la figure 1 et égal à 4 pour le convertisseur de la figure 2, pour une tension d’entrée Ve de 200V, une tension de sortie Vo de 25V avec un courant de sortie Io, et un rapport cyclique aA égal à 50%, on a les caractéristiques suivantes :
A noter que pour la figure 2, le courant total It au primaire correspond à la somme des courants circulant dans le premier 101 et le deuxième 101 ’ circuit primaire.
Ainsi, dans le convertisseur DC/DC isolé de l’art antérieur, la capacité C’ en série avec les transformateurs T, T’ voit un courant plus important que la première capacité Cl dans le convertisseur DC/DC isolé 1 selon l’invention. Le courant Ici traversant la capacité Cl dans le convertisseur de la figure 2 est deux fois plus faible que le courant le traversant la capacité C’ dans le convertisseur de la figure 1, car le rapport de transformation est de 4 dans le convertisseur de la figure 2 au lieu de 2 dans le convertisseur de la figure 1. Plus généralement, les courants circulant dans les circuits primaires 101, 101’ du composant magnétique 100 dans le convertisseur DC/DC isolé 1 selon l’invention sont moins élevés que dans l’art antérieur. En particulier, la capacité Cl du convertisseur 1 de la figure 2 ne voit que le courant d’un seul circuit primaire à la fois, ce qui divise le courant par 4 par rapport au circuit de la figure 1. Le convertisseur 1 selon l’invention permet donc de réduire les pertes dues au courant par rapport à l’art antérieur.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 5 à 7, le convertisseur 1 comprend un circuit isolé 3 comme représenté en figure 2 et un circuit 2 de régulation de la tension d’entrée U délivrée au circuit 3. Le circuit de régulation 2 est connecté à la première borne extrémale du premier bras A.
Le circuit de régulation 2 contrôle la tension de sortie Vo du convertisseur DC/DC isolé 1 en modifiant la tension U délivrée au premier bras A. Ainsi, la tension de sortie Vo du convertisseur DC/DC isolé 1 peut être modifiée même si le rapport cyclique ou du premier bras A reste constant et égal à la valeur nominale ou. Ainsi, les interrupteurs M21, M22, MAI, MA2, des circuits 2, 3 ont des successions d’ouvertures et de fermetures qui permettent de contrôler le signal de sortie du convertisseur DC/DC isolé 1.
Dans l’exemple illustré en figure 5, le circuit de régulation 2 est un convertisseur DC/DC abaisseur, cependant il pourrait être d’un autre type de convertisseur DC/DC comme illustré en figures 6 et 7. Le circuit de régulation 2 comprend notamment deux interrupteurs M21, M22 en série. En particulier, l’interrupteur M21, dit interrupteur côté haut, est connecté à la borne haute d’une source de tension (non représentée) délivrant une tension d’entrée Ve ; et l’interrupteur M22, dit interrupteur côté bas, est connecté à la borne basse de la source de tension. Cette borne basse correspond notamment à la première masse GND1 du convertisseur 1. Chaque interrupteur M21, M22, peut comprendre un transistor en parallèle avec une diode de roue libre.
Chaque interrupteur M21, M22 peut comprendre une capacité C21, C22 en parallèle. Ces capacités C21, C22 servent notamment à faire une commutation à zéro de tension ou ZVS (pour « Zéro Voltage Switching » en anglais) lors de l’ouverture des interrupteurs. Pendant l’ouverture d’un interrupteur M21, M22 on récupère l’énergie stockée dans une inductance pour décharger et recharger la capacité C21, C22 qui est aux bornes de l’interrupteur. Une fois que la tension est proche de 0V on vient commander l’interrupteur et ainsi on réalise une commutation sous zéro de tension, ce qui réduit fortement les pertes en commutation.
Notamment, une inductance L2 a une première borne connectée au point milieu des deux interrupteurs M21, M22, et une deuxième borne connectée à l’entrée du circuit isolé 3.
Une deuxième capacité C2 peut être connectée entre la première borne extrémale du premier bras A et la deuxième borne extrémale du premier bras A. Cette deuxième capacité C2 est donc également connectée entre la deuxième borne de l’inductance L2 et la première masse GND1 du convertisseur 1. Cette deuxième capacité C2 permet par exemple de faire l’interface entre les circuits 2, 3.
Dans ce mode de réalisation, les interrupteurs MAI, MA2 du premier bras A fonctionnent en outre avec un rapport cyclique eu qui ne varie pas, c’est-à-dire qui reste constant au cours du temps et égal à une valeur nominale (Χν. Lors du fonctionnement du convertisseur 1, la tension de sortie Vo du circuit isolé 3, c’est-à-dire la tension de sortie du convertisseur DC/DC isolé 1, est contrôlée par la tension délivrée par le circuit de régulation 2 en entrée du circuit isolé 3. A cet effet, le convertisseur 1 peut comprendre une unité de commande 5 du circuit de régulation 2. L’unité de commande 5 délivre un signal S2 de modulation en largeur d’impulsion ou PWM (pour « puise width modulation » en anglais) qui commande l’ouverture et la fermeture des interrupteurs M21, M22 du circuit de régulation 2 pour contrôler le signal électrique délivré par le circuit de régulation 2. Les interrupteurs M21, M22 sont commandés de sorte que la tension U délivrée en entrée du circuit isolé 3, c’est-à-dire en sortie du circuit de régulation 2, permette d’obtenir une valeur de tension Vo souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. Ainsi, il n’est pas nécessaire de faire varier le rapport cyclique cia du circuit isolé 3 pour atteindre une tension de sortie Vo souhaitée. Le circuit isolé 3 peut donc fonctionner à son rapport cyclique le plus avantageux, notamment à 50%. L’unité de commande 5 peut utiliser une mesure I2mes du courant délivré par le circuit de régulation 2 pour améliorer la précision du signal S2 de modulation en largeur d’impulsion.
En particulier, lorsque la tension d’entrée Ve du convertisseur de tension 1 varie, le circuit de régulation 2 permet de s’assurer que la tension U en entrée du circuit isolé 3 garde une valeur qui permet d’obtenir la tension de sortie Vo désirée. Ainsi, si la tension d’entrée Ve du convertisseur 1 change de valeur, l’unité de commande 5 modifie de façon correspondante la commande des rapports cycliques des interrupteurs M21, M22 du circuit de régulation 2 pour maintenir la tension U en sortie du circuit de régulation 2, c’est-à-dire en entrée du circuit isolé 3. Ceci est particulièrement avantageux dans un véhicule électrique où le niveau de charge d’une batterie peut varier au cours du temps. A un rapport cyclique de 50% dans le premier bras A, le courant moyen dans le composant magnétique 100 est nul et permet une diminution des ondulations de courant en sortie du convertisseur DC/DC isolé comme expliqué précédemment pour le premier mode de réalisation. L’unité de commande 5 peut assurer en outre une protection du circuit isolé 3. Par exemple, en cas de court-circuit au niveau de la charge en sortie du convertisseur DCDC isolé 1, l’unité de commande 5 peut protéger le circuit isolé 3 en agissant sur les commandes S2 du circuit de régulation 2 de manière à annuler la tension U en entrée du circuit isolé 3 afin de le protéger.
Le convertisseur 1 peut être conçu pour couvrir une gamme de fonctionnement. La gamme de fonctionnement correspond à une tension d’entrée Ve du convertisseur 1 comprise entre une valeur minimale Vemin et une valeur maximale Vemax ; et à une tension de sortie Vo comprise entre une valeur minimale Vomin et une valeur maximale Vomax Par exemple, la tension d’entrée Ve est comprise entre 170 et 450V ; et la tension cible Vo en sortie du circuit isolé 1 est comprise entre 12 et 16V. Par exemple, la valeur minimale Vomin de la tension de sortie est comprise entre 8 et 14V et la valeur maximale Vomax de la tension de sortie est comprise entre 15 et 16V.
Dans l’exemple de la figure 5, le circuit de régulation 2 est un convertisseur DC/DC abaisseur. Le convertisseur 1, en particulier le circuit de régulation 2, est alors configuré pour pouvoir délivrer la tension de sortie maximale Vomax avec la tension minimale Vemin Les exemples de convertisseurs illustrés en figures 6 et 7 sont similaires à l’exemple de la figure 5 mais diffèrent par le circuit de régulation 2. La figure 6 illustre un exemple de convertisseur 1 dans lequel le circuit de régulation 2 est un circuit élévateur connu en soi. Le convertisseur 1, en particulier le circuit de régulation 2, est alors configuré pour pouvoir délivrer la tension de sortie minimale Vomin avec la tension d’entrée maximale Vemax. La figure 7 illustre un autre exemple de convertisseur dans lequel le circuit de régulation 2 est un circuit SEPIC élévateur-abaisseur connu en soi. Dans cet exemple, le circuit de régulation 2 peut abaisser ou élever la tension, ce qui facilite l’utilisation du circuit de régulation 2.
Selon un troisième mode de réalisation illustré en figure 8, le convertisseur DC/DC isolé 1 comprend un deuxième bras B d’interrupteurs en série. Le deuxième bras B comprend deux interrupteurs MB1, MB2 qui sont directement en série. Un premier interrupteur MB1, dit interrupteur côté haut, est connecté à la borne haute d’une source de tension (non représentée) délivrant une tension d’entrée Ve. Un deuxième interrupteur MB2, dit interrupteur côté bas, est connecté à la deuxième borne extrémale du premier bras A. Le deuxième interrupteur MB2 est en outre connecté à la borne basse de la source de tension. Cette borne basse correspond donc à la première masse GND1 du convertisseur DC/DC isolé 1. Chaque interrupteur MB1, MB2, peut comprendre un transistor en parallèle avec une diode de roue libre.
Une troisième inductance L3 a une première borne connectée au point milieu du deuxième bras B, et une deuxième borne connectée au deuxième point de connexion P2. Une deuxième capacité C2 est connectée entre les bornes extrémales du premier bras A. Le deuxième bras B pourrait comprendre également des capacités pour une commutation douce des ses interrupteurs MB1, MB2. Cependant, ceci imposerait des ondulations de courant dans la troisième inductance L3 susceptibles d’entraîner des pertes. Si bien que l’avantage de la commutation douce des interrupteurs MB1, MB2 du deuxième bras B pourrait être perdu.
Une succession d’ouvertures et de fermetures des interrupteurs MAI, MA2, MB1, MB2 du premier A et du deuxième B bras permettent de contrôler la sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. Dans l’exemple illustré en figure 2, la transmission d’énergie à travers le composant magnétique 100 est contrôlée par les interrupteurs MA1,MA2 du premier bras A. Dans le convertisseur DC/DC isolé 1 selon ce mode de réalisation, le deuxième bras B permet également de contrôler cette transmission d’énergie. En effet, dans l’exemple illustré en figure 2, la tension entre les bornes extrémales du premier bras A est égale à la tension d’entrée Ve du convertisseur DC/DC isolé 1. Alors que, dans le convertisseur DC/DC isolé 1 illustré en figure 8, la tension U aux bornes du premier bras A, c’est-à-dire aux bornes de la deuxième capacité C2, est donnée par l’expression :
où (Xa est le rapport cyclique du premier bras A et <Xb est le rapport cyclique du deuxième bras B.
Ainsi, dans le convertisseur DC/DC isolé 1 illustré en figure 8, le rapport cyclique as du deuxième bras B constitue, par rapport à l’exemple illustré en figure 2, un paramètre supplémentaire dans le contrôle du transfert d’énergie à travers le composant magnétique 100. La commande du convertisseur DC/DC isolé 1 est donc affinée dans ce troisième mode de réalisation.
En outre, la plage de valeur accessible par la tension U aux bornes du premier bras A est supérieure à la plage de valeur accessible par la tension aux bornes du premier bras A dans le convertisseur illustré en figure 2. En effet, si le rapport (ΧβΛχα est supérieur à 1, alors la tension U aux bornes de la première branche A est supérieure à la tension d’entrée Ve. En particulier, la tension U peut être supérieure à une valeur maximale Vemax de la tension d’entrée Ve. La tension U aux bornes de la première branche A peut donc être plus élevée que la tension d’entrée Ve du convertisseur DC/DC isolé 1, contrairement au cas du convertisseur illustré en figure 2. De même, si le rapport (ΧβΛχα est inférieur à 1, alors la tension U aux bornes du premier bras A est inférieure à la tension d’entrée Ve. En particulier, la tension U peut être inférieure à une valeur minimale Vemin de la tension d’entrée Ve. La tension U aux bornes du premier bras A peut donc être plus faible que la tension d’entrée Ve du convertisseur DC/DC isolé 1, contrairement au cas du convertisseur illustré en figure 2.
On peut noter que cette propriété d’abaisser ou d’élever la tension d’entrée Ve peut être réalisée dans un convertisseur DC/DC isolé 1 selon le deuxième mode de réalisation, en y utilisant un convertisseur élévateur - abaisseur en tant que circuit de régulation 2. Le convertisseur 1 obtenu comporterait donc deux bras d’interrupteurs supplémentaires par rapport au premier bras A. Le nombre total de bras d’interrupteurs serait donc de trois au côté primaire du convertisseur 1. Alors que, dans le convertisseur selon ce mode de réalisation, la propriété d’abaisser ou d’élever la tension d’entrée est obtenue avec deux bras A, B d’interrupteurs MAI, MA2, MB1, MB2 au côté primaire du convertisseur 1.
Selon une première variante de ce troisième mode de réalisation, les interrupteurs MAI, MA2 du premier bras A fonctionnent avec un rapport cyclique a a qui ne varie pas, c’est-à-dire qui reste constant au cours du temps. Le rapport cyclique (Χα reste sensiblement égal à une valeur nominale (Xn. Lors du fonctionnement du convertisseur DC/DC isolé 1, la tension de sortie Vo est contrôlée par le courant circulant dans la troisième inductance L3. Ce courant est commandé par le deuxième bras B. A cet effet, le convertisseur DC/DC isolé 1 peut comprendre une unité de commande 5 du deuxième bras B. L’unité de commande 5 délivre un signal S2 de modulation en largeur d’impulsion qui commande l’ouverture et la fermeture des interrupteurs MB1, MB2 du deuxième bras B pour contrôler le courant circulant dans la troisième inductance L3. Les interrupteurs MB1, MB2 du deuxième bras B sont commandés de sorte que le courant circulant dans la troisième inductance L3 permette d’obtenir une valeur de tension Vo souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. Ainsi, il n’est pas nécessaire de faire varier le rapport cyclique (Χα des interrupteurs MAI, MA2 du premier bras A. Le premier bras A peut donc fonctionner à son rapport cyclique (Xa le plus avantageux pour la transmission d’énergie par le composant magnétique 100, notamment à 50%. A un rapport cyclique de 50% dans le premier bras A, le courant moyen dans le composant magnétique 100 est nul et permet une diminution des ondulations de courant en sortie du convertisseur DC/DC isolé comme expliqué précédemment pour le premier mode de réalisation.
La tension U aux bornes de la première branche A est alors égale à 2aBVe. Avec le rapport cyclique 0¾ du deuxième bras B, on peut faire varier la tension U aux bornes du premier bras A. Si le rapport cyclique 0¾ du deuxième bras B est inférieur à 50%, la tension U aux bornes du premier bras A est inférieure à 2Ve. Si le rapport cyclique (Χβ du deuxième bras B est supérieur à 50%, la tension U aux bornes du premier bras A est supérieure à 2Ve. Un rapport cyclique (Χα de 50% pour le premier bras A permet donc un contrôle simple du convertisseur DC/DC isolé 1.
En particulier, lorsque la tension d’entrée Ve du convertisseur de tension 1 varie, le deuxième bras B permet de s’assurer que la tension de sortie Vo garde une valeur désirée. Ainsi, si la tension d’entrée Ve du convertisseur DC/DC isolé 1 change de valeur, l’unité de commande 5 modifie de façon correspondante la commande des rapports cycliques (Xb des interrupteurs MB1, MB2 du deuxième bras B pour maintenir le courant parcourant la troisième inductance L3 à une valeur souhaitée. Ceci est particulièrement avantageux dans un véhicule électrique où le niveau de charge d’une batterie peut varier au cours du temps.
Plus particulièrement, l’unité de commande 5 réalise une première boucle d’asservissement du courant parcourant la troisième inductance L3 connectée entre les premier A et deuxième B bras à une différence entre la valeur Vomes de la tension de sortie du convertisseur DC/DC isolé 1 et une tension Vo souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. A cet effet, l’unité de commande 5 reçoit la tension
Vomes mesurée en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1, éventuellement multipliée par un gain Kl. L’unité de commande 5 compare ensuite une consigne de tension V* avec la tension Vo mes mesurée. La consigne de tension V* correspond à la tension Vo souhaitée en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1. En fonction du résultat de la comparaison, un contrôleur 51 délivre au deuxième bras B une consigne de courant I3cons devant parcourir la troisième inductance L3.
La consigne de courant I3cons peut être transmise directement à un contrôleur 52 qui délivre au deuxième bras B le signal PWM S2 à partir de la consigne de courant I3cons. Cependant, l’unité de commande 5 peut réaliser une deuxième boucle qui asservit le courant parcourant la troisième inductance L3 à une différence entre la valeur I3mes du courant parcourant la troisième inductance L3 et la consigne de courant I3cons. En particulier, l’unité de commande 5 compare la consigne de courant I3cons issue de la première boucle avec le courant I3mes mesuré sur la troisième inductance L3. Le courant I3cons est éventuellement multiplié par un gain K2 avant la comparaison. En fonction du résultat de cette comparaison, le contrôleur 52 détermine le signal S2 de commande du rapport cyclique o.b des interrupteurs MB1, MB2 du deuxième bras B, de façon à ajuster le courant parcourant la troisième inductance L3. Des boucles de tension pourraient être utilisées. Cependant, la boucle de courant est plus facile à mettre en œuvre car, en petit signal, la boucle de courant permet d’avoir une fonction de transfert du premier ordre alors que la boucle de tension est du deuxième ordre. En outre, le convertisseur DC/DC isolé 1 pourrait mettre en œuvre la première boucle sans utiliser la deuxième boucle.
Comme dans le deuxième mode de réalisation, le convertisseur DC/DC isolé 1 selon le troisième mode de réalisation peut être conçu pour couvrir une gamme de fonctionnement. La gamme de fonctionnement correspond à une tension d’entrée Ve du convertisseur DC/DC isolé 1 comprise entre une valeur minimale Vemm et une valeur maximale Vemax ; et à une tension de sortie Vo comprise entre une valeur minimale Vomin et une valeur maximale VomaX. Par exemple, la tension d’entrée Ve est comprise entre 170 et 450V ; et la tension cible Vo en sortie du convertisseur DC/DC isolé 1 est comprise entre 12 et 16V. Par exemple, la valeur minimale Vomin de la tension de sortie est comprise entre 8 et 14V et la valeur maximale Vomax de la tension de sortie est comprise entre 15 et 16V.
Dans une deuxième variante du troisième mode de réalisation, le rapport cyclique ou du premier bras A varie autour de la valeur nominale (Χν en fonction d’un paramètre électrique F du signal parcourant la troisième inductance L3. L’avantage de cette variante sera compris avec ce qui suit.
Dans une première partie de la période de fonctionnement T proche de celle illustrée en figure 3, le deuxième interrupteur MA2 du premier bras A est fermé et le premier interrupteur MAI du premier bras A est ouvert. Le deuxième interrupteur MA2 est alors parcouru par un courant provenant de la troisième inductance L3 et par un courant It provenant du composant magnétique 100. Ces courants s’additionnent car ils circulent dans le même sens. Dans une deuxième partie de la période de fonctionnement T proche de celle illustrée en figure 4, le deuxième interrupteur MA2 du premier bras A est ouvert et le premier interrupteur MAI du premier bras A est fermé. Le premier interrupteur MAI est alors parcouru par un courant provenant de la troisième inductance L3 et par un courant It provenant du composant magnétique 100. Ces courants se soustraient car ils ne circulent pas dans le même sens.
Ainsi, le premier interrupteur MAI et le deuxième interrupteur MA2 ne voient pas le même courant au cours du fonctionnement du convertisseur DC/DC isolé 1. Le deuxième interrupteur MA2 est traversé par un courant plus élevé que le premier interrupteur MAI, ce qui crée un déséquilibre entre les pertes lorsque le premier interrupteur MAI est fermé et les pertes lorsque le deuxième interrupteur MA2 est fermé. Le deuxième interrupteur MA2 s’use plus rapidement que le premier interrupteur MAI car il reçoit un courant plus élevé.
Une solution consisterait à doubler le deuxième interrupteur MA2, c’est-à-dire à remplacer le deuxième interrupteur MA2 par deux interrupteurs en parallèle. Mais cela complexifie le circuit et ne garantit pas toujours que le même courant circule entre les deux interrupteurs mis en parallèle.
Une façon d’équilibrer les pertes entre les deux interrupteurs MAI, MA2 du premier bras A consiste à utiliser un paramètre électrique du composant magnétique 100, tel que son courant moyen I’T, pour rééquilibrer les courants circulant dans le premier interrupteur MAI et le deuxième interrupteur MA2.
La figure 9 montre un schéma équivalent du circuit isolé 3 en régime établi. Le courant moyen dans la première capacité Cl est nul. On observe que le courant moyen F mai circulant dans le premier interrupteur MAI est égal au courant moyen IV 2 circulant dans le premier circuit primaire 101, où I’x est le courant moyen total circulant dans les deux circuits primaires 101, 101’. On observe en outre que le courant moyen I’ma2 circulant dans le deuxième interrupteur MA2 est égal au courant moyen I’l3 circulant dans la troisième inductance L3 moins le courant moyen I’T /2 circulant dans le deuxième circuit primaire 101’. Les courants moyens F mai, I’ma2 circulant dans le premier MAI et le deuxième interrupteur MA2 sont égaux si le courant moyen I’l3 circulant dans la troisième inductance L3 est égal au courant moyen total Ι’χ circulant dans les deux circuits primaires 101, 101’.
La figurelO montre un schéma équivalent du circuit isolé 3 sur la première partie de la période de fonctionnement T. La figure 11 montre un schéma équivalent du circuit isolé 3 sur la deuxième période de fonctionnement T. On en déduit la relation suivante :
Où îa est la résistance équivalente de chaque interrupteur MAI, MA2, en supposant qu’elle est la même pour chaque interrupteur ; rT est la résistance équivalente du composant magnétique 100 obtenue à partir des résistances équivalentes rw des circuits primaires 101, 101’, notamment ; U est la tension à la première borne extrémale du premier bras A.
Ainsi, en agissant sur le rapport cyclique ou du premier bras A, on peut modifier la valeur du courant moyen Ι’χ circulant dans le composant magnétique 100 pour qu’il soit égal au courant moyen I’l3 délivré par la troisième inductance L3 au deuxième point de connexion P2. En particulier, en augmentant le rapport cyclique ou du premier bras A, on augmente le courant moyen Ι’χ circulant dans le composant magnétique 100 ; en diminuant le rapport cyclique ou du premier bras A, on diminue le courant moyen FT circulant dans le composant magnétique 100.
Il suffit de petites variations autour de la valeur nominale ou du rapport cyclique ou du premier bras A pour ajuster le courant moyen Ι’χ circulant dans le composant magnétique 100. Notamment, le rapport cyclique varie autour de cette valeur nominale ou à plus ou moins 2 % par rapport à la valeur nominale ou. Cette valeur nominale ou est par exemple égale à 50% en raison des avantages mentionnés précédemment. L’ajustement du courant moyen Ι’χ circulant dans le composant magnétique 100 peut être obtenu par une boucle d’asservissement du rapport cyclique oia du premier bras A en fonction d’une différence entre le courant moyen Ι’χ circulant dans le composant magnétique 100 et le courant moyen I’l3 délivré par la troisième inductance L3 au deuxième point de connexion P2. Par exemple, pour une fréquence de découpage de 300kHz, la boucle d’asservissement travaille à une fréquence comprise entre 2 et 3kHz. Les mesures du courant circulant dans le composant magnétique 100 et dans la troisième inductance L3 sont effectuées à une fréquence de 20kHz.
Notamment, le courant moyen I’T circulant dans le composant magnétique 100 est mesuré sur des périodes de découpage contigües du premier bras A, et le courant moyen I’L3 délivré par la troisième inductance L3 est mesuré sur des périodes de découpage contigües du deuxième bras B.
La figure 12 illustre un convertisseur DC/DC isolé 1 selon un quatrième mode de réalisation. Le convertisseur 1 illustré en figure 12 est similaire à celui illustré en figure 8, si ce n’est qu’il comprend une troisième capacité C3 et une quatrième inductance L4. La troisième capacité C3 est connectée entre le premier interrupteur MB1 du deuxième bras B et le deuxième interrupteur MB2 du deuxième bras B. Ainsi, la troisième capacité C23 est en série entre le premier interrupteur MB 1 et le deuxième interrupteur MB2 du deuxième bras B. La troisième inductance L3 est connectée au point de connexion P3 entre la troisième capacité C3 et le deuxième interrupteur MB2. La quatrième inductance L4 est connectée entre le premier point de connexion PI et un quatrième point de connexion P4 entre le premier interrupteur MB1 et la troisième capacité C3.
En rajoutant la troisième capacité C3 et la quatrième inductance L4, on augmente la plage de tension atteignable par le convertisseur DC/DC isolé 1 par rapport au convertisseur illustré en figure 8. Le convertisseur DC/DC isolé 1 selon ce quatrième mode de réalisation forme un convertisseur DC/DC élévateur-abaisseur. Ceci sera mieux compris à partir de ce qui suit.
Dans le convertisseur, la tension moyenne d’une inductance est égale à zéro. H en résulte que la tension moyenne au premier point de connexion PI est égale à la tension moyenne au quatrième point de connexion P4 ; et la tension moyenne au troisième point de connexion P3 est égale à la tension moyenne au deuxième point de connexion P2. La tension moyenne aux bornes de la troisième capacité C3 est donc égale à la tension moyenne aux bornes de la première capacité Cl.
En outre, il en résulte également que la tension moyenne au premier point de connexion PI est nulle. La tension moyenne au deuxième point de connexion P2 est égale à la tension moyenne VC2’ aux bornes de la deuxième capacité C2. Et donc la tension moyenne VC2’ aux bornes de la deuxième capacité C2 est égale à la tension moyenne VC1’ de la première capacité Cl.
En commandant les interrupteurs MB1, MB2 du deuxième bras B avec un rapport cyclique aB, la tension moyenne Vp45 au quatrième point de connexion P4 est donnée par la relation
Vp4' = a x Ve - (1 - a) X VC3'
Donc
Cette relation montre que la tension VC2 aux bornes de la capacité C2 peut être contrôlée par le rapport cyclique 0¾ du deuxième bras B. Ainsi, lorsque le rapport cyclique a b du deuxième bras B est inférieur à 1 le convertisseur 1 fonctionne en abaisseur de tension et lorsque le rapport cyclique (Xb est supérieur à 1, le convertisseur 1 fonctionne en élévateur de tension.
Le convertisseur selon ce quatrième mode de réalisation peut fonctionner de façon similaire au convertisseur selon le troisième mode de réalisation. Le convertisseur selon ce quatrième mode de réalisation permet d’atteindre une plage de fonctionnement plus grande que le convertisseur selon le troisième mode de réalisation. En effet, dans le troisième mode de réalisation, la tension minimale admissible en entrée du convertisseur DC/DC isolé 1 est limitée par la tension de la deuxième capacité C2, la tension de la deuxième capacité C2 étant fonction de la tension de sortie Vo. Alors que dans le quatrième mode de réalisation, la tension minimale n’est pas limitée par la tension aux bornes de la deuxième capacité C2.
Dans le convertisseur selon l’invention, le composant magnétique 100 peut comprendre un premier Tl et un deuxième T2 transformateurs en série. Chaque transformateur T1,T2 comporte deux primaires. Les primaires du premier transformateur Tl forment respectivement la première partie Lll du premier circuit primaire 101 et la première partie Lll’ du deuxième circuit primaire 101’ ; et le secondaire du premier transformateur Tl forme la première partie L12 du circuit secondaire 102. Les primaires du deuxième transformateur T2 forment respectivement la deuxième partie L21 du premier circuit primaire 101 et la deuxième partie L21’ du deuxième circuit primaire 101’ ; et le secondaire du deuxième transformateur T2 forme la deuxième partie L22 du circuit secondaire 102.
Le composant magnétique 100 peut être réalisé autrement. Par exemple, le premier circuit primaire 101 peut être réalisé avec un seul premier enroulement primaire et le deuxième circuit primaire 10Γ peut également être réalisé avec un seul deuxième enroulement primaire. Le circuit secondaire 102 peut être réalisé avec deux enroulements secondaires. Ces enroulements sont notamment enroulés autour d’un noyau magnétique commun. Les deux enroulements secondaires sont couplés magnétiquement aux enroulements primaires mais ne sont pas couplés magnétiquement entre eux. En particulier, les première Lll et deuxième L21 parties du premier circuit primaire 101 sont respectivement réalisées avec une première et une deuxième partie du premier enroulement primaire. En particulier, les première Lll’ et deuxième L21’ parties du deuxième circuit primaire 101’ sont respectivement réalisées avec une première et une deuxième partie du deuxième enroulement primaire. Une telle façon de réaliser le composant magnétique 100 permet non seulement de réduire le coût du convertisseur 1 en réduisant le nombre de composants comprenant de la ferrite, mais aussi de réduire l'encombrement du convertisseur 1 en permettant d'obtenir un convertisseur plus compact.
Dans les modes de réalisation, le deuxième interrupteur MB2 du deuxième bras B peut être remplacé par une diode DB (illustrée en figure 14) dont la cathode est connectée au troisième point de connexion P3. On obtient alors un convertisseur unidirectionnel au lieu d’un convertisseur bidirectionnel comme c’est le cas lorsque le deuxième bras B comprend un deuxième interrupteur MB2.
La figure 13 montre un exemple de convertisseur selon un cinquième mode de réalisation. Le convertisseur 1 de la figure 13 est obtenu à partir du convertisseur de la figure 2 en y rajoutant un troisième bras d’interrupteurs E et deux circuits primaires 101E, 101’E similaires au premier bras A et aux deux circuits primaires 101, 101’ du convertisseur de la figure 2. En particulier, le troisième bras E comprend un premier interrupteur ME1 en série avec une capacité CE et un deuxième interrupteur ME2. Une première borne extrémale du troisième bras E correspond à la borne du premier interrupteur ME1 qui n’est pas connectée à la capacité CE ; une deuxième borne extrémale du troisième bras E correspond à la borne du deuxième interrupteur ME2 qui n’est pas connectée à la capacité CE. La première borne extrémale du troisième bras E est connectée à la première borne extrémale du premier bras A et la deuxième borne extrémale du troisième bras E est connectée à la deuxième borne extrémale du deuxième bras A. Rajouter un troisième bras E et deux circuits primaires 101E, 10ΓΕ au convertisseur de la figure 2 permet de doubler la plage de tension accessible par le convertisseur DC/DC isolé 1. Le convertisseur 1 peut comprendre autant de bras E et de circuits primaires 101E, 101Έ supplémentaires 101E, 101Έ que nécessaire. Ce mode de réalisation est compatible avec tous les autres modes de réalisation.
Les exemples de convertisseur DC/DC isolé 1 selon l’invention sont particulièrement adaptés pour des applications embarquées dans un véhicule, notamment un véhicule électrique ou hybride, pour la conversion de tension entre un premier et un deuxième réseau de bord de tensions différentes.
En particulier, le convertisseur DC/DC isolé 1 peut être compris dans un système comprenant un convertisseur AC/DC configuré pour alimenter une machine électrique du véhicule à partir du premier réseau électrique. Une capacité peut être connectée aux bornes d’entrée du convertisseur AC/DC pour faire l’interface entre le premier réseau électrique et le convertisseur AC/DC. Le convertisseur DC/DC isolé 1 peut être alors connecté aux bornes de cette capacité de manière à réaliser des opérations de précharge ou de décharge de la capacité. Un tel système est par exemple décrit dans la publication de demande de brevet européen EP2012338 Al. Le convertisseur selon le quatrième mode de réalisation illustré en figure 12 est particulièrement adapté à ces opérations de précharge ou de décharge, car il permet de précharger la capacité depuis une tension initiale nulle aux bornes de la capacité, et de décharger la capacité jusqu’à une tension finale nulle aux bornes de la capacité. L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits. En particulier, les boucles de tension peuvent être remplacées par des boucles de courant. Le convertisseur DC/DC isolé peut aussi être utilisé dans un convertisseur alternatif-continu configuré pour convertir une tension alternative en une tension continue ou inversement, ou dans un convertisseur alternatif-alternatif. Avantageusement, le convertisseur DC/DC isolé est alors complété par un convertisseur alternatif-continu en amont du premier bras A dans le premier ou le cinquième mode de réalisation, ou en amont du circuit de régulation 2 dans le deuxième mode de réalisation, ou en amont du deuxième bras B pour le troisième ou le quatrième mode de réalisation ; et/ou un convertisseur continu-alternatif en aval du convertisseur DC/DC isolé.
Notamment, les interrupteurs peuvent être des transistors, tels que des transistors MOSFET, IGBT, ou autres. Les circuits peuvent être réalisés à partir d’un matériau semiconducteur tel que du silicium (Si), du nitrure de gallium (GaN), du carbure de silicium (SiC), ou tout autre matériau semiconducteur.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Convertisseur DC/DC isolé (1) comprenant un circuit isolé (3) ayant : - un premier bras (A) comportant un premier interrupteur (MAI), en série avec un deuxième interrupteur (MA2) ; -un composant magnétique (100) comportant deux circuits primaires (101, 10Γ) et un circuit secondaire (102) séparés par au moins une barrière d’isolation électrique, ledit composant magnétique (100) étant configuré pour, lors de la conversion d’une tension d’entrée (Ve) du convertisseur DC/DC isolé en une tension de sortie (Vo), fonctionner comme un transformateur des circuits primaires (101, 10Γ) vers le circuit secondaire (102) et comme une impédance qui stocke de l'énergie au niveau des circuits primaires (101, 10Γ), et dans lequel : - le premier bras (A) comprend une première capacité (Cl) en série avec les deux interrupteurs (MAI, MA2) et située entre les deux interrupteurs(MAl, MA2), -un desdits circuits primaires, dit deuxième circuit primaire (10Γ), est connecté entre une première borne extrémale du premier bras (A) et le point de connexion, dit deuxième point de connexion (P2), entre le deuxième commutateur (MA2) du premier bras (A) et la première capacité (Cl), la première borne extrémale du premier bras (A) correspondant à la borne du premier interrupteur (MAI) qui n’est pas connectée à la première capacité (Cl) ; et l’autre circuit primaire, dit premier circuit primaire (101), est connecté entre une deuxième borne extrémale du premier bras (A) et le point de connexion, dit premier point de connexion (PI), entre le premier commutateur (MAI) et la première capacité (Cl), la deuxième borne extrémale du premier bras (A) correspondant à la borne du deuxième interrupteur (MA2) qui n’est pas connectée à la première capacité (Cl).
- 2. Convertisseur selon la revendication 1, dans lequel le composant magnétique (100) est configuré de sorte que : - sur une première partie d’une période de fonctionnement du convertisseur, des premières parties respectives (Lll, Lll’) des circuits primaires (101, 101’)transfèrent une énergie vers une première partie (L12) du circuit secondaire (102), et des deuxièmes parties respectives (L21, L21’) des circuits primaires (101, 101’) réalisent des inductances stockant de l’énergie ; - sur une deuxième partie de la période de fonctionnement du convertisseur, les deuxièmes parties respectives (L21, L21’) des circuits primaires (101, 101’) transfèrent une énergie vers une deuxième partie (L22) du circuit secondaire (102), et les premières parties respectives (Lll, Lll’) des circuits primaires (101, 10Γ) réalisent des inductances stockant de l’énergie.
- 3. Convertisseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’entrée du circuit isolé (3) est au niveau de la première borne extrémale du premier bras (A).
- 4. Convertisseur selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant un circuit de régulation (2) connecté à la première borne extrémale du premier bras (A) et destiné à réguler une tension (U) délivrée au premier bras (A), le circuit de régulation (2) étant configuré pour contrôler la tension de sortie (Vo) du convertisseur DC/DC isolé en modifiant la tension(U) délivrée au premier bras (A), le rapport cyclique (aa) du premier bras (A) restant sensiblement constant.
- 5. Convertisseur selon la revendication précédente, dans lequel une deuxième capacité (C2) est connectée entre la première borne extrémale du premier bras (A) et la deuxième borne extrémale du premier bras (A).
- 6. Convertisseur selon la revendication 1 ou 2, comprenant : -un deuxième bras (B) comportant un premier interrupteur (MB1) et un deuxième élément électronique (MB2, DB) en série, la borne libre du deuxième élément électronique (MB2, DB) étant connectée à la deuxième borne extrémale du premier bras (A), - une inductance (L3) connectée entre le deuxième point de connexion (P2), et un troisième point de connexion (P3), le troisième point de connexion (P3) correspondant à la borne du deuxième élément électronique (MB2, DB) qui est du côté du premier interrupteur du deuxième bras (B), - une deuxième capacité (C2) connectée entre la première borne extrémale du premier bras (A) et la deuxième borne extrémale du premier bras (A), le deuxième élément électronique étant un deuxième interrupteur (MB2) ou une diode (DB) ayant sa cathode connectée au troisième point de connexion (P3), et dans lequel des successions d’ouverture et de fermeture du ou des interrupteurs du deuxième bras (B) permettent de convertir une tension d’entrée (Ve) en une tension de sortie (Vo) par l’intermédiaire du composant magnétique (100).
- 7. Convertisseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième bras (B) est configuré pour contrôler la tension de sortie (Vo) du convertisseur DC/DC isolé (1) en modifiant un paramètre électrique (F) d’un signal parcourant l’inductance (L3).
- 8. Convertisseur selon la revendication 7, dans lequel le paramètre électrique est un courant moyen (F).
- 9. Convertisseur (1) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le premier bras (A) est configuré de sorte que son rapport cyclique a une valeur nominale (aN) et varie autour de cette valeur nominale (Œn) en fonction d’une différence entre une valeur (Ι’υ) du paramètre électrique du signal parcourant l’inductance (L3) et une valeur (Γτ) du paramètre électrique du signal parcourant le composant magnétique (100).
- 10. Convertisseur (1) selon la revendication 9, dans lequel le premier bras (A) est configuré de sorte que son rapport cyclique a une valeur nominale (Œn) et varie autour de cette valeur nominale (Œn) de sorte que la valeur (I’l3) du paramètre électrique du signal parcourant l’inductance (L3) et la valeur (I’T) du paramètre électrique du signal parcourant le composant magnétique (100) soient égales.
- 11. Convertisseur (1) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel le rapport cyclique du premier bras (A) reste sensiblement constant à une valeur nominale ((Xn).
- 12. Convertisseur selon l’une des revendications 6 à 11, comprenant en outre : - une troisième capacité (C3) en série entre le premier interrupteur (MB1) du deuxième bras (B) et le deuxième élément électronique (MB1, DB) du deuxième bras (B) , la troisième capacité (C3) étant connectée entre le troisième point de connexion (P3) et un quatrième point de connexion (P4) correspondant à la borne du premier interrupteur (MDB1) qui est du côté du deuxième élément électronique (MB1, DB) du deuxième bras (B), - une autre inductance (L4) connectée entre le premier point de connexion (PI) et le quatrième point de connexion (P4).
- 13. Convertisseur selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le circuit isolé (3) comprend en outre au moins un troisième bras (E) comprenant un premier interrupteur (ME1), un deuxième interrupteur (ME2), et une quatrième capacité (CE) en série avec les deux interrupteurs (ME1, ME2) et située entre les deux interrupteurs (ME1, ME2) ; et dans lequel le composant magnétique (100) comprend au moins deux circuits primaires supplémentaires (101E, 10ΓΕ) séparés entre eux et avec le circuit secondaire (102) par au moins une barrière d’isolation électrique, un desdits circuits primaires supplémentaires (101E, 101Έ), dit premier circuit primaire supplémentaire (101E), est connecté entre une première borne extrémale du troisième bras (E) et le point de connexion entre le deuxième commutateur (ME2) du troisième bras (E) et la quatrième capacité (CE), la première borne extrémale du troisième bras (E) correspondant à la borne du premier interrupteur (ME1) du troisième bras (E) qui n’est pas connectée à la quatrième capacité (CE) ; et l’autre desdits circuits primaires supplémentaires (101E, 10ΓΕ), dit deuxième circuit primaire supplémentaire (10ΓΕ), est connecté entre une deuxième borne extrémale du troisième bras (A) et le point de connexion entre le premier commutateur (ME1) du troisième bras (E) et la quatrième capacité (CE), la deuxième borne extrémale du troisième bras (E) correspondant à la borne du deuxième interrupteur (ME2) du troisième bras (E) qui n’est pas connectée à la quatrième capacité (CE), les bornes extrémales du premier (A) et du troisième (E) bras étant respectivement connectées entre elles.
- 14. Procédé de conversion de tension utilisant un convertisseur DC/DC isolé selon l’une des revendications 6 à 10, dans lequel le contrôle de la tension de sortie (Vo) du convertisseur DC/DC isolé (1) comprend les étapes consistant à : - modifier un paramètre électrique d’un signal parcourant l’inductance (L3) en faisant varier le rapport cyclique (0¾) du deuxième bras (B), - faire varier le rapport cyclique (ou) du premier bras (A) autour d’une valeur nominale (aN) en fonction d’une différence entre une valeur (I’m) du paramètre électrique du signal parcourant l’inductance (L3) et une valeur (Et) du paramètre électrique du signal parcourant le composant magnétique (100).
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