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FR3152681A1 - CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER, MOBILITY MACHINE COMPRISING SUCH A CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER, METHOD FOR CONTROLLING A CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER AND CORRESPONDING COMPUTER PROGRAM - Google Patents

CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER, MOBILITY MACHINE COMPRISING SUCH A CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER, METHOD FOR CONTROLLING A CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER AND CORRESPONDING COMPUTER PROGRAM Download PDF

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Publication number
FR3152681A1
FR3152681A1 FR2309229A FR2309229A FR3152681A1 FR 3152681 A1 FR3152681 A1 FR 3152681A1 FR 2309229 A FR2309229 A FR 2309229A FR 2309229 A FR2309229 A FR 2309229A FR 3152681 A1 FR3152681 A1 FR 3152681A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
circuit
converter
mode
voltage
transformer
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.)
Pending
Application number
FR2309229A
Other languages
French (fr)
Inventor
Nicolas Fontaine
Pierre-Julian Angelot
Wendell Da Cunha Alves
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority to FR2309229A priority Critical patent/FR3152681A1/en
Priority to PCT/EP2024/074537 priority patent/WO2025046149A1/en
Publication of FR3152681A1 publication Critical patent/FR3152681A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573Full-bridge at primary side of an isolation transformer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Ce convertisseur (112) comporte : - un onduleur (202) comportant un circuit de découpage (208) et un dispositif de commande (210) conçu pour commander le circuit de découpage (208) ; - un circuit résonant (204) présentant une fréquence de résonance (FR) ; et - un redresseur (206). Le dispositif de commande (210) est conçu pour commander le circuit de découpage (208) selon sélectivement deux modes : - un premier mode dans lequel le circuit de découpage (208) est commandé à une fréquence de découpage (FD) fixe et sensiblement égale à la fréquence de résonance (FR) ; et - un deuxième mode dans lequel le circuit de découpage (208) est commandé en modifiant la fréquence de découpage (FD) sous la fréquence de résonance (FR). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 This converter (112) comprises: - an inverter (202) comprising a chopping circuit (208) and a control device (210) designed to control the chopping circuit (208); - a resonant circuit (204) having a resonant frequency (FR); and - a rectifier (206). The control device (210) is designed to control the chopping circuit (208) selectively according to two modes: - a first mode in which the chopping circuit (208) is controlled at a fixed chopping frequency (FD) and substantially equal to the resonant frequency (FR); and - a second mode in which the chopping circuit (208) is controlled by modifying the chopping frequency (FD) below the resonant frequency (FR). Figure for the abstract: Fig. 2

Description

CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU, ENGIN DE MOBILITE COMPORTANT UN TEL CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU, PROCEDE DE COMMANDE D’UN CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU ET PROGRAMME D’ORDINATEUR CORRESPONDANTDC-DC CONVERTER, MOBILITY MACHINE COMPRISING SUCH A DC-DC CONVERTER, METHOD FOR CONTROLLING A DC-DC CONVERTER AND CORRESPONDING COMPUTER PROGRAM Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne un convertisseur continu-continu, un engin de mobilité comportant un tel convertisseur continu-continu, un procédé de commande d’un convertisseur continu-continu et un programme d’ordinateur correspondant.The present invention relates to a DC-DC converter, a mobility device comprising such a DC-DC converter, a method for controlling a DC-DC converter and a corresponding computer program.

Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un train, un aéronef ou bien un drone. Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou bien un fauteuil roulant motorisé.A mobility device is, for example, a motorized land vehicle, a train, an aircraft, or a drone. A motorized land vehicle is, for example, a motor vehicle, a motorcycle, a motorized bicycle, or a motorized wheelchair.

Arrière-plan technologiqueTechnological background

On connait de l’état de la technique un convertisseur continu-continu entre une tension d’entrée et une tension de sortie, comportant :

  • un onduleur conçu pour convertir la tension d’entrée en une première tension intermédiaire alternative, l’onduleur comportant un circuit de découpage et un dispositif de commande conçu pour commander le circuit de découpage afin de maintenir la tension de sortie à une consigne ;
  • un circuit résonant présentant une fréquence de résonance, le circuit résonant comportant un transformateur, ainsi qu’une capacité et une inductance en série avec une bobine primaire du transformateur et la première tension intermédiaire ; et
  • un redresseur connecté à une bobine secondaire du transformateur et conçu pour convertir une deuxième tension intermédiaire alternative présente à la bobine secondaire du transformateur en la tension de sortie.
A DC-DC converter between an input voltage and an output voltage is known from the state of the art, comprising:
  • an inverter configured to convert the input voltage into a first alternating intermediate voltage, the inverter comprising a switching circuit and a control device configured to control the switching circuit in order to maintain the output voltage at a setpoint;
  • a resonant circuit having a resonant frequency, the resonant circuit comprising a transformer, and a capacitance and an inductance in series with a primary coil of the transformer and the first intermediate voltage; and
  • a rectifier connected to a secondary coil of the transformer and designed to convert a second alternating intermediate voltage present at the secondary coil of the transformer into the output voltage.

Il est connu que le dispositif de commande mette en œuvre une technique de commande parmi plusieurs techniques connues. En particulier, il est connu de commander le circuit de découpage à une fréquence de découpage égale à la fréquence de résonance, et de modifier une autre variable pour réguler la tension de sortie. Par exemple, lorsque le circuit de découpage comporte deux bras de commutation, il est possible de jouer sur un décalage de phase entre ces deux bras de commutation. L’utilisation d’une fréquence de découpage égale à la fréquence de résonance est avantageuse car elle permet d’obtenir le meilleur rendement de puissance. Cependant, comme toutes les techniques de commande, il n’est possible de réaliser la conversion que sur une certaine plage de tension d’entrée. En-dehors de cette plage, la tension de sortie peut devenir trop faible pour l’alimentation d’éléments sensibles.It is known that the control device implements one of several known control techniques. In particular, it is known to control the switching circuit at a switching frequency equal to the resonant frequency, and to modify another variable to regulate the output voltage. For example, when the switching circuit has two switching arms, it is possible to play on a phase shift between these two switching arms. Using a switching frequency equal to the resonant frequency is advantageous because it allows the best power efficiency to be obtained. However, like all control techniques, it is only possible to carry out the conversion over a certain input voltage range. Outside this range, the output voltage may become too low to power sensitive elements.

Or, avec l’essor des engins de mobilité autonomes et des systèmes de direction filaires (de l’anglais « Stearing by wire »), la fiabilité de l’alimentation des éléments sensibles doit augmenter. Il est donc souhaitable d’élargir la plage d’utilisation du convertisseur continu-continu.However, with the rise of autonomous mobility devices and Stearing by Wire systems, the reliability of the power supply to sensitive elements must increase. It is therefore desirable to expand the range of use of the DC-DC converter.

Il peut ainsi être souhaité de prévoir un convertisseur continu-continu qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.It may therefore be desirable to provide a DC-DC converter which makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints.

Il est donc proposé un convertisseur continu-continu entre une tension d’entrée et une tension de sortie, comportant :

  • un onduleur conçu pour convertir la tension d’entrée en une première tension intermédiaire alternative, l’onduleur comportant un circuit de découpage et un dispositif de commande conçu pour commander le circuit de découpage afin de maintenir la tension de sortie à une consigne ;
  • un circuit résonant présentant une fréquence de résonance, le circuit résonant comportant un transformateur, ainsi qu’une capacité et une inductance en série avec une bobine primaire du transformateur et la première tension intermédiaire ; et
  • un redresseur connecté à une bobine secondaire du transformateur et conçu pour convertir une deuxième tension intermédiaire alternative présente à la bobine secondaire du transformateur en la tension de sortie ;
caractérisé en ce que le dispositif de commande est conçu pour commander le circuit de découpage selon sélectivement deux modes :
  • un premier mode dans lequel le circuit de découpage est commandé à une fréquence de découpage fixe et sensiblement égale à la fréquence de résonance ; et
  • un deuxième mode dans lequel le circuit de découpage est commandé en modifiant la fréquence de découpage sous la fréquence de résonance.
A DC-DC converter is therefore proposed between an input voltage and an output voltage, comprising:
  • an inverter configured to convert the input voltage into a first alternating intermediate voltage, the inverter comprising a switching circuit and a control device configured to control the switching circuit in order to maintain the output voltage at a setpoint;
  • a resonant circuit having a resonant frequency, the resonant circuit comprising a transformer, and a capacitance and an inductance in series with a primary coil of the transformer and the first intermediate voltage; and
  • a rectifier connected to a secondary coil of the transformer and designed to convert a second alternating intermediate voltage present at the secondary coil of the transformer into the output voltage;
characterized in that the control device is designed to control the switching circuit selectively according to two modes:
  • a first mode in which the switching circuit is controlled at a fixed switching frequency substantially equal to the resonant frequency; and
  • a second mode in which the switching circuit is controlled by changing the switching frequency below the resonant frequency.

Ainsi, lorsque la tension d’entrée devient trop faible pour réaliser, selon le premier mode, le découpage à la fréquence de résonance, le dispositif de commande peut passer dans le deuxième mode qui est compatible avec des tension d’entrée faibles.Thus, when the input voltage becomes too low to perform, according to the first mode, chopping at the resonant frequency, the control device can switch to the second mode which is compatible with low input voltages.

L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.The invention may further comprise one or more of the following optional features, in any technically possible combination.

De façon optionnelle, dans le premier mode, le circuit de découpage est commandé en modifiant une variable de commande.Optionally, in the first mode, the switching circuit is controlled by modifying a control variable.

De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu pour passer du premier mode au deuxième mode lorsque la variable de commande atteint un seuil.Also optionally, the control device is designed to switch from the first mode to the second mode when the control variable reaches a threshold.

De façon optionnelle également, dans le deuxième mode, la variable de commande est maintenue fixe.Optionally also, in the second mode, the control variable is kept fixed.

De façon optionnelle également, dans le deuxième mode, la variable de commande est maintenue fixe à son seuil.Optionally also, in the second mode, the control variable is kept fixed at its threshold.

De façon optionnelle également, l’onduleur comporte deux bras de commutation et le premier mode est un mode de modulation de décalage de phase où la variable de commande est un décalage de phase entre les deux bras de commutation.Also optionally, the inverter has two switching arms and the first mode is a phase shift modulation mode where the control variable is a phase shift between the two switching arms.

De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu pour passer du deuxième mode au premier mode lorsque la fréquence de découpage atteint sensiblement la fréquence de résonance.Also optionally, the control device is designed to switch from the second mode to the first mode when the switching frequency substantially reaches the resonant frequency.

Il est également proposé un engin de mobilité comportant un convertisseur continu-continu selon l’invention.A mobility device comprising a DC-DC converter according to the invention is also proposed.

Il est également proposé un procédé de commande d’un convertisseur continu-continu entre une tension d’entrée en une tension de sortie, le convertisseur continu-continu comportant : - un onduleur conçu pour convertir la tension d’entrée en une première tension intermédiaire alternative, l’onduleur comportant un circuit de découpage ; - un circuit résonant présentant une fréquence de résonance, le circuit résonant comportant un transformateur, ainsi qu’une capacité et une inductance en série avec une bobine primaire du transformateur et la première tension intermédiaire ; et - un redresseur connecté à une bobine secondaire du transformateur et conçu pour convertir une deuxième tension intermédiaire alternative présente à la bobine secondaire du transformateur en la tension de sortie ; le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte, afin de maintenir la tension de sortie à une consigne :

  • un premier mode de commande dans lequel le circuit de découpage est commandé à une fréquence de découpage fixe et sensiblement égale à la fréquence de résonance ; et
  • un deuxième mode de commande dans lequel le circuit de découpage est commandé en modifiant la fréquence de découpage sous la fréquence de résonance.
There is also provided a method for controlling a DC-DC converter between an input voltage and an output voltage, the DC-DC converter comprising: - an inverter designed to convert the input voltage into a first AC intermediate voltage, the inverter comprising a switching circuit; - a resonant circuit having a resonant frequency, the resonant circuit comprising a transformer, as well as a capacitance and an inductance in series with a primary coil of the transformer and the first intermediate voltage; and - a rectifier connected to a secondary coil of the transformer and designed to convert a second AC intermediate voltage present at the secondary coil of the transformer into the output voltage; the method being characterized in that it comprises, in order to maintain the output voltage at a setpoint:
  • a first control mode in which the switching circuit is controlled at a fixed switching frequency substantially equal to the resonant frequency; and
  • a second control mode in which the switching circuit is controlled by changing the switching frequency below the resonant frequency.

De façon optionnelle, le convertisseur continu-continu commandé par le procédé de commande comprend un dispositif de commande conçu pour commander le circuit de découpage.Optionally, the DC-DC converter controlled by the control method comprises a control device adapted to control the switching circuit.

Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateurThere is also provided a computer program downloadable from a communications network and/or recorded on a computer-readable medium, characterized in that it comprises instructions for executing the steps of a method according to the invention, when said program is executed on a computer.

Brève description des figuresBrief description of the figures

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 :

  • laFIG. 1est une vue très simplifiée d’un engin de mobilité dans lequel l’invention peut être mise en œuvre,
  • laFIG. 2est un circuit électrique d’un convertisseur continu-continu selon un premier mode de réalisation avec un onduleur, un circuit résonant et un redresseur,
  • laFIG. 3présente un exemple d’un circuit de découpage et d’un redresseur d’un convertisseur continu-continu de laFIG. 2,
  • laFIG. 4regroupe des chronogrammes de grandeurs électriques du convertisseur continu-continu des figures 2 et 3 lorsque la variable de commande est un décalage de phase,
  • laFIG. 5regroupe des chronogrammes de grandeurs électriques du convertisseur continu-continu des figures 2 et 3 lorsque la variable de commande est un décalage de phase en l’absence de passage dans le second mode selon l’invention,
  • laFIG. 6est un circuit d’un autre exemple de redresseur pour le convertisseur continu-continu des figures 2 et 3,
  • laFIG. 7est une vue fonctionnelle d’un système informatique pouvant être utilisé dans le convertisseur continu-continu,
  • laFIG. 8est un circuit électrique d’un dispositif de conversion continu-continu selon un deuxième mode de réalisation,
  • laFIG. 9est un circuit électrique d’un transformateur et d’un redresseur du dispositif de conversion continu-continu du second mode de réalisation,
  • laFIG. 10est une vue de dessus du dispositif de conversion continu-continu de laFIG. 9lorsque celui-ci est monté sur une carte électronique,
  • laFIG. 11est un agrandissement de la vue de laFIG. 10, illustrant en particulier un agencement de deux transformateurs du dispositif de conversion continu-continu,
  • laFIG. 12est une vue simplifiée d’un autre exemple d’agencement des transformateurs, et
  • laFIG. 13est une vue simplifiée d’encore un autre exemple d’agencement des transformateurs.
The invention will be better understood with the aid of the following description, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
  • there FIG. 1 is a very simplified view of a mobility device in which the invention can be implemented,
  • there FIG. 2 is an electrical circuit of a DC-DC converter according to a first embodiment with an inverter, a resonant circuit and a rectifier ,
  • there FIG. 3 presents an example of a switching circuit and a rectifier of a DC-DC converter of the FIG. 2 ,
  • there FIG. 4 groups together timing diagrams of electrical quantities of the DC-DC converter of figures 2 and 3 when the control variable is a phase shift,
  • there FIG. 5 groups together timing diagrams of electrical quantities of the DC-DC converter of figures 2 and 3 when the control variable is a phase shift in the absence of passage into the second mode according to the invention,
  • there FIG. 6 is a circuit of another example of a rectifier for the DC-DC converter of Figures 2 and 3,
  • there FIG. 7 is a functional view of a computer system that can be used in the DC-DC converter,
  • there FIG. 8 is an electrical circuit of a DC-DC conversion device according to a second embodiment,
  • there FIG. 9 is an electrical circuit of a transformer and a rectifier of the DC-DC conversion device of the second embodiment,
  • there FIG. 10 is a top view of the DC-DC converter device of the FIG. 9 when it is mounted on an electronic card,
  • there FIG. 11 is an enlargement of the view of the FIG. 10 , illustrating in particular an arrangement of two transformers of the DC-DC conversion device,
  • there FIG. 12 is a simplified view of another example of transformer arrangement, and
  • there FIG. 13 is a simplified view of yet another example of transformer arrangement.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

En référence à laFIG. 1, un engin de mobilité 100 dans lequel l’invention peut être utilisée, va à présent être décrit.In reference to the FIG. 1 , a mobility device 100 in which the invention can be used, will now be described.

L’engin de mobilité 100 comporte un système de propulsion 102, par exemple des roues motrices 104 et un moteur électrique 106 conçu pour entraîner les roues motrices 104. L’engin de mobilité 100 comporte en outre une batterie 108 conçue par exemple pour alimenter électriquement le moteur électrique 106. La batterie 108 est conçue pour fournir une tension continue, appelée tension de batterie VBAT. Cette dernière est une haute tension, c’est-à-dire supérieure à 100 V, de préférence supérieure à 150 V.The mobility device 100 comprises a propulsion system 102, for example drive wheels 104 and an electric motor 106 designed to drive the drive wheels 104. The mobility device 100 further comprises a battery 108 designed for example to electrically power the electric motor 106. The battery 108 is designed to provide a direct voltage, called battery voltage V BAT . The latter is a high voltage, i.e. greater than 100 V, preferably greater than 150 V.

L’engin de mobilité 100 comporte en outre un réseau basse tension 110 conçu pour être alimenté par une tension continue, appelée tension réseau VBT. Une basse tension est une tension inférieure ou égale à 100 V, de préférence inférieure ou égale à 60 V.The mobility device 100 further comprises a low voltage network 110 designed to be powered by a direct voltage, called network voltage V BT . A low voltage is a voltage less than or equal to 100 V, preferably less than or equal to 60 V.

Pour obtenir la tension réseau VBTà partir de la tension de batterie VBAT, l’engin de mobilité comporte un convertisseur continu-continu 112 conçu pour convertir la tension de batterie VBATen la tension de réseau VBT. La tension de batterie VBATet la tension de réseau VBTforment ainsi respectivement une tension d’entrée et une tension de sortie du convertisseur continu-continu 112.To obtain the network voltage V BT from the battery voltage V BAT , the mobility device comprises a DC-DC converter 112 designed to convert the battery voltage V BAT into the network voltage V BT . The battery voltage V BAT and the network voltage V BT thus form an input voltage and an output voltage of the DC-DC converter 112 respectively.

En référence à laFIG. 2, un exemple de convertisseur continu-continu 112 va à présent être décrit.In reference to the FIG. 2 , an example of a DC-DC converter 112 will now be described.

Le convertisseur continu-continu 112 est un convertisseur LLC et comporte ainsi tout d’abord un onduleur 202, un circuit résonant 204 et un redresseur 206.The DC-DC converter 112 is an LLC converter and thus comprises first of all an inverter 202, a resonant circuit 204 and a rectifier 206.

L’onduleur 202 conçu pour convertir une tension d’entrée VIN(la tension de batterie VBATlorsqu’utilisé dans le cadre de laFIG. 1) en une première tension intermédiaire V1~ alternative.The 202 inverter designed to convert an input voltage V IN (the battery voltage V BAT when used as part of the FIG. 1 ) into a first intermediate alternating voltage V1~.

Plus précisément, l’onduleur 202 comporte un circuit de découpage 208 et un dispositif de commande 210 conçu pour commander le circuit de découpage 208 afin de maintenir une tension de sortie VOUT(la tension VBTlorsqu’utilisé dans le cadre de laFIG. 1) à une consigne VOUT* souhaitée, reçue par le dispositif de commande 210.More specifically, the inverter 202 includes a switching circuit 208 and a control device 210 designed to control the switching circuit 208 in order to maintain an output voltage V OUT (the voltage V BT when used in the context of the FIG. 1 ) to a desired V OUT * setpoint, received by the control device 210.

Le circuit résonant 204 comporte un transformateur T, ainsi qu’une capacité C et une inductance L en série avec une bobine primaire P du transformateur T et la première tension intermédiaire V1~. Le transformateur T présente une inductance magnétisante Lm. Ainsi, la capacité C et les inductances L, Lm définissent une fréquence de résonance FRdu circuit résonant 204, valant par exemple entre 80 et 120 kHz, par exemple 100 kHz .The resonant circuit 204 comprises a transformer T, as well as a capacitor C and an inductance L in series with a primary coil P of the transformer T and the first intermediate voltage V1~. The transformer T has a magnetizing inductance Lm. Thus, the capacitor C and the inductances L, Lm define a resonant frequency F R of the resonant circuit 204, for example between 80 and 120 kHz, for example 100 kHz.

Le redresseur 206 est connecté à une bobine secondaire S du transformateur T, conçu pour présenter une deuxième tension intermédiaire V2~ alternative. Le redresseur 206 est ainsi conçu pour convertir cette deuxième tension intermédiaire V2~ présente à la bobine secondaire S du transformateur T en la tension de sortie VOUT. Dans certains modes de réalisation, le redresseur 206 peut comporter un ou plusieurs commutateurs commandables (par exemple à transistor), par exemple commandés par le circuit de commande 210.The rectifier 206 is connected to a secondary coil S of the transformer T, designed to present a second alternating intermediate voltage V2~. The rectifier 206 is thus designed to convert this second intermediate voltage V2~ present at the secondary coil S of the transformer T into the output voltage V OUT . In certain embodiments, the rectifier 206 may comprise one or more controllable switches (for example transistor switches), for example controlled by the control circuit 210.

Le convertisseur continu-continu 112 comporte en outre par exemple un capteur de tension 212 conçu pour mesurer la tension de sortie VOUTet fournir cette mesure au dispositif de commande 210, afin que ce dernier régule la tension de sortie VOUTà la consigne VOUT*.The DC-DC converter 112 further comprises, for example, a voltage sensor 212 designed to measure the output voltage V OUT and provide this measurement to the control device 210, so that the latter regulates the output voltage V OUT to the setpoint V OUT *.

En référence à laFIG. 3, un exemple de circuit de découpage 208 et de redresseur 206 va à présent être décrit.In reference to the FIG. 3 , an example of a switching circuit 208 and a rectifier 206 will now be described.

Dans cet exemple, le circuit de découpage 208 comporte un pont complet de commutateurs commandables G1A, G1B, G2A, G2B, par exemple des transistors commandables. Ainsi, le circuit de découpage 208 comporte deux bras de commutation. Chaque bras de commutation comporte deux commutateurs G1A, G1B et G2A, G2B connectés l’un à l’autre en un point milieu et présentant ensemble la tension d’entrée VIN. La première tension intermédiaire V1~ est ainsi présente entre les deux points milieux des deux bras de commutation.In this example, the switching circuit 208 comprises a complete bridge of controllable switches G1A, G1B, G2A, G2B, for example controllable transistors. Thus, the switching circuit 208 comprises two switching arms. Each switching arm comprises two switches G1A, G1B and G2A, G2B connected to each other at a midpoint and together having the input voltage V IN . The first intermediate voltage V1~ is thus present between the two midpoints of the two switching arms.

De son côté, toujours dans cet exemple, le redresseur 206 comporte une capacité COUTdont une première borne est connectée à une borne médiane M de la bobine secondaire S du transformateur T. Le redresseur 206 comporte en outre deux commutateurs Q1, Q2, comme des transistors commandables ou bien des diodes, connectés entre respectivement l’une des deux bornes d’extrémité S1, S2 de la bobine secondaire S du transformateur T, et une deuxième borne de la capacité COUTconnectée à une masse électrique. En outre, chacun des deux commutateurs Q1 et Q2 est connecté à une borne d’extrémité S1, S2 différente.For its part, still in this example, the rectifier 206 comprises a capacitor C OUT , a first terminal of which is connected to a middle terminal M of the secondary coil S of the transformer T. The rectifier 206 further comprises two switches Q1, Q2, such as controllable transistors or diodes, connected between respectively one of the two end terminals S1, S2 of the secondary coil S of the transformer T, and a second terminal of the capacitor C OUT connected to an electrical ground. In addition, each of the two switches Q1 and Q2 is connected to a different end terminal S1, S2.

Le dispositif de commande 210 est conçu pour commander le circuit de découpage 208 selon sélectivement des premier et deuxième modes.The controller 210 is configured to control the switching circuit 208 selectively according to first and second modes.

Dans le premier mode, le circuit de découpage 208 est commandé à une fréquence de découpage FDfixe et sensiblement égale à la fréquence de résonance FR, par exemple égale à la fréquence de résonance FRà 5% près, de préférence à 1% près, de préférence sous la fréquence de résonance FR.In the first mode, the chopping circuit 208 is controlled at a chopping frequency F D fixed and substantially equal to the resonance frequency F R , for example equal to the resonance frequency F R to within 5%, preferably to within 1%, preferably below the resonance frequency F R .

Par exemple, le circuit de découpage 208 est commandé en modifiant une variable de commande. Par exemple, dans le cas où l’onduleur 202 comporte deux bras de commutation comme illustré sur laFIG. 3, le premier mode est un mode de modulation de décalage de phase où la variable de commande peut être un décalage de phase PHI entre les deux bras de commutation, le rapport cyclique pour chacun des bras de commutation étant par exemple fixé à 50%.For example, the switching circuit 208 is controlled by changing a control variable. For example, in the case where the inverter 202 has two switching arms as shown in the FIG. 3 , the first mode is a phase shift modulation mode where the control variable can be a phase shift PHI between the two switching arms, the duty cycle for each of the switching arms being for example set to 50%.

En utilisant la fréquence de découpage FDproche de la fréquence de résonance FR, une très grande efficacité peut être obtenue. Par exemple, un rendement de puissance supérieur à 90% peut être obtenu. Cependant, cette méthode n’est pas possible en dessous d’un certain niveau de tension d’entrée VIN.By using the switching frequency F D close to the resonant frequency F R , very high efficiency can be achieved. For example, a power efficiency above 90% can be achieved. However, this method is not possible below a certain input voltage level V IN .

Par exemple, dans le cas d’utilisation du décalage de phase PHI, plus la tension d’entrée VINbaisse, plus il est nécessaire d’augmenter le décalage de phase PHI. Cependant, le décalage de phase PHI ne peut être augmenté que jusqu’à 180°.For example, in the case of using PHI phase shift, the lower the input voltage V IN , the more it is necessary to increase the PHI phase shift. However, the PHI phase shift can only be increased up to 180°.

Dans le deuxième mode, le circuit de découpage 208 est commandé en modifiant la fréquence de découpage FDsous la fréquence de résonance FR. L’utilisation d’une fréquence de découpage FDinférieure à la fréquence de résonance FRpermet d’augmenter le gain entre la tension d’entrée VINet la tension de sortie VOUT, et donc d’atteindre la consigne VOUT* souhaitée, même à des niveaux de tensions d’entrée VINtrop faible pour continuer à fonctionner à la fréquence de résonance FR.In the second mode, the switching circuit 208 is controlled by modifying the switching frequency F D below the resonant frequency F R . The use of a switching frequency F D lower than the resonant frequency F R makes it possible to increase the gain between the input voltage V IN and the output voltage V OUT , and therefore to achieve the desired V OUT * setpoint, even at input voltage levels V IN too low to continue to operate at the resonant frequency F R .

Par exemple, dans ce deuxième mode, la variable de commande, par exemple le décalage de phase PHI, est maintenue fixe.For example, in this second mode, the control variable, for example the phase shift PHI, is kept fixed.

Pour passer du premier mode au deuxième mode, le dispositif de commande 210 est par exemple conçu pour détecter lorsque la variable de commande atteint un seuil, par exemple pour détecter lorsque le décalage de phase PHI, lorsqu’il est utilisé, atteint 180°. Pour passer du deuxième mode au premier mode, le dispositif de commande 210 est par exemple conçu pour détecter lorsque la fréquence de découpage FDatteint sensiblement la fréquence de résonance FR, par exemple à 5% près, de préférence à 1% près.To switch from the first mode to the second mode, the control device 210 is for example designed to detect when the control variable reaches a threshold, for example to detect when the phase shift PHI, when used, reaches 180°. To switch from the second mode to the first mode, the control device 210 is for example designed to detect when the switching frequency F D substantially reaches the resonance frequency F R , for example to within 5%, preferably to within 1%.

Alternativement, le dispositif de commande 210 pourrait être conçu pour passer d’un mode à l’autre en comparant la tension d’entrée VINà un seuil : le dispositif de commande 210 serait dans le premier mode lorsque la tension d’entrée serait supérieure à ce seuil, et dans le deuxième mode lorsque la tension d’entrée serait inférieure à ce seuil.Alternatively, the controller 210 could be designed to switch from one mode to the other by comparing the input voltage V IN to a threshold: the controller 210 would be in the first mode when the input voltage was higher than this threshold, and in the second mode when the input voltage was lower than this threshold.

Ainsi, en référence à laFIG. 4, un exemple de fonctionnement du dispositif de commande 210 va à présent être décrit, plus particulièrement dans le cas où la variable de commande est le décalage de phase PHI.So, with reference to the FIG. 4 , an example of operation of the control device 210 will now be described, more particularly in the case where the control variable is the phase shift PHI.

Initialement, dans une phase 402, le dispositif de commande 210 commande le circuit de découpage 208 selon le premier mode, c’est-à-dire avec la fréquence de découpage FDsensiblement égale à la fréquence de résonance FR. La régulation de la tension de sortie VOUTest obtenue en modifiant le décalage de phase PHI. En particulier, lorsque la tension d’entrée VINdiminue, le décalage de phase PHI est augmenté.Initially, in a phase 402, the control device 210 controls the chopping circuit 208 according to the first mode, that is to say with the chopping frequency F D substantially equal to the resonance frequency F R . The regulation of the output voltage V OUT is obtained by modifying the phase shift PHI. In particular, when the input voltage V IN decreases, the phase shift PHI is increased.

À un instant 404, le décalage de phase atteint un seuil S prédéfini, par exemple 180°.At time 404, the phase shift reaches a predefined threshold S, for example 180°.

Le dispositif de commande 210 détecte que ce seuil S est atteint par le décalage de phase PHI et commande alors, dans une phase 406, le circuit de découpage 208 selon le deuxième mode, c’est-à-dire en modifiant la fréquence de découpage FDsous la fréquence de résonance FR. En particulier, plus la tension d’entrée VINdiminue, plus la fréquence de découpage FDest diminuée. Inversement, lorsque la tension d’entrée VINaugmente, la fréquence de découpage FDest augmentée.The control device 210 detects that this threshold S is reached by the phase shift PHI and then controls, in a phase 406, the chopping circuit 208 according to the second mode, that is to say by modifying the chopping frequency F D below the resonance frequency F R . In particular, the more the input voltage V IN decreases, the more the chopping frequency F D is reduced. Conversely, when the input voltage V IN increases, the chopping frequency F D is increased.

À un instant 408, la fréquence de découpage FDatteint sensiblement la fréquence de résonance FR.At an instant 408, the switching frequency F D substantially reaches the resonance frequency F R .

Le dispositif de commande 210 détecte que la fréquence de résonance FRest atteinte et commande alors à nouveau, dans une phase 410, le circuit de découpage 208 selon le premier mode.The control device 210 detects that the resonant frequency F R is reached and then controls again, in a phase 410, the chopping circuit 208 according to the first mode.

Dans l’exemple de laFIG. 4, la bascule d’un mode à l’autre se fait autour de 210 V. Ainsi, alternativement, le dispositif de commande 210 pourrait passer d’un mode à l’autre suivant que la tension d’entrée VINest supérieure ou inférieur à ce seuil de 210 V, comme expliqué précédemment.In the example of the FIG. 4 , the switch from one mode to the other takes place around 210 V. Thus, alternatively, the control device 210 could switch from one mode to the other depending on whether the input voltage V IN is higher or lower than this threshold of 210 V, as explained previously.

En référence à laFIG. 5, en l’absence du passage dans le second mode, lorsque la tension d’entrée VINdevient trop faible (en dessous d’environ 210 V dans l’exemple illustré) et qu’il n’est plus possible de jouer sur le décalage de phase PHI car il est à son maximum de 180°, la tension de sortie VOUTn’arrive plus à suivre la consigne VOUT* et baisse donc en même temps que la tension d’entrée VIN, jusqu’à atteindre, dans l’exemple illustré, une asymptote lorsque la tension d’entrée VINse stabilise.In reference to the FIG. 5 , in the absence of the transition to the second mode, when the input voltage V IN becomes too low (below approximately 210 V in the illustrated example) and it is no longer possible to play on the phase shift PHI because it is at its maximum of 180°, the output voltage V OUT can no longer follow the V OUT * setpoint and therefore drops at the same time as the input voltage V IN , until it reaches, in the illustrated example, an asymptote when the input voltage V IN stabilizes.

En référence à laFIG. 6, un autre exemple de redresseur 206 va à présent être décrit.In reference to the FIG. 6 , another example of rectifier 206 will now be described.

Dans cet exemple, le redresseur 206 comporte un pont complet d’éléments de commutation, par exemple des transistors commandables. Alternativement, les éléments de commutation pourrait être des diodes.In this example, rectifier 206 comprises a full bridge of switching elements, e.g., controllable transistors. Alternatively, the switching elements could be diodes.

Le redresseur 206 de laFIG. 6fonctionne de la façon décrite précédemment pour le redresseur 206 de laFIG. 3.The 206 rectifier of the FIG. 6 operates in the manner previously described for rectifier 206 of the FIG. 3 .

En référence à laFIG. 7, le dispositif de commande 210 peut être un système informatique comportant une unité 702 de traitement de données (telle qu’un microprocesseur) et une mémoire principale 704 (telle qu’une mémoire RAM, de l’anglais « Random Access Memory ») accessible par l’unité de traitement 702. Le système informatique comporte en outre par exemple une interface réseau et/ou un support lisible par ordinateur, comme par exemple un support local (tel qu’un disque dur local 706) ou bien un support distant (tel qu’un disque dur distant et accessible via par l’interface réseau au travers d’un réseau de communication) ou bien encore un support amovible (tel qu’une clé USB, de l’anglais « Universal Serial Bus », ou bien un CD, de l’anglais « Compact Disc » ou bien un DVD, de l’anglais « Digital Versatile Disc ») lisible au moyen d’un lecteur approprié du système informatique (tel qu’un port USB ou bien un lecteur de disque CD et/ou DVD). Un programme d'ordinateur 708 contenant des instructions pour l’unité de traitement 702 est enregistré sur le support 706 et/ou téléchargeable via l’interface réseau. Ce programme d’ordinateur 708 est par exemple destiné à être chargé dans la mémoire principale 704, afin que l’unité de traitement 702 exécute ses instructions.In reference to the FIG. 7 , the control device 210 may be a computer system comprising a data processing unit 702 (such as a microprocessor) and a main memory 704 (such as a RAM memory, from the English "Random Access Memory") accessible by the processing unit 702. The computer system further comprises for example a network interface and/or a computer-readable medium, such as for example a local medium (such as a local hard disk 706) or a remote medium (such as a remote hard disk and accessible via the network interface through a communication network) or even a removable medium (such as a USB key, from the English "Universal Serial Bus", or a CD, from the English "Compact Disc" or a DVD, from the English "Digital Versatile Disc") readable by means of an appropriate reader of the computer system (such as a USB port or a CD and/or DVD disk reader). A computer program 708 containing instructions for the processing unit 702 is recorded on the medium 706 and/or downloadable via the network interface. This computer program 708 is for example intended to be loaded into the main memory 704, so that the processing unit 702 executes its instructions.

Alternativement, tout ou partie du programme d’ordinateur 708 pourrait être implémenté sous forme de modules matériels, c'est-à-dire sous forme d'un circuit électronique, par exemple micro-câblé, ne faisant pas intervenir de programme d'ordinateur.Alternatively, all or part of the computer program 708 could be implemented in the form of hardware modules, that is to say in the form of an electronic circuit, for example micro-wired, not involving a computer program.

En référence à laFIG. 8, un dispositif de conversion continu-continu 800 va à présent être décrit. Le dispositif 800 peut par exemple remplacer le convertisseur 112 dans l’engin de mobilité 100 de laFIG. 1.In reference to the FIG. 8 , a DC-DC converter device 800 will now be described. The device 800 can for example replace the converter 112 in the mobility device 100 of the FIG. 1 .

Le dispositif 800 reprend le convertisseur de tension 112, en le dédoublant pour obtenir une redondance. Le dispositif 800 comporte donc deux convertisseurs de tension 112a, 112b. Ainsi, les références utilisées dans les figures précédentes seront reprises, en ajoutant la lettre « a » pour les éléments du convertisseur de tension 112a et la lettre « b » pour les éléments du convertisseur de tension 112b.The device 800 uses the voltage converter 112, doubling it to obtain redundancy. The device 800 therefore comprises two voltage converters 112a, 112b. Thus, the references used in the previous figures will be used again, adding the letter “a” for the elements of the voltage converter 112a and the letter “b” for the elements of the voltage converter 112b.

Seule la capacité de sortie COUTn’est pas dédoublée, mais commune aux deux convertisseurs 112a, 112b.Only the output capacity C OUT is not split, but common to both converters 112a, 112b.

Le dispositif 800 est ainsi conçu pour recevoir deux tensions d’entrée VINa, VINb pour fournir une tension de sortie VOUT. Lorsqu’utilisé dans le cadre de laFIG. 1, les tensions d’entrée VINa, VINb valent par exemple chacune la moitié de la tension de batterie VBAT. Alternativement, les tensions d’entrée pourraient être toutes les deux égales à la tension de batterie VBAT.The device 800 is thus designed to receive two input voltages V IN a, V IN b to provide an output voltage V OUT . When used in the context of the FIG. 1 , the input voltages V IN a, V IN b are for example each half of the battery voltage V BAT . Alternatively, the input voltages could both be equal to the battery voltage V BAT .

En référence à laFIG. 9, le dispositif 800 comporte au moins une boucle B passant par la capacité de sortie COUTet s’étendant d’une borne à une autre de la bobine secondaire Sa du transformateur Ta.In reference to the FIG. 9 , the device 800 comprises at least one loop B passing through the output capacitor C OUT and extending from one terminal to another of the secondary coil Sa of the transformer Ta.

Sur laFIG. 9, la boucle B s’étend de la borne de deuxième extrémité S2b à la borne médiane Mb et passe en outre par le commutateur Q2a.On the FIG. 9 , loop B extends from the second end terminal S2b to the middle terminal Mb and further passes through the switch Q2a.

Plus précisément, chaque borne S1a, S2a, Ma comporte au moins une broche, quatre dans l’exemple illustré, représentées en pointillées. Par ailleurs, la capacité de sortie COUTcomporte un ou plusieurs éléments capacitifs et chaque commutateur Q2a, Q2b comporte un ou plusieurs éléments de commutation. Les éléments capacitifs sont par exemple en parallèle les uns des autres. En outre, les éléments capacitifs peuvent être répartis dans au moins deux alignements, comme dans l’exemple illustré où ils sont répartis dans deux alignements, par exemple parallèles. De préférence chaque alignement comporte au moins trois éléments capacitifs. De préférence encore, tous les alignements comportent un même nombre d’éléments capacitifs.More specifically, each terminal S1a, S2a, Ma comprises at least one pin, four in the illustrated example, shown in dotted lines. Furthermore, the output capacitor C OUT comprises one or more capacitive elements and each switch Q2a, Q2b comprises one or more switching elements. The capacitive elements are for example in parallel with each other. Furthermore, the capacitive elements can be distributed in at least two alignments, as in the illustrated example where they are distributed in two alignments, for example parallel. Preferably each alignment comprises at least three capacitive elements. More preferably, all the alignments comprise the same number of capacitive elements.

Ainsi, la boucle B s’étend d’une des broches de la borne médiane Ma à l’une des broches de la borne de deuxième extrémité S2a, en passant par l’un des éléments de commutation du commutateur Q2a et par au moins un des éléments capacitifs.Thus, loop B extends from one of the pins of the middle terminal Ma to one of the pins of the second end terminal S2a, passing through one of the switching elements of the switch Q2a and through at least one of the capacitive elements.

Il est en outre possible de définir d’autres boucles comme la boucle B, suivant les broches reliées, le commutateur Q2a ou Q2b par lequel passe la boucle, l’élément de commutation de ce commutateur Q2a ou Q2b par lequel passe la boucle, et l’élément capacitif de la capacité de sortie COUTpar lequel la boucle passe. Par exemple, il est possible de définir une autre boucle s’étendant de la borne médiane Ma à la borne de première extrémité S1a et passant par l’élément de commutation Q1a et l’un des éléments capacitifs de la capacité de sortie COUT.It is further possible to define other loops such as loop B, depending on the connected pins, the switch Q2a or Q2b through which the loop passes, the switching element of this switch Q2a or Q2b through which the loop passes, and the capacitive element of the output capacitor C OUT through which the loop passes. For example, it is possible to define another loop extending from the middle terminal Ma to the first end terminal S1a and passing through the switching element Q1a and one of the capacitive elements of the output capacitor C OUT .

Des boucles peuvent être définies de manière similaire pour le transformateur Tb.Loops can be defined similarly for transformer Tb.

Pour minimiser l’inductance parasite de sortie, la capacité de sortie COUTest placée suffisamment proche des bobines secondaires Sa, Sb des deux transformateurs Ta, Tb, pour que, pour chaque transformateur Ta, Tb, au moins une boucle possible, de préférence chacune des boucles possibles, présente une inductance d’au plus 20 nanohenry (nH).To minimize the output parasitic inductance, the output capacitance C OUT is placed sufficiently close to the secondary coils Sa, Sb of the two transformers Ta, Tb, so that, for each transformer Ta, Tb, at least one possible loop, preferably each of the possible loops, has an inductance of at most 20 nanohenries (nH).

En référence à laFIG. 10, le dispositif 800 comporte une carte électronique 1102 sur une même face de laquelle les transformateurs Ta, Tb, les éléments capacitifs de la capacité de sortie COUTet les éléments de commutation des commutateurs Q1a, Q2a, Q1b, Q2b sont montés.In reference to the FIG. 10 , the device 800 comprises an electronic card 1102 on the same face of which the transformers Ta, Tb, the capacitive elements of the output capacitor C OUT and the switching elements of the switches Q1a, Q2a, Q1b, Q2b are mounted.

La carte électronique 1102 comporte une entrée haute tension 1104 conçue pour recevoir la tension de batterie VBATet la diviser en les tensions d’entrée VINa,VINb, et une sortie basse tension 1106 conçue pour fournir la tension de sortie VOUT.The electronic card 1102 has a high voltage input 1104 designed to receive the battery voltage V BAT and divide it into the input voltages V IN a , V IN b, and a low voltage output 1106 designed to provide the output voltage V OUT .

Pour chaque convertisseur 112a, 112b, la carte électronique 1102 porte un circuit primaire CPa, CPb, un circuit secondaire Csa, CSb et un circuit de commande CCA, CCb.For each converter 112a, 112b, the electronic card 1102 carries a primary circuit CPa, CPb, a secondary circuit Csa, CSb and a control circuit CCA, CCb.

Le circuit primaire CPa, CPb est connecté entre l’entrée haute tension 1104 et la bobine primaire Pa, Pb du transformateur Ta, Tb. Ce circuit primaire CPa, CPb comporte en particulier le circuit à découpage 202a, 202b et le circuit résonant 204a, 204b et est conçu pour opérer à haute tension.The primary circuit CPa, CPb is connected between the high voltage input 1104 and the primary coil Pa, Pb of the transformer Ta, Tb. This primary circuit CPa, CPb comprises in particular the switching circuit 202a, 202b and the resonant circuit 204a, 204b and is designed to operate at high voltage.

Le circuit secondaire CSa, CSb est connecté entre la bobine secondaire Sa, Sb du transformateur Ta, Tb et la sortie basse tension 1106. Ce circuit secondaire CSa, CSb comporte en particulier le redresseur 206a, 206b et est conçu pour opérer à basse tension. Le circuit secondaire CSa, CSb comporte ainsi au moins un élément de commutation, à savoir celui ou ceux des commutateurs Q1a, Q2a, Q1b, Q2b.The secondary circuit CSa, CSb is connected between the secondary coil Sa, Sb of the transformer Ta, Tb and the low voltage output 1106. This secondary circuit CSa, CSb comprises in particular the rectifier 206a, 206b and is designed to operate at low voltage. The secondary circuit CSa, CSb thus comprises at least one switching element, namely that or those of the switches Q1a, Q2a, Q1b, Q2b.

Le circuit de commande CCa est conçu pour commander les éléments de commutation des commutateurs Q1a, Q2a. Il comporte pour cela par exemple un microcontrôleur uCa. De même, le circuit de commande CCb est conçu pour commander les éléments de commutation des commutateurs Q1b, Q2b. Il comporte pour cela par exemple un microcontrôleur uCb.The control circuit CCa is designed to control the switching elements of switches Q1a, Q2a. For this purpose, it includes, for example, a microcontroller uCa. Similarly, the control circuit CCb is designed to control the switching elements of switches Q1b, Q2b. For this purpose, it includes, for example, a microcontroller uCb.

Les circuits secondaires CSa, CSb font ainsi partie d’un circuit basse tension CBT porté par la carte électronique 1102.The secondary circuits CSa, CSb are thus part of a low voltage circuit CBT carried by the electronic card 1102.

En référence à laFIG. 11, les bobines secondaires Sa, Sb des transformateurs Ta, Tb sont placées en face l’un de l’autre, de sorte que seul le circuit basse tension CBT s’étende dans la zone de la carte électronique 1102 séparant les bobines secondaires Sa, Sb. Pour définir plus précisément cette zone, on l’assimile à un quadrilatère Q, s’étendant en particulier dans le plan de la carte électronique 1102, avec quatre sommets situés respectivement sur une broche de la borne de première extrémité S1a, une broche de la borne de deuxième extrémité S2a, une broche de la borne de première extrémité S1b, et une broche de la borne de deuxième extrémité S2b. Ainsi, seul le circuit basse tension CBT s’étend dans le quadrilatère Q. En particulier, les circuits primaires CPa, CPb et les bobines primaires Pa, Pb des transformateurs Ta, Tb s’étendent hors du quadrilatère Q. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, ce quadrilatère Q est un rectangle. « S’étendre dans le quadrilatère » signifie que la projection orthogonale des éléments (composants et conducteurs) du circuit basse tension CBT dans le plan de la carte électronique 1102 s’étend dans le quadrilatère Q. De même, « S’étendre en-dehors du quadrilatère » signifie que la projection orthogonale des éléments (composants et conducteurs) des circuits primaires CPa, CPb opérant à haute tension dans le plan de la carte électronique 1102 est en-dehors du quadrilatère Q.In reference to the FIG. 11 , the secondary coils Sa, Sb of the transformers Ta, Tb are placed opposite each other, so that only the low-voltage circuit CBT extends into the area of the electronic card 1102 separating the secondary coils Sa, Sb. To define this area more precisely, it is likened to a quadrilateral Q, extending in particular in the plane of the electronic card 1102, with four vertices located respectively on a pin of the first end terminal S1a, a pin of the second end terminal S2a, a pin of the first end terminal S1b, and a pin of the second end terminal S2b. Thus, only the low-voltage circuit CBT extends into the quadrilateral Q. In particular, the primary circuits CPa, CPb and the primary coils Pa, Pb of the transformers Ta, Tb extend outside the quadrilateral Q. For example, as in the example illustrated, this quadrilateral Q is a rectangle. “Extend into the quadrilateral” means that the orthogonal projection of the elements (components and conductors) of the low-voltage circuit CBT in the plane of the electronic card 1102 extends into the quadrilateral Q. Similarly, “Extend outside the quadrilateral” means that the orthogonal projection of the elements (components and conductors) of the primary circuits CPa, CPb operating at high voltage in the plane of the electronic card 1102 is outside the quadrilateral Q.

Pour obtenir une faible inductance dans chaque boucle, au moins un élément capacitif de la capacité COUT, de préférence tous les éléments capacitifs, est par exemple situé dans le quadrilatère Q. Ainsi, les éléments capacitifs sont au plus près des deux bobines secondaires, et en particulier de leurs broches, à la fois. En outre, au moins une des bornes S1a, S2a, Ma, S1b, S2b, Mb de la bobine secondaire Sa, Sb d’un premier des transformateurs Ta, Tb est séparée d’au plus 3 cm d’au moins une des bornes S1a, S2a, Ma, S1b, S2b, Mb de la bobine secondaire Sa, Sb de l’autre des transformateurs Ta, Tb. Cela permet de s’assurer que les bobines secondaires Sa, Sb sont suffisamment proches l’une de l’autre pour permettre à la capacité de sortie COUTd’être proche des deux à la fois.To achieve low inductance in each loop, at least one capacitive element of the capacitance C OUT , preferably all capacitive elements, is for example located in the quadrilateral Q. Thus, the capacitive elements are as close as possible to both secondary coils, and in particular to their pins, at a time. Furthermore, at least one of the terminals S1a, S2a, Ma, S1b, S2b, Mb of the secondary coil Sa, Sb of a first of the transformers Ta, Tb is separated by at most 3 cm from at least one of the terminals S1a, S2a, Ma, S1b, S2b, Mb of the secondary coil Sa, Sb of the other of the transformers Ta, Tb. This ensures that the secondary coils Sa, Sb are close enough to each other to allow the output capacitance C OUT to be close to both at the same time.

Par ailleurs, les circuits de commande CCa, CCb s’étendent tous les deux d’un côté en dehors de première et deuxième lignes L1, L2 formant des côtés du quadrilatère Q s’étendant d’un transformateur Ta, Tb à l’autre (les circuits de commande CCa, CCb s’étendent sous la ligne L2 dans l’exemple illustré). Or, chaque circuit de commande CCa, CCb peut avoir besoin d’être connecté à un composant situé en dehors du quadrilatère Q d’un autre côté des lignes L1, L2 que le circuit de commande CCa, CCb (au-dessus de la ligne L1 dans l’exemple illustré).Furthermore, the control circuits CCa, CCb both extend on one side outside the first and second lines L1, L2 forming sides of the quadrilateral Q extending from one transformer Ta, Tb to the other (the control circuits CCa, CCb extend below the line L2 in the illustrated example). However, each control circuit CCa, CCb may need to be connected to a component located outside the quadrilateral Q on a different side of the lines L1, L2 than the control circuit CCa, CCb (above the line L1 in the illustrated example).

Par exemple, chaque circuit de commande CCa, CCb peut avoir besoin d’être connecté aux éléments de commutation du commutateur Q1a, Q1b ou bien à des pilotes (non représentés) de ces éléments de commutation, afin de commander ces éléments de commutationFor example, each control circuit CCa, CCb may need to be connected to the switching elements of the switch Q1a, Q1b or to drivers (not shown) of these switching elements, in order to control these switching elements

Alternativement, chaque circuit de commande CCb, CCb peut avoir besoin d’être connecté à un capteur de courant 1108 (par exemple, pour mesurer un courant passant dans la sortie basse tension 1106) ou bien de température 1110 (par exemple, pour mesurer une température de la sortie basse tension 1106), pour recevoir les mesures du capteur 1108, 1110.Alternatively, each control circuit CCb, CCb may need to be connected to a current sensor 1108 (for example, to measure a current flowing in the low voltage output 1106) or a temperature sensor 1110 (for example, to measure a temperature of the low voltage output 1106), to receive the measurements from the sensor 1108, 1110.

Pour éviter de devoir faire passer une connexion sous les transformateurs Ta,Tb ou bien au travers des circuits secondaires opérant à haute tension, il est prévu une connexion 1202a, 1202b entre le circuit de commande CCa, CCb et chaque composant auquel ce circuit de commande CCa, CCb doit être connecté, cette connexion 1202a, 1202b traversant le quadrilatère Q au travers des deux lignes L1, L2. « Traverser le quadrilatère » signifie que la projection orthogonale de la connexion 1202a, 1202b dans le plan de la carte électronique 1102 passe par le quadrilatère Q. En pratique, la connexion 1202a, 1202b peut être formée au moins en partie d’une couche interne dans la carte électronique pour passer au-dessus ou bien au-dessous des pistes et/ou des composants du circuit basse tension CBT s’étendant dans le quadrilatère Q, comme les éléments capacitifs de la capacité de sortie COUT.To avoid having to run a connection under the transformers Ta, Tb or through the secondary circuits operating at high voltage, a connection 1202a, 1202b is provided between the control circuit CCa, CCb and each component to which this control circuit CCa, CCb is to be connected, this connection 1202a, 1202b crossing the quadrilateral Q through the two lines L1, L2. “Crossing the quadrilateral” means that the orthogonal projection of the connection 1202a, 1202b in the plane of the electronic card 1102 passes through the quadrilateral Q. In practice, the connection 1202a, 1202b may be formed at least in part of an internal layer in the electronic card to pass above or below the tracks and/or components of the low voltage circuit CBT extending in the quadrilateral Q, such as the capacitive elements of the output capacitor COUT.

La connexion 1202a, 1202b connecte par exemple le microcontrôleur uCa, uCb au composant souhaité.Connection 1202a, 1202b connects for example the microcontroller uCa, uCb to the desired component.

Ainsi la connexion 1202a, 1202b traverse le circuit basse tension CBT et non les circuits primaires CPa, CPb ce qui aurait nécessité une isolation ou bien une grande distance comme ils opèrent à haute tension.Thus connection 1202a, 1202b crosses the low voltage circuit CBT and not the primary circuits CPa, CPb which would have required insulation or a large distance as they operate at high voltage.

LaFIG. 12et laFIG. 13montrent deux autres agencements possibles des transformateurs Ta, Tb et les quadrilatères Q pouvant être définis dans ce cas.There FIG. 12 and the FIG. 13 show two other possible arrangements of transformers Ta, Tb and the quadrilaterals Q that can be defined in this case.

En conclusion, on notera 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.In conclusion, it will be noted that the invention is not limited to the embodiments described above. It will indeed appear to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in light of the teaching which has just been disclosed to them.

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 œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.In the detailed presentation of the invention given above, the terms used should not be interpreted as limiting the invention to the embodiments set forth in this description, but should be interpreted to include all equivalents whose prediction is within the reach of those skilled in the art by applying their general knowledge to the implementation of the teaching just disclosed to them.

Claims (10)

Convertisseur continu-continu (112) entre une tension d’entrée (VIN) et une tension de sortie (VOUT), comportant :
  • un onduleur (202) conçu pour convertir la tension d’entrée (VIN) en une première tension intermédiaire (V1~) alternative, l’onduleur (202) comportant un circuit de découpage (208) et un dispositif de commande (210) conçu pour commander le circuit de découpage (208) afin de maintenir la tension de sortie (VOUT) à une consigne (VOUT*) ;
  • un circuit résonant (204) présentant une fréquence de résonance (FR), le circuit résonant (204) comportant un transformateur (T), ainsi qu’une capacité (C) et une inductance (L) en série avec une bobine primaire (P) du transformateur (T) et la première tension intermédiaire (V1~) ; et
  • un redresseur (206) connecté à une bobine secondaire (S) du transformateur (T) et conçu pour convertir une deuxième tension intermédiaire (V2~) alternative présente à la bobine secondaire (S) du transformateur (T) en la tension de sortie (VOUT) ;
caractérisé en ce que le dispositif de commande (210) est conçu pour commander le circuit de découpage (208) selon sélectivement deux modes :
  • un premier mode dans lequel le circuit de découpage (208) est commandé à une fréquence de découpage (FD) fixe et sensiblement égale à la fréquence de résonance (FR) ; et
  • un deuxième mode dans lequel le circuit de découpage (208) est commandé en modifiant la fréquence de découpage (FD) sous la fréquence de résonance (FR).
DC-DC converter (112) between an input voltage (VIN) and an output voltage (VOUT), including:
  • an inverter (202) designed to convert the input voltage (V IN ) into a first alternating intermediate voltage (V1~), the inverter (202) comprising a chopping circuit (208) and a control device (210) designed to control the chopping circuit (208) in order to maintain the output voltage (V OUT ) at a setpoint (V OUT *);
  • a resonant circuit (204) having a resonant frequency (F R ), the resonant circuit (204) comprising a transformer (T), as well as a capacitance (C) and an inductance (L) in series with a primary coil (P) of the transformer (T) and the first intermediate voltage (V1~); and
  • a rectifier (206) connected to a secondary coil (S) of the transformer (T) and designed to convert a second alternating intermediate voltage (V2~) present at the secondary coil (S) of the transformer (T) into the output voltage (V OUT );
characterized in that the control device (210) is designed to control the cutting circuit (208) selectively according to two modes:
  • a first mode in which the chopping circuit (208) is controlled at a chopping frequency (F D ) fixed and substantially equal to the resonant frequency (F R ); and
  • a second mode in which the switching circuit (208) is controlled by modifying the switching frequency (F D ) below the resonant frequency (F R ).
Convertisseur continu-continu (112) selon la revendication 1, dans lequel, dans le premier mode, le circuit de découpage (208) est commandé en modifiant une variable de commande (PHI).The DC-DC converter (112) of claim 1, wherein in the first mode the switching circuit (208) is controlled by modifying a control variable (PHI). Convertisseur continu-continu (112) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de commande (210) est conçu pour passer du premier mode au deuxième mode lorsque la variable de commande (PHI) atteint un seuil.The DC-DC converter (112) of claim 2, wherein the controller (210) is configured to transition from the first mode to the second mode when the control variable (PHI) reaches a threshold. Convertisseur continu-continu (112) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel, dans le deuxième mode, la variable de commande (PHI) est maintenue fixe.DC-DC converter (112) according to claim 2 or 3, wherein, in the second mode, the control variable (PHI) is kept fixed. Convertisseur continu-continu (112) selon les revendications 3 et 4, dans lequel, dans le deuxième mode, la variable de commande (PHI) est maintenue fixe à son seuil.DC-DC converter (112) according to claims 3 and 4, wherein, in the second mode, the control variable (PHI) is kept fixed at its threshold. Convertisseur continu-continu (112) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l’onduleur (202) comporte deux bras de commutation et dans lequel le premier mode est un mode de modulation de décalage de phase où la variable de commande (PHI) est un décalage de phase (PHI) entre les deux bras de commutation.A DC-DC converter (112) according to any one of claims 2 to 5, wherein the inverter (202) comprises two switching arms and wherein the first mode is a phase shift modulation mode where the control variable (PHI) is a phase shift (PHI) between the two switching arms. Convertisseur continu-continu (112) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel le dispositif de commande (210) est conçu pour passer du deuxième mode au premier mode lorsque la fréquence de découpage (FD) atteint sensiblement la fréquence de résonance (FR).A DC-DC converter (112) according to any one of claims 2 to 6, wherein the control device (210) is adapted to switch from the second mode to the first mode when the switching frequency (F D ) substantially reaches the resonant frequency (F R ). Engin de mobilité (100) comportant un convertisseur continu-continu (112) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.Mobility device (100) comprising a DC-DC converter (112) according to any one of claims 1 to 7. Procédé de commande d’un convertisseur continu-continu (112) entre une tension d’entrée (VIN) et une tension de sortie (VOUT), le convertisseur continu-continu (112) comportant : - un onduleur (202) conçu pour convertir la tension d’entrée (VIN) en une première tension intermédiaire (V1~) alternative, l’onduleur (202) comportant un circuit de découpage (208) ; - un circuit résonant (204) présentant une fréquence de résonance (FR), le circuit résonant (204) comportant un transformateur (T), ainsi qu’une capacité (C) et une inductance (L) en série avec une bobine primaire (P) du transformateur (T) et la première tension intermédiaire (V1~) ; et - un redresseur (206) connecté à une bobine secondaire (S) du transformateur (T) et conçu pour convertir une deuxième tension intermédiaire (V2~) alternative présente à la bobine secondaire (S) du transformateur (T) en la tension de sortie (VOUT) ; le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte, afin de maintenir la tension de sortie (VOUT) à une consigne (VOUT*) :
  • un premier mode de commande dans lequel le circuit de découpage (208) est commandé à une fréquence de découpage (FD) fixe et sensiblement égale à la fréquence de résonance (FR) ; et
  • un deuxième mode de commande dans lequel le circuit de découpage (208) est commandé en modifiant la fréquence de découpage (FD) sous la fréquence de résonance (FR).
A method of controlling a DC-DC converter (112) between an input voltage (VIN) and an output voltage (VOUT), the DC-DC converter (112) comprising: - an inverter (202) designed to convert the input voltage (VIN) into a first alternating intermediate voltage (V1~), the inverter (202) comprising a chopping circuit (208); - a resonant circuit (204) having a resonant frequency (FR), the resonant circuit (204) comprising a transformer (T), as well as a capacitance (C) and an inductance (L) in series with a primary coil (P) of the transformer (T) and the first intermediate voltage (V1~); and - a rectifier (206) connected to a secondary coil (S) of the transformer (T) and designed to convert a second alternating intermediate voltage (V2~) present at the secondary coil (S) of the transformer (T) into the output voltage (VOUT); the method being characterized in that it comprises, in order to maintain the output voltage (VOUT) to an instruction (VOUT*) :
  • a first control mode in which the chopping circuit (208) is controlled at a chopping frequency (F D ) fixed and substantially equal to the resonant frequency (F R ); and
  • a second control mode in which the switching circuit (208) is controlled by changing the switching frequency (F D ) below the resonant frequency (F R ).
Programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon la revendication 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.Computer program downloadable from a communications network and/or recorded on a computer-readable medium, characterized in that it comprises instructions for executing the steps of a method according to claim 9, when said program is executed on a computer.
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MUMTAHINA UMME ET AL: "PV module integrated LLC resonant converter with an extended input voltage range", 2017 AUSTRALASIAN UNIVERSITIES POWER ENGINEERING CONFERENCE (AUPEC), IEEE, 19 November 2017 (2017-11-19), pages 1 - 6, XP033316402, DOI: 10.1109/AUPEC.2017.8282477 *

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