FR3069988A1 - Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element - Google Patents
Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element Download PDFInfo
- Publication number
- FR3069988A1 FR3069988A1 FR1757426A FR1757426A FR3069988A1 FR 3069988 A1 FR3069988 A1 FR 3069988A1 FR 1757426 A FR1757426 A FR 1757426A FR 1757426 A FR1757426 A FR 1757426A FR 3069988 A1 FR3069988 A1 FR 3069988A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- terminal
- diode
- converter
- voltage
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
- H02M1/0085—Partially controlled bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
- H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
- H02M1/4233—Arrangements for improving power factor of AC input using a bridge converter comprising active switches
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
L'invention concerne un circuit redresseur comprenant deux associations (57A, 57B) en série d'un transistor MOS (63A, 63B) et d'une diode Schottky (61A, 61B), une borne de commande du transistor de chaque association en série étant connectée au point milieu (67B, 67A) entre le transistor et la diode de l'autre association en série. L'invention concerne également un convertisseur de tension comprenant un tel circuit redresseur.
Description
ELEMENT REDRESSEUR ET CONVERTISSEUR DE TENSION COMPRENANT UN TEL
ELEMENT
Domaine
La présente demande concerne, de façon générale, les circuits électroniques. Elle concerne plus particulièrement les éléments ou circuits redresseurs et les convertisseurs à découpage.
Exposé de l'art antérieur
Pour fournir une tension continue à des appareils électroniques à partir d'une tension alternative, par exemple la tension alternative du réseau de distribution électrique, on utilise des convertisseurs AC-DC. Parmi ces convertisseurs, les convertisseurs à découpage, ou convertisseurs hacheurs, sont préférés pour leur rendement.
Il existe un besoin d'améliorer le rendement des convertisseurs à découpage.
Résumé
Un mode de réalisation prévoit un élément redresseur à rendement amélioré.
Un mode de réalisation prévoit une solution particulièrement adaptée à un convertisseur à découpage.
B16127FR - 17-TQ-0247FR01
Un mode de réalisation prévoit une solution particulièrement adaptée à un convertisseur à découpage avec demi-pont redresseur.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un circuit redresseur comprenant deux associations en série d'un transistor MOS et d'une diode Schottky, une borne de commande du transistor de chaque association en série étant connectée au point milieu entre le transistor et la diode de l'autre association en série.
Selon un mode de réalisation, une des deux associations série est connectée entre une première borne de cathode et une borne d'anode, l'autre des deux associations série étant connectée entre une deuxième borne de cathode et la borne d'anode.
Selon un mode de réalisation, les anodes des diodes Schottky sont connectées à la borne d'anode.
Selon un mode de réalisation, les transistors sont du type à canal N à enrichissement.
Selon un mode de réalisation, une résistance est connectée en parallèle sur chaque transistor.
Un autre mode de réalisation prévoit un convertisseur de tension comprenant un circuit redresseur tel que défini cidessus .
Selon un mode de réalisation, la première borne de cathode est connectée à une première borne d'entrée du convertisseur, la deuxième borne de cathode est connectée à une deuxième borne d'entrée du convertisseur, et la borne d'anode est connectée à une première borne de sortie du convertisseur.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend, en outre, une première diode connectée entre la première borne d'entrée et un noeud, et une deuxième diode connectée entre la deuxième borne d'entrée et ledit noeud.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend, en outre, un élément inductif et une troisième diode connectés en série entre ledit noeud et une deuxième borne de sortie du convertisseur.
B16127FR - 17-TQ-0247FR01
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend, en outre, un interrupteur connecté entre la première borne de sortie et le point milieu entre l'élément inductif et la troisième diode.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend, en outre, un premier élément inductif et une première diode connectés en série entre la première borne d'entrée et une deuxième borne de sortie du convertisseur, et un deuxième élément inductif et une deuxième diode connectés en série entre la deuxième borne d'entrée et la deuxième borne de sortie.
Selon un mode de réalisation, le convertisseur comprend, en outre, un premier interrupteur connecté entre la première borne de sortie et le point milieu entre le premier élément inductif et la première diode, et un deuxième interrupteur connecté entre la première borne de sortie et le point milieu entre le deuxième élément inductif et la deuxième diode.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente un exemple de convertisseur à découpage ;
la figure 2 représente un mode de réalisation d'un élément redresseur ;
la figure 3 représente un mode de réalisation d'un convertisseur à découpage à éléments redresseurs tels que l'élément redresseur représenté en figure 2 ;
la figure 4 représente un mode de réalisation d'un circuit redresseur ;
la figure 5 représente une variante de réalisation du circuit redresseur de la figure 4 ; et la figure 6 représente un autre mode de réalisation d'un circuit redresseur.
B16127FR - 17-TQ-0247FR01
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, le fonctionnement des convertisseurs à découpage décrits n'a pas été détaillé, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les fonctionnements usuels de tels convertisseurs.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Sauf précision contraire, le terme sensiblement signifie à 10 % près, de préférence à 5 % près.
La figure 1 représente un exemple d'un convertisseur à découpage.
Le convertisseur comprend deux bornes 1 et 3 d'entrée destinées à recevoir une tension alternative Vin et deux bornes 5 et 7 de sortie destinées à fournir une tension continue Vout référencée à la borne 7, typiquement la masse. Les bornes d'entrée 1 et 3 sont connectées en entrée d'un pont de diodes 8 comportant, en parallèle, deux branches de diodes en série, respectivement Dl et D2, et D3 et D4. L'anode de la diode Dl est connectée à la cathode de la diode D2 et l'anode de la diode D3 est connectée à la cathode de la diode D4. Les points milieux 11 et 13 des associations en série des diodes Dl et D2, et des diodes D3 et D4, sont respectivement connectés aux bornes 1 et 3. Un noeud 9 de sortie du pont est relié à la borne de sortie 5 par un élément inductif L (typiquement une inductance) et une diode D connectés en série, la cathode de la diode D étant connectée à la borne 5. Le point milieu 15 de l'association
B16127ER - 17-TQ-0247FR01 série de l'inductance L et de la diode D est relié à la borne 7 par un interrupteur 17 de découpage. L'interrupteur 17, ici un transistor MOS, est commandé en modulation de largeur d'impulsions (PWM-Pulse Width Modulation) par un signal Cmd à une fréquence supérieure à celle de la tension Vin, typiquement dans un rapport d'au moins 10, de préférence d'au moins 100. Le signal Cmd est fourni par un circuit de commande 19 (CTRL) . Un élément capacitif C (typiquement un condensateur) est connecté entre les bornes 5 et 7 de sortie du convertisseur.
Quand l'interrupteur 17 est fermé, l'inductance L accumule de l'énergie. Pendant une alternance positive de la tension Vin, un courant circule depuis la borne 1 jusqu'à la borne 3, par la diode Dl, l'inductance L, l'interrupteur 17 et la diode D4. Pendant une alternance négative de la tension Vin, un courant circule depuis la borne 3 jusqu'à la borne 1, par la diode D3, l'inductance L, l'interrupteur 17 et la diode D2.
Quand l'interrupteur 17 s'ouvre, l'inductance L restitue l'énergie accumulée au condensateur C et un courant circule, d'une borne à l'autre de l'inductance L, par la diode D de roue libre, le condensateur C, et le pont de diodes 8.
La chute de tension dans les diodes bipolaires à l'état passant nuit au rendement du convertisseur. Ce phénomène est d'autant plus gênant à faible puissance, c'est-à-dire quand la puissance appelée par la charge (non représentée) connectée aux bornes de sortie du convertisseur est faible et que la tension Vout est faible.
Ce phénomène se produit plus généralement dans tout convertisseur de tension. En particulier, cela concerne les convertisseurs de tension qu'ils soient à découpage ou non, qu'ils soient en pont complet ou en demi-pont, qu'ils soient mono ou double alternance, etc.
Dans les modes de réalisation décrits, on prévoit de remplacer une ou plusieurs diodes bipolaires d'un convertisseur par un élément ou circuit redresseur à faible chute de tension à
B16127FR - 17-TQ-0247FR01 l'état passant par rapport à une diode bipolaire, au moins à faible puissance.
La figure 2 représente un mode de réalisation d'un élément redresseur 21.
L'élément redresseur 21 comprend un transistor MOS 23 et une diode Schottky 25 connectés en série entre deux bornes 27 et 29. A titre d'exemple, l'anode de la diode 25 est connectée à la borne 29. Le transistor 23 est, de préférence, un transistor MOS à enrichissement, bloqué au repos et rendu passant en appliquant une tension grille-source supérieure à sa tension de seuil Vth. Le transistor 23 est, de préférence, à canal N. Le transistor 23 est par exemple un transistor MOS de puissance.
En fonctionnement, une tension continue sensiblement constante Vp est appliquée entre la grille du transistor 23 et la borne 29. La tension Vp est choisie de sorte que la tension entre la grille et la source du transistor 23 soit supérieure à la tension de seuil Vth du transistor quand la diode 25 à l'état passant, de façon que le transistor 23 soit à l'état passant quand la diode 25 est à l'état passant. Lorsqu'un courant I circule de la borne 29 vers la borne 27, la diode 25 et le transistor 23 sont passants et la tension V21 entre les bornes 29 et 27 est positive. La tension V21 est égale à la somme de la chute de tension dans la diode 25 et de la chute de tension entre les bornes de conduction (source-drain) du transistor 23 qui dépend notamment de la tension Vp. Lorsque la tension V21 est négative, la diode 25 est bloquée. Le courant de fuite dans la diode 25 est alors régulé par le transistor 23, ce qui évite le claquage de la diode. Dans l'élément redresseur 21, le compromis entre la chute de tension à l'état passant et le courant de fuite à l'état bloqué est déterminé par le choix de la tension Vp. On notera que la diode intrinsèque (body) du transistor 23 peut contribuer à assurer la mise en service de la source de tension fournissant la tension Vp.
En remplaçant des diodes bipolaires d'un convertisseur par des éléments redresseurs 21, on améliore le rendement du
B16127ER - 17-TO-0247FR01 convertisseur, au moins à faible puissance. En effet, à faible puissance, la chute de tension dans une diode bipolaire n'est plus négligeable devant la tension Vout de sortie du convertisseur ce qui entraîne une diminution du rendement à faible puissance par rapport au rendement à forte puissance. On tire ici profit du fait que la tension de seuil d'une diode Schottky est plus faible que celle d'une diode bipolaire. L'élément 21 donc permet de limiter cette diminution du rendement à faible puissance, et donc d'améliorer le rendement à faible puissance du convertisseur par rapport à celui d'un convertisseur à diodes bipolaires. A titre d'exemple, pour un courant I égal à 1 A, la tension V21 est inférieure de 0,2 V à la chute de tension dans une diode bipolaire et, pour un courant de 100 mA, la tension V21 est inférieure de 0,7 V à la chute de tension dans la diode bipolaire.
On aurait pu penser remplacer simplement les diodes bipolaires par des diodes Schottky. Toutefois, cela ne fonctionnerait qu'en basse tension et non dans des applications de puissance.
Selon un mode de réalisation, chacune des diodes D2 et D4 du demi-pont inférieur du convertisseur de la figure 1 est remplacée par un élément redresseur 21 dont la borne 29 est connectée à la borne 7 ce qui permet d'améliorer le rendement du convertisseur.
On notera qu'il n'est généralement pas nécessaire de prévoir de source de tension spécifique pour générer la tension Vp. En effet, il suffit d'utiliser la tension d'alimentation du circuit de commande (19, figure 1) du convertisseur.
En variante, chaque élément redresseur 21 comprend en outre une diode bipolaire (en pratique la diode D2 ou D4) connectée en parallèle du transistor 23 et de la diode 25, l'anode de la diode bipolaire étant par exemple connectée à la borne 29 de l'élément redresseur 21. Cela protège l'élément redresseur 21 contre des pics de courants trop importants susceptibles de le détériorer. La diode bipolaire peut améliorer
B16127FR - 17-TO-0247FR01 encore le rendement du convertisseur, notamment à forte puissance.
La figure 3 représente un mode de réalisation d'un convertisseur à découpage en demi-pont à éléments redresseurs tels l'élément redresseur 21 représenté en figure 2.
Le convertisseur comprend deux bornes 31 et 33 d'entrée destinées à recevoir une tension alternative Vin, et deux bornes 35 et 37 de sortie destinées à fournir une tension continue Vout par exemple référencée à la borne 37, typiquement la masse. Les bornes 31 et 33 sont reliées à la borne 37 par un demi-pont inférieur comprenant deux éléments redresseurs 21A et 21B, chacun identique à l'élément redresseur 21 de la figure 2. Chacun des éléments 21A et 21B comprend les mêmes composants que l'élément 21, désignés par les mêmes références auxquelles ont été adjointes les lettres respectives A et B. Les bornes 29A et 29B sont connectées à la borne 37. La borne 27A est connectée à la borne 31 et la borne 27B est connectée à la borne 33. Les bornes 31 et 33 sont en outre respectivement reliées à la borne 35 par l'association en série d'un élément inductif Ll (typiquement une inductance) et d'une diode D5 de roue libre, et par l'association en série d'un élément inductif L2 (typiquement une inductance) et d'une diode D6 de roue libre. Les bornes de cathode des diodes D5 et D6 sont connectées à la borne 35. Les points milieux 39 et 41 des associations série de l'inductance Ll et de la diode D5, et de l'inductance L2 et de la diode D6, sont respectivement reliés à la borne 37 par des interrupteurs de découpage 43 et 45. Les interrupteurs 43 et 45, ici des transistors MOS, sont commandés en modulation de largeur d'impulsions, par exemple par un même signal Cmdl, à une fréquence supérieure à celle de la tension Vin, typiquement dans un rapport d'au moins 10, de préférence d'au moins 100. Le signal Cmdl est fourni par un circuit de commande 47 (CTRL). Un élément capacitif Cl (typiquement un condensateur) est connecté entre les bornes 35 et 37 de sortie du convertisseur.
B16127ER - 17-TQ-0247FR01
En fonctionnement, comme cela a été décrit en relation avec la figure 2, une tension continue sensiblement constante Vp est appliquée aux éléments redresseurs 21A et 21B. De préférence, une unique source de tension permet de fournir la tension Vp aux deux éléments redresseurs 21A et 21B, par exemple la source de tension alimentant le circuit de commande 47. Pendant les alternances positives de la tension Vin entre la borne 31 et la borne 33, quand l'interrupteur 43 est fermé, l'inductance Ll accumule de l'énergie et un courant circule de la borne 31 à la borne 33, par l'inductance Ll, l'interrupteur 43 et l'élément 21B. Quand l'interrupteur 43 s'ouvre, l'inductance Ll restitue cette énergie au condensateur Cl et un courant circule d'une borne à l'autre de l'inductance Ll, par la diode D5, le condensateur Cl, et l'élément redresseur 21B. De manière symétrique, pendant les alternances négatives de la tension Vin, quand l'interrupteur 45 est fermé, l'inductance L2 accumule de l'énergie et un courant circule de la borne 33 à la borne 31, par l'inductance L2, l'interrupteur 45 et l'élément redresseur 21A. Quand l'interrupteur 45 s'ouvre, l'inductance L2 restitue cette énergie au condensateur Cl et un courant circule d'une borne à l'autre de l'inductance L2, par la diode D6, le condensateur Cl et l'élément redresseur 2LA.
Le convertisseur de la figure 3 a un rendement amélioré par rapport à un convertisseur similaire à diodes bipolaires, plus particulièrement à faible puissance.
La figure 4 représente un mode de réalisation d'un circuit redresseur à anode commune.
Le circuit redresseur comprend deux bornes de cathode 51A et 51B destinées à recevoir une tension alternative Vin, et une borne d'anode 55, par exemple destinée à être mise à un potentiel de référence tel que la masse. Deux branches identiques 57A et 57B, sont respectivement connectées entre la borne 55 et les bornes 51A et 51B. Chacune des branches 57A et 57B comprend une diode Schottky, respectivement 61A et 61B, et un transistor MOS, respectivement 63A et 63B, connectés en
B16127ER - 17-TO-0247FR01 série. Le point milieu ou noeud commun 67A entre la diode 61A et le transistor 63A est connecté à la grille du transistor 63B. Le point milieu ou noeud commun 67B entre la diode 61B et le transistor 63B est connecté à la grille du transistor 63A. Les transistors 63A et 63B sont par exemple des transistors à canal N à enrichissement. Les transistors 63A et 63B sont par exemple des transistors de puissance. Les anodes des diodes 61A et 61B sont par exemple connectées à la borne 55.
En fonctionnement, la tension VgA entre la grille et la source (noeud 67A) du transistor 63A est égale à la tension VdB entre le noeud 67B et la borne 55 moins la tension VdA entre le noeud 67A et la borne 55. La tension VgB entre la grille et la source (noeud 67B) du transistor 63B est égale à -VgA. Ainsi, lorsque le transistor 63A est passant, le transistor 63B est bloqué, et, à l'inverse, lorsque le transistor 63B est passant, le transistor 63A est bloqué. Plus particulièrement, lors d'une alternance négative de la tension Vin entre la borne 51A et la borne 51B, la diode 61B est bloquée. Si la tension VdB est suffisante pour que la tension VgA soit supérieure à la tension de seuil Vth du transistors 63A, le transistor 63A et la diode 61A sont passants et un courant I circule de la borne 55 à la borne 51A. La branche 57A est alors équivalente à une diode passante. En outre, dans la branche 57B, le transistor 63B est bloqué du fait que VgB=-VgA et le courant de fuite dans la diode 61B est sensiblement égal au courant de fuite dans le transistor 63B. La branche 57B est alors équivalente à une diode bloquée. Lors d'une alternance positive de la tension Vin, le fonctionnement du circuit redresseur est symétrique de celui décrit ci-dessus. Autrement dit, lorsque la tension VdA est suffisante pour que la tension VgB soit supérieure à la tension de seuil Vth du transistor 63B, les branches 57B et 57A sont respectivement équivalentes à une diode passante et à une diode bloquée.
La figure 5 représente une variante de réalisation du circuit redresseur de la figure 4.
B16127ER - 17-TQ-0247FR01
Ce circuit redresseur est identique à celui de la figure 4 à la différence que chacune des branches 57A et 57B comprend, en outre, une résistance, respectivement 65A et 65B, connectée en parallèle de son transistor 63A ou 63B. Ce circuit fonctionne de la même façon que le circuit de la figure 4 à la différence que, quand la branche 57A est bloquée, le courant de fuite de la diode Schottky 61A bloquée circule en tout ou partie dans la résistance 65A pour fixer la tension aux bornes de la diode 61A pour que le transistor 63B soit passant. De façon symétrique, quand la branche 57B est bloquée, le courant de fuite de la diode Schottky 61B circule en tout ou partie dans la résistance 65B pour fixer la tension aux bornes de la diode 61B pour que le transistor 63A soit passant.
Lorsque le circuit redresseur de la figure 4 ou 5 remplace des diodes bipolaires d'un convertisseur, par exemple les diodes bipolaires du demi-pont inférieur du convertisseur, le rendement du convertisseur s'en trouve amélioré, au moins à faible puissance. En effet, à faible puissance, la chute de tension aux bornes d'une branche 57A ou 57B passante est inférieure à la chute de tension aux bornes d'une diode bipolaire. Comme pour l'élément redresseur de la figure 2, on tire ici profit du fait que la tension de seuil d'une diode Schottky est inférieure à celle d'une diode bipolaire.
Selon un mode de réalisation, le circuit redresseur de la figure 4 ou 5 remplace le demi-pont inférieur (diodes D2 et D4) du convertisseur de la figure 1, les bornes 51A, 51B et 55 du circuit redresseur étant respectivement connectées aux bornes 1, 3 et 7.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit redresseur de la figure 4 ou 5 remplace le demi-pont inférieur (éléments redresseurs 21A et 21B) du convertisseur de la figure 3, les bornes 51A, 51B et 55 du circuit redresseur étant respectivement connectées aux bornes 31, 33 et 37. L'utilisation du circuit redresseur de la figure 4 ou 5 plutôt que d'éléments
B16127ER - 17-TQ-0247FR01 redresseurs 21 permet de s'affranchir d'une éventuelle source de tension Vp.
En variante, une diode bipolaire est connectée en parallèle de chacune des branches 57A et 57B du circuit redresseur de la figure 4 ou 5, l'anode de la diode bipolaire étant connectée à la borne 55. Les diodes bipolaires permettent de protéger ce circuit contre des forts pics de courant susceptibles de le détériorer. Les diodes bipolaires peuvent améliorer encore le rendement du convertisseur, notamment à forte puissance.
La figure 6 représente un autre mode de réalisation d'un circuit redresseur.
Le circuit redresseur comprend deux bornes de cathode 71A et 71B destinées à recevoir une tension alternative Vin, et une borne d'anode 75, par exemple destinée à être mise à un potentiel de référence tel que la masse. Deux branches identiques 77A et 77B sont respectivement connectées entre la borne 75 et les bornes 71A et 71B. Chacune des branches 77A et 77B comprend, en parallèle, un transistor MOS, respectivement 81A et 81B, et un diviseur de tension, respectivement 83A et 83B. Chacun des diviseurs de tension 83A et 83B est par exemple un diviseur de tension résistif comprenant deux résistances en série, respectivement 85A et 87A, et 85B et 87B. Les transistors 81A et 81B sont par exemple des transistors à enrichissement. Les transistors 81A et 81B sont par exemple des transistors de puissance. Les transistors 81A et 81B par exemple à canal N, leurs sources étant alors connectées à la borne 75. Chacune des branches 77A et 77B comprend également un composant, respectivement 89A et 89B, par exemple une résistance, connecté entre la grille et la source du transistor 81A ou 81B de cette branche pour permettre de décharger la capacité grille-source du transistor. Chacune des branches 77A et 77B comprend, en outre, un interrupteur, respectivement 91A et 91B, par exemple un transistor bipolaire de type NPN. Les transistors 91A et 91B sont, dans l'exemple représenté, en série entre les grilles des
B16127ER - 17-TQ-0247FR01 transistors 81A et 81B. Le point milieu 93 de cette association série est destiné à recevoir une tension Vp continue et sensiblement constante, référencée à la masse 75. Dans cet exemple, les collecteurs des transistors 91A et 91B sont du côté du noeud 93. Les bases respectives des transistors 91A et 91B sont connectées aux noeuds 95B et 95A, c'est-à-dire à la sortie du diviseur de tension de la branche opposée.
La tension Vp est choisie de sorte que, lorsque l'interrupteur 91A, 91B d'une branche 77A, 77B est fermé, la tension entre la grille et la source du transistor 81A, 81B de cette branche soit supérieure à la tension de seuil Vth du transistor.
En fonctionnement, lors d'une alternance négative de la tension Vin entre la borne 71A et la borne 71B, l'interrupteur 91B, commandé par le diviseur de tension 83A à partir de la tension VA, est ouvert. Le transistor 81B est alors bloqué. En outre, l'interrupteur 91A de la branche 77A, commandé par le diviseur de tension 83B à partir de la tension VB, est fermé si la tension VB est suffisante. Le transistor 81A est alors passant. De manière symétrique, lors d'une alternance positive de la tension Vin, le transistor 81B est passant si la tension VA est suffisante, et le transistor 81A est bloqué. En pratique, la valeur minimale de la tension VA, VB entraînant la fermeture de l'interrupteur 91B, 91A correspondant est déterminée par le diviseur de tension 83A, 83B commandant l'interrupteur, c'est-à-dire ici par les valeurs des résistances 85A, 87A, et 85B, 87B. Par ailleurs, lorsque les tensions VA et VB sont telles que les deux interrupteurs 91A et 91B sont ouverts, les diodes intrinsèques des transistors MOS 81A et 81B peuvent permettre la circulation d'un courant de la borne 75 à la borne 71A ou 71B.
La chute de tension dans une branche 77A, 77B, dont le transistor 81A, 81B est passant, est plus faible, au moins à faible puissance, que dans un élément 21 passant ou dans une branche 57A, 57B passante du circuit redresseur de la figure 4
B16127ER - 17-TO-0247FR01 ou 5. On tire ici profit du fait que les branches 77A et 77B ne comprennent pas de diode Schottky. Il en résulte qu'un convertisseur comprenant le circuit redresseur de la figure 6 a un rendement amélioré, au moins à faible puissance, par rapport à celui d'un convertisseur à éléments redresseurs 21 ou d'un convertisseur comprenant le circuit redresseur de la figure 4 ou
5.
Selon un mode de réalisation, le circuit redresseur de la figure 6 remplace le demi-pont inférieur (diodes D2 et D4) du convertisseur de la figure 1, par exemple en connectant les bornes 71A, 71B et 75 du circuit redresseur aux bornes respectives 1, 3 et 7 du convertisseur.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit redresseur de la figure 6 remplace le demi-pont inférieur (éléments 21A et 21B) du convertisseur de la figure 3, par exemple en connectant les bornes 71A, 71B et 75 du circuit redresseur aux bornes respectives 31, 33 et 37 du convertisseur.
En variante, une diode bipolaire est connectée en parallèle de chacune des branches 77A et 77B du circuit redresseur, l'anode de la diode bipolaire étant connectée à la borne 75. Les diodes bipolaires permettent de protéger ce circuit contre des forts pics de courant susceptibles de le détériorer. Les diodes bipolaires peuvent améliorer encore le rendement du convertisseur, notamment à forte puissance.
On notera qu'il n'est généralement pas nécessaire de prévoir de source supplémentaire pour générer la tension Vp. En effet, il suffit d'utiliser la tension d'alimentation du circuit de commande (19, figure 1 ; 47, figure 3) du convertisseur.
A titre d'exemple, dans les modes de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 1 à 6, les transistors MOS de puissance supportent jusqu'à plusieurs centaines de volts, par exemple 600 V, entre leurs bornes de conduction (drain-source). Les diodes Schottky ont par exemple une tension de claquage inférieure à quelques dizaines de volts, par exemple égale à 15 V, et sont dites à faible tension. La
B16127FR - 17-TO-0247FR01 tension alternative Vin appliquée aux convertisseurs et/ou aux circuits redresseurs a par exemple une amplitude pouvant atteindre une ou plusieurs centaines de volts.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, l'élément redresseur 21 peut être utilisé en remplacement d'une diode bipolaire dans d'autres circuits électroniques que des convertisseurs.
On a décrit des convertisseurs à découpage dans lesquels les bornes d'entrées sont reliées aux bornes de sortie par l'intermédiaire d'un ou plusieurs circuits de type survolteur. Les modes de réalisation décrits se transposent sans difficulté à tout type de convertisseur de tension AC/DC, par exemple de type abaisseur ou Buck, de type Buck-Boost, de type Cùk, de type Forward, de type Flyback etc. En outre, les modes de réalisation décrits d'élément redresseur 21 se transposent à tout type de convertisseur de tension AC/DC qu'il soit monophasé ou triphasé.
Les éléments et circuits redresseurs décrits précédemment peuvent également être utilisés dans des convertisseurs à découpage dans lesquels la ou les diodes de roue libre sont remplacées par des interrupteurs commandés de façon synchronisés avec le ou les interrupteurs de découpage.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive.
Claims (12)
1. Circuit redresseur comprenant deux associations (57A, 57B) en série d'un transistor MOS (63A, 63B) et d'une diode Schottky (61A, 61B) , une borne de commande du transistor de chaque association en série étant connectée au point milieu (67B, 67A) entre le transistor et la diode de l'autre association en série.
2. Circuit redresseur selon la revendication 1, dans lequel une (57A) des deux associations série est connectée entre une première borne de cathode (51A) et une borne d'anode (55), l'autre (57B) des deux associations série étant connectée entre une deuxième borne de cathode (51B) et la borne d'anode.
3. Circuit redresseur selon la revendication 2, dans lequel, les anodes des diodes Schottky (61A, 61B) sont connectées à la borne d'anode (55).
4. Circuit redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les transistors (63A, 63B) sont du type à canal N à enrichissement.
5. Circuit redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une résistance (65A, 65B) est connectée en parallèle sur chaque transistor (63A, 63B) .
6. Convertisseur de tension comprenant un circuit redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
7. Convertisseur selon la revendication 6, dans son rattachement à la revendication 2, dans lequel la première borne de cathode (51A) est connectée à une première borne d'entrée (1 ; 31) du convertisseur, la deuxième borne de cathode (51B) est connectée à une deuxième borne d'entrée (3 ; 33) du convertisseur, et la borne d'anode (55) est connectée à une première borne de sortie (7 ; 37) du convertisseur.
8. Convertisseur selon la revendication 7 comprenant, en outre, une première diode (Dl) connectée entre la première borne d'entrée (1) et un noeud (9), et une deuxième diode (D3) connectée entre la deuxième borne d'entrée (3) et ledit noeud (9) .
B16127FR - 17-TQ-0247FR01
9. Convertisseur selon la revendication 8 comprenant, en outre, un élément inductif (L) et une troisième diode (D) connectés en série entre ledit noeud (9) et une deuxième borne de sortie (5) du convertisseur.
10. Convertisseur selon la revendication 9, comprenant, en outre, un interrupteur (17) connecté entre la première borne de sortie (7) et le point milieu (15) entre l'élément inductif (L) et la troisième diode (D).
11. Convertisseur selon la revendication 7, comprenant, en outre, un premier élément inductif (Ll) et une première diode (D5) connectés en série entre la première borne d'entrée (31) et une deuxième borne de sortie (35) du convertisseur, et un deuxième élément inductif (L2) et une deuxième diode (D6) connectés en série entre la deuxième borne d'entrée (33) et la deuxième borne de sortie (35) .
12. Convertisseur selon la revendication 11, comprenant, en outre, un premier interrupteur (43) connecté entre la première borne de sortie (37) et le point milieu (39) entre le premier élément inductif (Ll) et la première diode (D5), et un deuxième interrupteur (45) connecté entre la première borne de sortie (37) et le point milieu (41) entre le deuxième élément inductif (L2) et la deuxième diode (D6).
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1757426A FR3069988A1 (fr) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element |
| US16/052,177 US10608551B2 (en) | 2017-08-02 | 2018-08-01 | Rectifying element and voltage converter comprising such a rectifying element |
| US16/793,521 US11682981B2 (en) | 2017-08-02 | 2020-02-18 | Rectifying element and voltage converter comprising such a rectifying element |
| US18/144,639 US20230275526A1 (en) | 2017-08-02 | 2023-05-08 | Rectifying element and voltage converter comprising such a rectifying element |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1757426A FR3069988A1 (fr) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element |
| FR1757426 | 2017-08-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3069988A1 true FR3069988A1 (fr) | 2019-02-08 |
Family
ID=60020129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1757426A Withdrawn FR3069988A1 (fr) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3069988A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140354246A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Flextronics Ap, Llc | Bridgeless pfc power converter with high efficiency |
| CN204633609U (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-09 | 徐州西斯博朗智能科技有限公司 | 用于开窗机的双桥整相电路 |
-
2017
- 2017-08-02 FR FR1757426A patent/FR3069988A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140354246A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Flextronics Ap, Llc | Bridgeless pfc power converter with high efficiency |
| CN204633609U (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-09 | 徐州西斯博朗智能科技有限公司 | 用于开窗机的双桥整相电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1468484B1 (fr) | Convertisseur de tension dc/dc multicellule a interrupteurs de protection | |
| WO2002054167A1 (fr) | Regulateur de tension a stablite amelioree | |
| EP3422554B1 (fr) | Convertisseur ac/dc réversible à thyristors | |
| FR2861925A1 (fr) | Circuit de survoltage | |
| EP1334551A1 (fr) | Convertisseur de tension a circuit de commande autooscillant | |
| EP2645569A1 (fr) | Dispositif de commande employé dans un système d'alimentation électrique à découpage | |
| EP3422555B1 (fr) | Convertisseur ac/dc réversible à triacs | |
| EP1005161B1 (fr) | Circuit de commande d'un interrupteur a composants semiconducteurs fonctionnant en alternatif | |
| EP3051681A1 (fr) | Circuit limiteur de courant d'appel | |
| EP3032729B1 (fr) | Convertisseur continu-continu à démarrage à froid | |
| WO2014091088A1 (fr) | Circuit de comparaison d'une tension a un seuil et conversion d'energie electrique | |
| FR3069988A1 (fr) | Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element | |
| FR3069987A1 (fr) | Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element | |
| FR3069986A1 (fr) | Element redresseur et convertisseur de tension comprenant un tel element | |
| EP2286508B1 (fr) | Limitation de surtensions dans un convertisseur a decoupage | |
| FR3072520A1 (fr) | Circuit de commande d'un thyristor ou triac | |
| WO2021144521A1 (fr) | Procédé et dispositif de conversion d'une tension avec commutation douce des interrupteurs | |
| EP1444768B1 (fr) | Procede et dispositif de transformation d'une tension continue, et utilisation du dispositif | |
| FR2785735A1 (fr) | Alimentation faible puissance sans inductance | |
| EP3726731B1 (fr) | Circuit de commande de transistors | |
| FR3082681A1 (fr) | Convertisseur a decoupage | |
| FR3063191A1 (fr) | Dispositif et procede de charge d'une batterie reduisant les courants de mode commun dudit dispositif | |
| WO2019229062A1 (fr) | Système d'interrupteur avec un circuit de limitation de tension, bras de commutation et convertisseur électrique | |
| FR3074380A1 (fr) | Oscillateur electronique a base de transistors mos | |
| FR3114928A1 (fr) | Alimentation à découpage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190208 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20220405 |