WO2022106370A1 - Dispositif electrique a deux groupes de bobines couplees portes par un carte de circuit imprime, convertisseur de tension comportant un tel dispositif electrique et procede de fabrication d'un tel dispositif electrique - Google Patents

Dispositif electrique a deux groupes de bobines couplees portes par un carte de circuit imprime, convertisseur de tension comportant un tel dispositif electrique et procede de fabrication d'un tel dispositif electrique Download PDF

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WO2022106370A1
WO2022106370A1 PCT/EP2021/081744 EP2021081744W WO2022106370A1 WO 2022106370 A1 WO2022106370 A1 WO 2022106370A1 EP 2021081744 W EP2021081744 W EP 2021081744W WO 2022106370 A1 WO2022106370 A1 WO 2022106370A1
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WO
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coils
branch
electrical
group
electrical device
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/081744
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English (en)
Inventor
Reda CHELGHOUM
Massourang DIALLO
Maxime MOREAU
Original Assignee
Valeo Siemens Eautomotive France Sas
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2814—Printed windings with only part of the coil or of the winding in the printed circuit board, e.g. the remaining coil or winding sections can be made of wires or sheets

Definitions

  • TITLE ELECTRICAL DEVICE WITH TWO GROUPS OF COUPLED COILS CARRIED BY A PRINTED CIRCUIT BOARD, VOLTAGE CONVERTER COMPRISING SUCH ELECTRICAL DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH ELECTRICAL DEVICE
  • the present invention relates to an electrical device with two groups of coupled coils carried by a printed circuit board, a voltage converter comprising such an electrical device and a method of manufacturing such an electrical device.
  • an electrical device of the type comprising: a first group of coils wound around a branch of a magnetic core to be magnetically coupled together; a second group of coils wound around a branch of a magnetic core to be magnetically coupled together; electrical components; a printed circuit board carrying the electrical components and the groups of coupled coils and having conductive tracks connecting at least one coil of the first group to at least one of the electrical components and at least one coil of the second group to at least one of the electrical components .
  • An electrical device of the aforementioned type is therefore proposed, characterized in that it further comprises at least one electrical connector external to the printed circuit board and connecting a coil of the first group to a coil of the second group, two respective second ends of these two coils being connected to the conductive tracks of the printed circuit board.
  • the number of connections between the coils and the tracks of the printed circuit board is reduced compared to the case where each pair of coils to be connected to each other are connected by tracks of the map of printed circuit board.
  • these connections are sources of electrical losses. Reducing their number therefore makes it possible to reduce electrical losses.
  • each electrical connector comprises an electrical conduction bar, which in particular forms a rigid conductor.
  • the first group of coils comprises first, second and third coils and the second group of coils comprises first, second and third coils.
  • the at least one electrical connector comprises: a first electrical connector connecting together two respective first ends of the two first coils; a second electrical connector connecting together two respective first ends of the two second coils; and a third electrical connector connecting together two first ends of the two third coils.
  • the electrical device further comprises a magnetic core comprising a first branch, a second branch and a third branch joining at their ends and having respective reluctances, the reluctance of the third branch being lower than the times to that of the first branch and that of the second branch.
  • At least one of the coils of the first group is designed to generate a first magnetic flux in the first branch, looping back through the third branch
  • at least one of the coils of the second group is designed to generate a second flux magnetic flux in the second branch, looping back through the third branch
  • these coils generating the first and second magnetic fluxes are wound in respective winding directions such that the first and second magnetic fluxes traverse the third branch in opposite directions.
  • a voltage converter is also proposed comprising an electrical device according to the invention.
  • the converter forms a direct storage converter.
  • a method for manufacturing an electrical device according to the invention comprising: obtaining the first and second groups of coils coupled with the at least one electrical connector; securing the first and second groups of coupled coils to the printed circuit board; and connecting the coils and electrical connectors to the traces of the printed circuit board.
  • Figure 1 is a simplified view of an electrical system comprising a voltage converter according to an example of the invention
  • FIG. 2 is a sectional view of a three-branch magnetic core with two coils wound respectively around two of the three branches, the magnetic flux resulting from an excitation of these coils being illustrated, and
  • Figure 3 is a block diagram of a method of manufacturing the voltage converter of Figure 1.
  • an electrical system 100 comprising an electrical device 102 implementing the invention will now be described.
  • Such an electrical system 100 can for example be used in a motor vehicle.
  • the electrical system 100 firstly comprises a voltage source 104 designed to supply an input voltage Ve which is continuous.
  • the voltage source 104 comprises for example a motor vehicle battery.
  • the electrical system 100 further comprises an electrical load 106, such as motor vehicle electrical accessories or a voltage source of nominal voltage lower than that of the voltage source 104.
  • an electrical load 106 such as motor vehicle electrical accessories or a voltage source of nominal voltage lower than that of the voltage source 104.
  • the electrical device 102 is a DC-DC voltage converter designed to receive the input voltage Ve and to supply the electrical load 106 with a DC output voltage Vs. More specifically, in the example described, the electrical converter 102 is a flyback-forward converter, that is to say the combination of an accumulation converter (from the 'flyback converter') and a direct converter ('forward converter').
  • the electrical device 102 firstly comprises a printed circuit board 108 carrying various electrical components and on which extend conductive tracks. ”) connecting these components together.
  • the electrical device 102 comprises in particular, carried by the printed circuit board 108, a positive terminal (+) and a negative terminal (-) respectively connected to positive and negative terminals of the voltage source 104, as well as two switches Q1, Q2 and a so-called fly capacitor Cf, connected between the two switches Q1, Q2, the assembly Q1, Q2, Cf being connected between the positive (+) terminals and negative (-).
  • the electrical device 102 further comprises a double transformer 110 intended for storing and restoring electrical energy in the example described.
  • the double transformer 110 firstly comprises a magnetic core N, for example made of ferrite material.
  • the magnetic core N comprises three branches N1, N2, N3 meeting at their two ends, that is to say they have respective first ends meeting, as well as respective second ends meeting.
  • branches N1, N2 are C-shaped, while the branch N3 is I-shaped and extends between the other two.
  • the branches N1, N2, N3 have respective reluctances such that the reluctance of the branch N3 is less, preferably at least ten times, preferably still a hundred times, both the reluctance of the branch N1 and the reluctance of branch N2.
  • the branches N1, N2 respectively present air gaps E1, E2 ("air-gap" in English).
  • Each of the air gaps E1, E2 can be left filled with air, or it can be filled with a material of low permeability (relative permeability of the air or of said material close to 1).
  • the double transformer 110 further comprises a first group of coils wound around the branch N1 to be magnetically coupled together.
  • the first group of coils comprises first, second and third coils P1a, P1b, S1.
  • the magnetic core N and the coils of the first group form a first transformer, with the coils P1a, P1b forming primary coils and the coil S1 forming a secondary coil of the first transformer.
  • the double transformer 110 further comprises a second group of coils wound around the branch N2 to be magnetically coupled together.
  • the second group of coils comprises first, second and third coils P2a, P2b, S2.
  • the magnetic core N and the coils of the second group form a second transformer, with the coils P2a, P2b forming primary coils and the coil S2 forming a secondary coil of this second transformer.
  • the coils are sometimes also called “self”.
  • a first end of the coil P1a is connected between the switch Q1 and the capacitor Cf by a conductive track T1a and a first end of the coil P2a is connected to the second switch Q2 by a conductive track T2a, in particular between the second switch Q2 and the negative (-) terminal of the voltage source.
  • the electrical device 102 further comprises an electrical connector Ba connecting together the second ends of the coils P1a, P2a.
  • a first end of the coil P1b is connected to the first switch Q1 by a conductive track T1b, in particular between the first switch Q1 and the positive terminal (+) of the voltage source 104; and a first end of coil P2b is connected between switch Q2 and capacitor Cf by a conductive track T2b.
  • the electrical device 102 further comprises an electrical connector Bb connecting together the second ends of the coils P1b, P2b.
  • the electrical device 102 further comprises, carried by the printed circuit board 108, an output capacitor Cs having the output voltage Vs, and two diodes D1, D2 connected respectively between the second ends of the coils S1, S2 by conductive tracks T 1 s, T2s and a first terminal of the output capacitor Cs by a conductive track T.
  • the diodes D1, D2 can be replaced by switches.
  • the electrical connector Bs is connected to a second terminal of the output capacitor Cs by a conductive track Ts.
  • the electrical connectors Ba, Bb, Bs are external to the printed circuit board 108 and each comprise for example an electrical conduction bar (from the English “busbar”).
  • the electrical connectors Ba, Bb, Bs make it possible to limit the number of connections between the double transformer 110 and the conductive tracks of the printed circuit board. In the example described, this number is limited to seven, whereas it would be twelve if the coils were connected to each other via electrical tracks on the printed circuit board 108.
  • the coils are wound in respective winding directions such that the magnetic fluxes traverse branch N3 in opposite directions.
  • the total magnetic flux in branch N3 is very low compared to the flux traversing the other branches N1, N2.
  • the total magnetic flux in the branch N3 has an average value or an almost zero alternating value. This effect is visible in figure 2 which represents the magnetic field in a magnetic core N' with three branches, similar to the magnetic core N of figure 1, with two coils wound so as to respectively generate two magnetic fluxes of opposite directions in the third branch.
  • the branch N3 may have a small section, in any case smaller than the section of two joined branches of two magnetic cores of the state of the technique.
  • the coils P1a, P2a are relatively close to each other, so that the length of the electrical connector Ba can be reduced.
  • the length of the electrical connectors Bb and Bs is also reduced. This reduced length of the electrical connectors Ba, Bb, Bs makes it possible to reduce losses.
  • the operation of the electrical system 100 is for example similar to the direct storage converter described in the patent application publication FR3042661 A1, the content of which as regards the function of each coil P1a, P1b, S1, P2a, P2b, S2 depending on the configuration of switches Q1, Q2 is included in this application.
  • the currents leaving the coils S1, S2 in the direction of the output capacitor Cs are each mainly alternating and are added in the conductive track Ts to form a mainly direct current.
  • the electrical connector Bs may have a much larger section than that of the electrical tracks of the printed circuit board 108 and is therefore much more advantageous for the transport of alternating currents.
  • the thickness of the electrical connector Bs can exceed 1 mm, while the thickness of a conductive track is generally limited to a hundred ⁇ m and the use of several stacked conductive tracks to increase the thickness leads to high losses due to interactions between the conductive tracks.
  • the double transformer 110 is obtained, with the coils P1a, P1b, S1 and P2a, P2b, S2 wound around the magnetic core N, as illustrated in FIG. 1, and the connectors electric Ba, Bb, Bs connected to the coils as shown in Figure 1.
  • the double transformer 110 is fixed on the printed circuit board 108.
  • the coils P1a, P1b, S1, P2a, P2b, S2 and the connector Bs are connected to the tracks of the printed circuit board 108.
  • the double transformer 110 is obtained from a single block in the example described, which simplifies its handling and its integration.
  • two separate blocks one block for each transformer
  • a support must be provided to group the two transformers together.
  • the fixing and connection steps are carried out only once in the invention whereas they must be duplicated in the method of the state of the art, when two independent transformers are used.
  • third and/or fourth branches could be provided on the outer sides of the magnetic core N.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Ce dispositif électrique comporte : un premier groupe de bobines (P1a, P1b, S1) enroulées autour d'une branche (N1) d'un noyau magnétique (N) pour être couplées magnétiquement entre elles; un deuxième groupe de bobines (P2a, P2b, S2) enroulées autour d'une branche (N2) d'un noyau magnétique (N) pour être couplées magnétiquement entre elles; des composants électriques (Q1, Q2, Cf, D1, D2, Cs); et - une carte de circuit imprimé (108) portant les composants électriques (Q1, Q2, Cf, D1, D2, Cs) et les groupes de bobines couplées et présentant des pistes conductrices (T1a, T1b, T2a, T2b, T1s, T2s, Ts, T) connectant au moins une bobine du premier groupe (P1a, P1b, S1) à au moins un des composants électriques (Q1, Q2, Cf, D1, D2, Cs) et au moins une bobine du deuxième groupe (P2a, P2b, S2) à au moins un des composants électriques (Q1, Q2, Cf, D1, D2, Cs). Il comporte en outre au moins un connecteur électrique (Ba, Bb, Bs) externe à la carte de circuit imprimé (108) et connectant au moins une bobine (P1a, P1b, S1) du premier groupe à une bobine (P2a, P2b, S2) du deuxième groupe, deux deuxième extrémités respectives de ces deux bobines étant connectées aux pistes conductrices de la carte de circuit imprimé (108).

Description

Description
TITRE : DISPOSITIF ELECTRIQUE A DEUX GROUPES DE BOBINES COUPLEES PORTES PAR UN CARTE DE CIRCUIT IMPRIME, CONVERTISSEUR DE TENSION COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF ELECTRIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION D’UN TEL DISPOSITIF ELECTRIQUE
[0001] La présente invention concerne un dispositif électrique à deux groupes de bobines couplées portés par une carte de circuit imprimé, un convertisseur de tension comportant un tel dispositif électrique et un procédé de fabrication d’un tel dispositif électrique.
[0002] On connait de l’état de la technique un dispositif électrique du type comportant : un premier groupe de bobines enroulées autour d’une branche d’un noyau magnétique pour être couplées magnétiquement entre elles ; un deuxième groupe de bobines enroulées autour d’une branche d’un noyau magnétique pour être couplées magnétiquement entre elles ; des composants électriques ; une carte de circuit imprimé portant les composants électriques et les groupes de bobines couplées et présentant des pistes conductrices connectant au moins une bobine du premier groupe à au moins un des composants électriques et au moins une bobine du deuxième groupe à au moins un des composants électriques.
[0003] Il peut être souhaité de prévoir tel dispositif électrique présentant des pertes électriques réduites.
[0004] Il est donc proposé un dispositif électrique du type précité, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins un connecteur électrique externe à la carte de circuit imprimé et connectant une bobine du premier groupe à une bobine du deuxième groupe, deux deuxième extrémités respectives de ces deux bobines étant connectées aux pistes conductrices de la carte de circuit imprimé.
[0005] Ainsi, grâce à l’invention, le nombre de connexion entre les bobines et les pistes de la carte de circuit imprimé est réduit par rapport au cas où chaque paire de bobines devant être connectées entre elles, le sont par des pistes de la carte de circuit imprimé. Or, ces connexions sont sources de pertes électriques. La diminution de leur nombre permet donc de réduire les pertes électriques.
[0006] De façon optionnelle, chaque connecteur électrique comporte une barre de conduction électrique, qui forme notamment un conducteur rigide.
[0007] De façon optionnelle également, le premier groupe de bobines comporte des première, deuxième et troisième bobines et le deuxième groupe de bobines comporte des première, deuxième et troisième bobines.
[0008] De façon optionnelle également, le au moins un connecteur électrique comporte : un premier connecteur électrique connectant ensemble deux premières extrémités respectives des deux premières bobines ; un deuxième connecteur électrique connectant ensemble deux premières extrémités respectives des deux deuxièmes bobines ; et un troisième connecteur électrique connectant ensemble deux premières extrémités des deux troisièmes bobines.
[0009] De façon optionnelle également, le dispositif électrique comporte en outre un noyau magnétique comportant une première branche, une deuxième branche et une troisième branche se rejoignant en leurs extrémités et présentant des réluctances respectives, la réluctance de la troisième branche étant inférieure à la fois à celle de la première branche et celle de la deuxième branche.
[0010] De façon optionnelle également, au moins une des bobines du premier groupe est conçue pour générer un premier flux magnétique dans la première branche, rebouclant par la troisième branche, au moins une des bobines du deuxième groupe est conçue pour générer un deuxième flux magnétique dans la deuxième branche, rebouclant par la troisième branche, et ces bobines générant les premier et deuxième flux magnétiques sont enroulées dans des sens d’enroulement respectifs tels que les premier et deuxième flux magnétiques parcourent la troisième branche dans des directions opposées.
[0011] Il est également proposé un convertisseur de tension comportant un dispositif électrique selon l’invention. En particulier, le convertisseur forme un convertisseur direct à accumulation.
[0012] Il est également proposé un procédé de fabrication d’un dispositif électrique selon l’invention, comportant : l’obtention des premier et deuxième groupes de bobines couplées avec le ou les connecteurs électriques ; la fixation des premier et deuxième groupes de bobines couplées sur la carte de circuit imprimé ; et la connexion des bobines et des connecteurs électriques aux pistes de la carte de circuit imprimé.
[0013] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[0014] la figure 1 est une vue simplifiée d’un système électrique comportant un convertisseur de tension selon un exemple de l’invention,
[0015] la figure 2 est une en coupe d’un noyau magnétique à trois branches avec deux bobines enroulées respectivement autour de deux des trois branches, le flux magnétique résultant d’une excitation de ces bobines étant illustré, et
[0016] la figure 3 est un schéma-bloc d’un procédé de fabrication du convertisseur de tension de la figure 1.
[0017] En référence à la figure 1 , un système électrique 100 comportant un dispositif électrique 102 mettant en oeuvre l’invention va à présent être décrit. Un tel système électrique 100 peut par exemple être utilisé dans un véhicule automobile.
[0018] Le système électrique 100 comporte tout d’abord une source de tension 104 conçue pour fournir une tension d’entrée Ve qui est continue. La source de tension 104 comporte par exemple une batterie de véhicule automobile.
[0019] Le système électrique 100 comporte en outre une charge électrique 106, telle que des accessoires électriques de véhicule automobile ou une source de tension de tension nominale inférieure à celle de la source de tension 104.
[0020] Dans l’exemple décrit, le dispositif électrique 102 est un convertisseur de tension continu-continu conçu pour recevoir la tension d’entrée Ve et pour fournir à la charge électrique 106 une tension de sortie Vs continue. Plus précisément, dans l’exemple décrit, le convertisseur électrique 102 est un convertisseur direct à accumulation (de l’anglais « flyback-forward converter »), c’est-à-dire la combinaison d’un convertisseur à accumulation (de l’anglais « flyback converter ») et d’un convertisseur direct (de l’anglais « forward converter »). [0021 ] Le dispositif électrique 102 comporte tout d’abord une carte de circuit imprimée 108 (de l’anglais « Printed Circuit Board ») portant divers composants électriques et sur laquelle s’étendent des pistes conductrices (de l’anglais « conductive tracks ») connectant ces composants entre eux.
[0022] Le dispositif électrique 102 comporte en particulier, portés par la carte de circuit imprimée 108, une borne positive (+) et une borne négative (-) connectées respectivement à des bornes positive et négative de la source de tension 104, ainsi que deux interrupteurs Q1 , Q2 et une capacité Cf, dite de vol (de l’anglais « fly capacitor »), connectée entre les deux interrupteurs Q1 , Q2, l’ensemble Q1 , Q2, Cf étant connecté entre les bornes positive (+) et négative (-).
[0023] Le dispositif électrique 102 comporte en outre un double transformateur 110 destiné au stockage et à la restitution d’énergie électrique dans l’exemple décrit.
[0024] Le double transformateur 110 comporte tout d’abord un noyau magnétique N, par exemple en matériau ferrite. Le noyau magnétique N comporte trois branches N1 , N2, N3 se rejoignant en leurs deux extrémités, c’est-à-dire qu’elles présentent des premières extrémités respectives se rejoignant, ainsi que des deuxièmes extrémités respectives se rejoignant.
[0025] Dans l’exemple décrit, les branches N1 , N2 sont en forme de C, tandis que la branche N3 est en forme de I et s’étend entre les deux autres.
[0026] Les branches N1 , N2, N3 présentent des réluctances respectives telles que la réluctance de la branche N3 soit inférieure, de préférence au moins dix fois, de préférence encore cent fois, à la fois à la réluctance de la branche N1 et à la réluctance de la branche N2. Dans l’exemple décrit, les branches N1 , N2 présentent respectivement des entrefers E1 , E2 (« air-gap » en anglais). Chacun des entrefers E1 , E2 peut être laissé rempli d’air, ou bien il peut être rempli d’un matériau de faible perméabilité (perméabilité relative de l’air ou dudit matériau proche de 1 ).
[0027] Le double transformateur 110 comporte en outre un premier groupe de bobines enroulées autour de la branche N1 pour être couplées magnétiquement entre elles. Dans l’exemple décrit, le premier groupe de bobines comporte des première, deuxième et troisième bobines P1 a, P1 b, S1 . Ainsi, le noyau magnétique N et les bobines du premier groupe forment un premier transformateur, avec les bobines P1 a, P1 b formant des bobines primaires et la bobine S1 formant une bobine secondaire du premier transformateur. [0028] Le double transformateur 110 comporte en outre un deuxième groupe de bobines enroulées autour de la branche N2 pour être couplées magnétiquement entre elles. Dans l’exemple décrit, le deuxième groupe de bobines comporte des première, deuxième et troisième bobines P2a, P2b, S2. Ainsi, le noyau magnétique N et les bobines du deuxième groupe forment un deuxième transformateur, avec les bobines P2a, P2b formant des bobines primaires et la bobine S2 formant une bobine secondaire de ce second transformateur.
[0029] Les bobines sont parfois également appelées « self ». Une première extrémité de la bobine P1 a est connectée entre l’interrupteur Q1 et la capacité Cf par une piste conductrice T1 a et une première extrémité de la bobine P2a est connectée au deuxième interrupteur Q2 par une piste conductrice T2a, en particulier entre le deuxième interrupteur Q2 et la borne négative (-) de la source de tension.
[0030] Le dispositif électrique 102 comporte en outre un connecteur électrique Ba connectant ensemble des deuxièmes extrémités des bobines P1 a, P2a.
[0031] Une première extrémité de la bobine P1 b est connectée au premier interrupteur Q1 par une piste conductrice T1 b, en particulier entre le premier interrupteur Q1 et la borne positive (+) de la source de tension 104 ; et une première extrémité de la bobine P2b est connectée entre l’interrupteur Q2 et la capacité Cf par une piste conductrice T2b.
[0032] Le dispositif électrique 102 comporte en outre un connecteur électrique Bb connectant ensemble des deuxièmes extrémités des bobines P1 b, P2b.
[0033] Des premières extrémités des bobines S1 , S2 sont connectées ensemble par un connecteur électrique Bs.
[0034] Le dispositif électrique 102 comporte en outre, portées par la carte de circuit imprimé 108, une capacité de sortie Cs présentant la tension de sortie Vs, et deux diodes D1 , D2 connectées entre respectivement des deuxième extrémités des bobines S1 , S2 par des pistes conductrices T 1 s, T2s et une première borne de la capacité de sortie Cs par une piste conductrice T. Les diodes D1 , D2 peuvent être remplacées par des interrupteurs.
[0035] En outre, le connecteur électrique Bs est connecté à une deuxième borne de la capacité de sortie Cs par une piste conductrice Ts.
[0036] Les connecteurs électriques Ba, Bb, Bs sont externes à la carte de circuit imprimé 108 et comportent par exemple chacun une barre de conduction électrique (de l’anglais « busbar »). Les connecteurs électriques Ba, Bb, Bs permettent de limiter le nombre de connexions entre le double transformateur 110 et les pistes conductrices de la carte de circuit imprimée. Dans l’exemple décrit, ce nombre est limité à sept, alors qu’il serait de douze si les bobines étaient connectées entre elles via des pistes électriques de la carte de circuit imprimé 108.
[0037] Lorsque les interrupteurs Q1 , Q2 sont alternativement fermés et ouverts, les bobines du premier groupe génèrent un flux magnétique dans la branche N1 , rebouclant par la branche N3, et les bobines du deuxième groupe génèrent un flux magnétique dans la branche N2, rebouclant par la troisième branche N3.
[0038] Les bobines sont enroulées dans des sens d’enroulement respectifs tels que les flux magnétiques parcourent la branche N3 dans des directions opposées. Ainsi, le flux magnétique total dans la branche N3 est très faible par rapport aux flux parcourant les autres branches N1 , N2. Notamment, le flux magnétique total dans la branche N3 présente une valeur moyenne ou une valeur alternative quasiment nulle. Cet effet est visible sur la figure 2 qui représente le champ magnétique dans un noyau magnétique N’ à trois branches, similaire au noyau magnétique N de la figure 1 , avec deux bobines enroulées de manière à respectivement générer deux flux magnétiques de sens opposés dans la troisième branche.
[0039] De retour à la figure 1 , du fait de ce relativement faible flux magnétique total, la branche N3 peut présenter une petite section, en tout cas plus petite que la section de deux branches accolées de deux noyaux magnétiques de l’état de la technique. Comme la branche N3 est petite, les bobines P1a, P2a sont relativement proches l’une de l’autre, de sorte que la longueur du connecteur électrique Ba être réduite. De même la longueur des connecteurs électriques Bb et Bs est également réduite. Cette longueur réduite des connecteurs électriques Ba, Bb, Bs permet de réduire les pertes.
[0040] Le fonctionnement du système électrique 100 est par exemple similaire au convertisseur direct à accumulation décrit dans la publication de demande de brevet FR3042661 A1 , dont le contenu en ce qui concerne la fonction de chaque bobine P1 a, P1b, S1 , P2a, P2b, S2 en fonction de la configuration des interrupteurs Q1 , Q2 est intégré à la présente demande.
[0041 ] Par ailleurs, les courants sortant des bobines S1 , S2 en direction de la capacité de sortie Cs sont chacun principalement alternatif et s’ajoutent dans la piste conductrice Ts pour former un courant principalement continu. [0042] Or, le connecteur électrique Bs peut présenter une section beaucoup plus importante que celle des pistes électriques de la carte de circuit imprimé 108 et est donc beaucoup plus intéressant pour le transport des courants alternatifs. En particulier, l’épaisseur du connecteur électrique Bs peut dépasser 1 mm, tandis que l’épaisseur d’une piste conductrice est généralement limitée à une centaine de pm et l’utilisation de plusieurs pistes conductrices empilées pour augmenter l’épaisseur conduit à de fortes pertes dues aux interactions entre les pistes conductrices.
[0043] En référence à la figure 3, un procédé 300 de fabrication du convertisseur de tension 102 va à présent être décrit.
[0044] Au cours d’une étape 302, le double transformateur 110 est obtenu, avec les bobines P1a, P1 b, S1 et P2a, P2b, S2 enroulées autour du noyau magnétique N, comme illustré sur la figure 1 , et les connecteurs électriques Ba, Bb, Bs connectés aux bobines comme illustré sur la figure 1 .
[0045] Au cours d’une étape 304, le double transformateur 110 est fixé sur la carte de circuit imprimé 108.
[0046] Au cours d’une étape 306, les bobines P1a, P1b, S1 , P2a, P2b, S2 et le connecteur Bs sont connectés aux pistes de la carte de circuit imprimé 108.
[0047] Il sera apprécié que le double transformateur 110 est obtenu d’un seul bloc dans l’exemple décrit, ce qui simplifie sa manipulation et son intégration. Au contraire, dans l’état de la technique, deux blocs distincts (un bloc pour chaque transformateur) doivent être gérés ou bien un support doit être prévu pour regrouper les deux transformateurs. En particulier, les étapes de fixation et de connexion ne sont réalisées qu’une seule fois dans l’invention alors qu’elles doivent être dédoublées dans le procédé de l’état de la technique, lorsque deux transformateurs indépendants sont utilisés.
[0048] Il apparaît clairement qu’un dispositif électrique tel que celui décrit précédemment permet de réduire les pertes électriques en réduisant le nombre de connexion entre les bobines des transformateurs et les pistes de la carte de circuit imprimé.
[0049] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. [0050] En particulier, des troisième et/ou quatrième branches pourraient être prévues sur les côtés externes du noyau magnétique N.
[0051] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

9 Revendications
[1] Dispositif électrique comportant : un premier groupe de bobines (P1 a, P1 b, S1 ) enroulées autour d’une branche (N1 ) d’un noyau magnétique (N) pour être couplées magnétiquement entre elles ; un deuxième groupe de bobines (P2a, P2b, S2) enroulées autour d’une branche (N2) d’un noyau magnétique (N) pour être couplées magnétiquement entre elles ; des composants électriques (Q1 , Q2, Cf, D1 , D2, Cs) ; et une carte de circuit imprimé (108) portant les composants électriques (Q1 , Q2, Cf, D1 , D2, Cs) et les groupes de bobines couplées et présentant des pistes conductrices (T1a, T1b, T2a, T2b, T1 s, T2s, Ts, T) connectant au moins une bobine du premier groupe (P1 a, P1 b, S1 ) à au moins un des composants électriques (Q1 , Q2, Cf, D1 , D2, Cs) et au moins une bobine du deuxième groupe (P2a, P2b, S2) à au moins un des composants électriques (Q1 , Q2, Cf, D1 , D2, Cs) ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre : au moins un connecteur électrique (Ba, Bb, Bs) externe à la carte de circuit imprimé (108) et connectant au moins une bobine (P1 a, P1 b, S1 ) du premier groupe à une bobine (P2a, P2b, S2) du deuxième groupe, deux deuxième extrémités respectives de ces deux bobines étant connectées aux pistes conductrices de la carte de circuit imprimé (108).
[2] Dispositif électrique selon la revendication 1 , dans lequel chaque connecteur électrique (Ba, Bb, Bs) comporte une barre de conduction électrique.
[3] Dispositif électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier groupe de bobines comporte des première, deuxième et troisième bobines (P1a, P1b, S1) et dans lequel le deuxième groupe de bobines comporte des première, deuxième et troisième bobines (P2a, P2b, S2).
[4] Dispositif électrique selon la revendication 3, dans lequel le au moins un connecteur électrique (Ba, Bb, Bs) comporte : un premier connecteur électrique (Ba) connectant ensemble deux premières extrémités respectives des deux premières bobines (P1a, P2a) ; un deuxième connecteur électrique (Bb) connectant ensemble deux premières extrémités respectives des deux deuxièmes bobines (P1 b, P2b) ; et un troisième connecteur électrique (Bs) connectant ensemble deux premières extrémités des deux troisièmes bobines (S1 , S2).
[5] Dispositif électrique selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un noyau magnétique (N) comportant une première branche (N1), une deuxième branche (N2) et une troisième branche (N3) se rejoignant en leurs extrémités et présentant des réluctances respectives, la réluctance de la troisième branche (N3) étant inférieure à la fois à celle de la première branche (N1) et celle de la deuxième branche (N2).
[6] Dispositif électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins une des bobines du premier groupe est conçue pour générer un premier flux magnétique dans la première branche (N1), rebouclant par la troisième branche (N3), dans lequel au moins une des bobines du deuxième groupe est conçue pour générer un deuxième flux magnétique dans la deuxième branche (N2), rebouclant par la troisième branche (N3), et dans lequel ces bobines générant les premier et deuxième flux magnétiques sont enroulées dans des sens d’enroulement respectifs tels que les premier et deuxième flux magnétiques parcourent la troisième branche dans des directions opposées.
[7] Convertisseur de tension comportant un dispositif électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
[8] Convertisseur de tension selon la revendication précédente, formant un convertisseur direct à accumulation.
[9] Procédé de fabrication d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comportant : l’obtention (302) des premier et deuxième groupes de bobines couplées avec le ou les connecteurs électriques (Ba, Bb, Bs) ; la fixation (304) des premier et deuxième groupes de bobines couplées sur la carte de circuit imprimé (108) ; et la connexion (306) des bobines et des connecteurs électriques (Ba, Bb, Bs) aux pistes de la carte de circuit imprimé (108).
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