FR2921210A1 - Forward chopping converter for energy distribution chain, has control unit controlling open and closed states of switches at chopping frequency, where voltages at terminals place diodes in conducting and blocked states, respectively - Google Patents

Forward chopping converter for energy distribution chain, has control unit controlling open and closed states of switches at chopping frequency, where voltages at terminals place diodes in conducting and blocked states, respectively Download PDF

Info

Publication number
FR2921210A1
FR2921210A1 FR0706462A FR0706462A FR2921210A1 FR 2921210 A1 FR2921210 A1 FR 2921210A1 FR 0706462 A FR0706462 A FR 0706462A FR 0706462 A FR0706462 A FR 0706462A FR 2921210 A1 FR2921210 A1 FR 2921210A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
transformer
converter
phase
primary
current
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.)
Granted
Application number
FR0706462A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2921210B1 (en
Inventor
Philippe Thomas
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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 Thales SA filed Critical Thales SA
Priority to FR0706462A priority Critical patent/FR2921210B1/en
Publication of FR2921210A1 publication Critical patent/FR2921210A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2921210B1 publication Critical patent/FR2921210B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H02M3/337Conversion 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 in push-pull configuration
    • H02M3/3376Conversion 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 in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • 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
    • H02M3/33538Conversion 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 of the forward type

Landscapes

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

Abstract

The converter has a main switch (I2) connected to an input terminal (A) and a free end of primary windings (E1, E2) of transformers (T1, T2), and a secondary switch (I1) connected to the main switch. An output circuit has secondary windings (S1, S2) respectively forming current rectifier circuits with rectifier diodes (D1, D2) to provide continuous current in a load (R). Voltages appearing in one direction at terminals of the windings (S1, S2) place the diodes in conducting and blocked states, respectively. A control unit controls open and closed states of the switches at chopping frequency.

Description

CONVERTISSEUR ELECTRIQUE A STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRICAL CONVERTER WITH ENERGY STORAGE

La présente invention concerne un convertisseur électrique à découpage, à stockage d'énergie, s'apparentant aux convertisseurs de 5 structure de type Forward à haut niveau d'intégration. The present invention relates to a switching power converter, energy storage, similar to high-integration Forward type structure converters.

Les chaînes de distribution d'énergie, et notamment celles massivement réparties, utilisent des convertisseurs à découpage intégrés. Les convertisseurs à découpage de l'état de l'art habituellement 10 utilisés, tels que les convertisseurs de type Forward ou Fly-back présente des inconvénients. Ils génèrent notamment des bruits important de commutation (quelques dizaines de MHz). En outre, ils ne présentent pas une intégration suffisante pour certaines applications actuelles. Energy distribution chains, and in particular those massively distributed, use integrated switching converters. State-of-the-art switching converters usually used, such as Forward or Flyback converters, have disadvantages. They generate in particular significant switching noise (a few tens of MHz). In addition, they do not have sufficient integration for some current applications.

15 Pour palier les inconvénients des convertisseurs de l'état de l'art, l'invention propose un convertisseur à découpage à une fréquence f comportant deux bornes d'entrée destinées à être connectées aux pôles d'une source de tension continue d'entrée de tension Ve, deux bornes de sortie pour fournir à une charge une puissance électrique sous une tension 20 continue de sortie Vs, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux transformateurs ayant chacun un enroulement primaire et un enroulement secondaire, un interrupteur principal, un interrupteur secondaire comportant chacun une entrée de commande pour mettre lesdits interrupteurs soit dans un état 25 ouvert, soit dans un état fermé, une capacité de maintien, une première et une deuxième diodes de redressement formant, - un circuit primaire à découpage comportant l'interrupteur principal connecté par une de ses extrémités à une des bornes d'entrée et par son autre extrémité à une des extrémités libres des deux enroulements primaires 30 en série avec la capacité de maintien connectée par son extrémité libre à l'autre borne d'entrée, l'interrupteur secondaire étant connecté par une de ses extrémités au point commun entre à l'interrupteur principal et les enroulements primaires en série des transformateurs et par son autre extrémité à l'extrémité de la capacité de maintien connectée à l'autre borne d'entrée, - un circuit secondaire comportant les deux enroulements secondaires des transformateurs formant chacun avec une respective diode de redressement un circuit de redressement de courant connecté aux bornes de sortie pour fournir un courant continu dans la charge, des tensions dans un sens aux bornes des enroulements secondaires mettant une des deux diodes de redressement à l'état passant, l'autre diode de redressement étant à l'état bloquée, des tensions dans l'autre sens aux bornes desdits enroulements secondaires inversant l'état desdites diodes, - des moyens de commande de l'état des interrupteurs à la fréquence f de découpage. In order to overcome the drawbacks of state-of-the-art converters, the invention proposes a switching converter at a frequency f having two input terminals intended to be connected to the poles of an input DC voltage source. voltage Ve, two output terminals for supplying a load with electrical power under a DC output voltage Vs, characterized in that it comprises at least two transformers each having a primary winding and a secondary winding, a main switch, a secondary switch each having a control input for putting said switches in an open state, or in a closed state, a holding capacitor, a first and a second rectifying diodes forming, - a switching primary circuit comprising the main switch connected by one of its ends to one of the input terminals and by its other end to one of the ends lib res of the two primary windings 30 in series with the holding capacity connected by its free end to the other input terminal, the secondary switch being connected by one of its ends to the common point between the main switch and the windings primary series of transformers and by its other end at the end of the holding capacity connected to the other input terminal, - a secondary circuit having the two secondary windings of the transformers each forming with a respective rectifying diode a circuit rectifier connected to the output terminals for supplying a direct current in the load, voltages in one direction across the secondary windings putting one of the two rectifying diodes in the on state, the other rectifying diode being in the blocked state, voltages in the other direction at the terminals of said secondary windings reversing the state of said diodes, control means of the state of the switches at the cutting frequency f.

Dans une réalisation, du convertisseur à découpage les moyens de commande sont des moyens électroniques configurés pour mettre simultanément, les deux interrupteurs principal et secondaire, pendant une première phase de durée T, l'un dans l'état ouvert, l'autre dans l'état fermé, puis pendant une deuxième phase suivante de durée (T- 'c) dans les états inverses, T étant une période de temps T= 1/f. In one embodiment of the switching converter, the control means are electronic means configured to simultaneously put the two main and secondary switches during a first phase of duration T, one in the open state, the other in the closed state, then during a second following phase of duration (T- 'c) in the inverse states, T being a period of time T = 1 / f.

Dans une autre réalisation, la première diode étant connectée par sa cathode à une extrémité de l'enroulement secondaire du premier transformateur, la deuxième diode est connectée par sa cathode à une extrémité de l'enroulement secondaire du second transformateur, les extrémités des enroulements connectées aux cathodes des diodes étant celles présentant un potentiel opposé, les anodes des deux diodes de redressement étant connectées à une des bornes de sortie du convertisseur, les deux autres extrémités libres des secondaires des transformateurs étant connectées à l'autre borne de sortie dudit convertisseur. In another embodiment, the first diode being connected by its cathode to one end of the secondary winding of the first transformer, the second diode is connected by its cathode to one end of the secondary winding of the second transformer, the ends of the connected windings. the cathodes of the diodes being those having an opposite potential, the anodes of the two rectifying diodes being connected to one of the output terminals of the converter, the two other free ends of the secondary of the transformers being connected to the other output terminal of said converter.

Dans une autre réalisation, le convertisseur en fonctionnement en régime établi, les transformateurs travaillent à courant magnétisant moyen nul. Un principal but de l'invention est de réaliser un convertisseur à 35 fort niveau d'integration. In another embodiment, the converter operating in steady state, the transformers work at zero average magnetizing current. A main object of the invention is to provide a converter with a high level of integration.

Un autre but est de diminuer le bruit de commutation du convertisseur et améliorer ainsi la compatibilité électromagnétique. Another aim is to reduce the switching noise of the converter and thus improve the electromagnetic compatibility.

L'invention sera mieux comprise par la description d'exemples de 5 réalisations de convertisseurs selon l'invention à l'aide de dessins indexés dans lesquels : - la figure 1 montre un exemple de réalisation d'un convertisseur à découpage selon l'invention ; - les figures 2a et 2b montrent respectivement les signaux de 10 commande du convertisseur de la figure 1 en fonction du temps. - la figure 3 montre une variante du convertisseur de la figure 1 ; - la figure 4a montre un schéma simplifié du convertisseur de la figure 1 pendant une première phase de fonctionnement ; - la figure 4b montre un schéma équivalent du convertisseur de la 15 figure 4a pendant cette première phase ; - la figure 5a montre un schéma simplifié du convertisseur de la figurel pendant une deuxième phase de fonctionnement suivant la première; - la figure 5b montre un schéma équivalent du convertisseur de la figure 5a pendant cette deuxième phase ; 20 - la figure 6 montre la loi de variation de la tension de sortie du convertisseur de la figure 1 en fonction du rapport cyclique des signaux de commande du convertisseur ; - la figure 7a montre la variation du courant primaire dans le convertisseur de la figure 1 ; 25 - la figure 7b montre la variation du courant secondaire dans le convertisseur de la figure 1 ; - les figures 8a et 8b rappellent les phases de commandes des interrupteurs du convertisseur de la figure 1. The invention will be better understood by the description of embodiments of embodiments of converters according to the invention with the aid of indexed drawings in which: FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a switching converter according to the invention ; FIGS. 2a and 2b respectively show the control signals of the converter of FIG. 1 as a function of time. FIG. 3 shows a variant of the converter of FIG. 1; FIG. 4a shows a simplified diagram of the converter of FIG. 1 during a first phase of operation; FIG. 4b shows an equivalent diagram of the converter of FIG. 4a during this first phase; - Figure 5a shows a simplified diagram of the figurel converter during a second phase of operation following the first; FIG. 5b shows an equivalent diagram of the converter of FIG. 5a during this second phase; FIG. 6 shows the law of variation of the output voltage of the converter of FIG. 1 as a function of the duty ratio of the control signals of the converter; FIG. 7a shows the variation of the primary current in the converter of FIG. 1; Figure 7b shows the variation of the secondary current in the converter of Figure 1; - Figures 8a and 8b recall the control phases of the switches of the converter of Figure 1.

30 La figure 1 montre un exemple de réalisation d'un convertisseur à découpage selon l'invention. Le convertisseur comporte, deux bornes d'entrée, une première borne d'entrée A et une seconde borne d'entrée B destinées à être connectées aux pôles d'une source de tension continue d'entrée Ve et deux 35 bornes de sortie C, D une première borne de sortie C et une seconde borne de sortie D pour alimenter une charge R sous une tension continue de sortie Vs. Le découpage de la tension d'entrée Ve est effectué par un circuit onduleur (ou circuit primaire) du convertisseur comportant un interrupteur électronique principal 12 un interrupteur électronique secondaire I1, deux transformateurs, un premier transformateur Ti un second transformateur T2 et une capacité de maintien C. Le premier transformateur T1 comporte un bobinage (ou enroulement) primaire El de n1 spires et un bobinage secondaire SI de n3 ~o spires. Le rapport de transformation m1 du premier transformateur Ti est donné par le rapport m1=n3/n1. Le deuxième transformateur T2 comporte un bobinage primaire E2 de n2 spires et un bobinage secondaire S2 de n4 spires. Le rapport de transformation m2 du second transformateur T2 est donné par le rapport 15 m2=n4/n2. L'interrupteur principal 12, l'enroulement primaire E1 du premier transformateur Ti, l'enroulement primaire E2 du second transformateur T2 et la capacité de maintien C forment un circuit série connecté entre les bornes d'entrée A et B. La borne libre de l'interrupteur principal est connectée sur la 20 première borne d'entrée A et la borne libre de la capacité de maintien C étant connectée à la seconde borne d'entré B. La tension de sortie Vs du convertisseur est obtenue par un circuit de sortie (ou circuit secondaire) comportant les enroulements secondaires Si, S2 des deux transformateurs Ti, T2 et deux diodes de redressement, 25 une première diode de redressement Dl connectée par sa cathode à une extrémité 2s de l'enroulement secondaire Si du premier transformateur et une deuxième diode de redressement D2 connectée par sa cathode à une extrémité 3s de l'enroulement secondaire S2 du second transformateur, les extrémités des enroulements secondaires Si, S2 connectées aux cathodes 30 des première et deuxième diodes étant celles présentant un potentiel opposé et, dans cet exemple de réalisation, les deux extrémités des enroulements secondaires les plus proches 2s, 3s. Les anodes des deux diodes de redressement Dl, D2 sont connectées ensemble à la deuxième borne D de sortie du convertisseur, les 35 deux autres extrémités libres l s, 4s des enroulements secondaires Si, S2 des transformateurs T1, T2 étant connectées à la première borne de sortie C du convertisseur. Le circuit de sortie comporte une capacité de filtrage Cf connectée entre les bornes C, D de sortie du convertisseur. Figure 1 shows an exemplary embodiment of a switching converter according to the invention. The converter comprises, two input terminals, a first input terminal A and a second input terminal B intended to be connected to the poles of an input DC voltage source Ve and two output terminals C, D a first output terminal C and a second output terminal D for supplying a load R under a DC output voltage Vs. The input voltage cutoff Ve is performed by an inverter circuit (or primary circuit) of the converter comprising a main electronic switch 12, a secondary electronic switch I1, two transformers, a first transformer T1, a second transformer T2 and a holding capacitor C. The first transformer T1 comprises a primary winding (or winding) El of n1 turns and a secondary winding S1 n3 ~ o turns. The transformation ratio m1 of the first transformer Ti is given by the ratio m1 = n3 / n1. The second transformer T2 comprises a primary winding E2 of n2 turns and a secondary winding S2 of n4 turns. The transformation ratio m2 of the second transformer T2 is given by the ratio 15 m2 = n4 / n2. The main switch 12, the primary winding E1 of the first transformer T1, the primary winding E2 of the second transformer T2 and the holding capacitor C form a series circuit connected between the input terminals A and B. The free terminal of the main switch is connected to the first input terminal A and the free terminal of the holding capacitor C being connected to the second input terminal B. The output voltage Vs of the converter is obtained by an output circuit (or secondary circuit) comprising the secondary windings Si, S2 of the two transformers Ti, T2 and two rectifying diodes, a first rectifying diode D1 connected by its cathode to an end 2s of the secondary winding Si of the first transformer and a second rectifying diode D2 connected by its cathode to one end 3s of the secondary winding S2 of the second transformer, the ends of the secondary windings Si, S2 connec The cathodes 30 of the first and second diodes are those having an opposite potential and, in this embodiment, both ends of the nearest secondary windings 2s, 3s. The anodes of the two rectifying diodes D1, D2 are connected together to the second output terminal D of the converter, the two other free ends 1s, 4s of the secondary windings Si, S2 of the transformers T1, T2 being connected to the first terminal of output C of the converter. The output circuit comprises a filtering capacitor Cf connected between the output terminals C, D of the converter.

Un dispositif de commande non représenté sur les figures fournit des signaux de commandé Cdl1, Cd12 des respectifs interrupteurs I1, 12 pour les mettre, soit dans un état ouvert, soit dans un état fermé selon un premier et un second cycle de commande formant une période de commande du convertisseur de durée T. A cet effet, l'interrupteur principal 12 et l'interrupteur secondaire I1 comportent chacun une entrée de commande (non représentées sur les figures). L'entrée de commande de l'interrupteur secondaire I1 reçoit le signal de commande Cdl, l'entrée de commande de l'interrupteur principal 12 recevant le signal de commande Cd2. Les figures 2a et 2b montrent les signaux de commande CdI1 et CdI2 des interrupteurs du convertisseur de la figure 1 en fonction du temps t. La commande du convertisseur est effectue à la fréquence de découpage f de période T = 1/f. En se référant aux figures 2a et 2b, entre un temps tO et un temps l'interrupteur secondaire 11 est commandé pour être fermé (état 1 sur la 20 figure 2a), l'interrupteur principal 12 étant, pendant ce même laps de temps, dans l'état complémentaire, soit ouvert (état 0 sur la figure 2b). Au temps jusqu'au temps T correspondant à une période de découpage du convertisseur, les états des interrupteurs sont inversés, l'interrupteur principal 12 étant commandé pour être fermé (état 1 sur la 25 figure 2b), l'interrupteur secondaire Il étant commandé pour être ouvert (état 0 sur la figure 2a). La fonction des interrupteurs est habituellement réalisée par des transistors à effet de champ, l'entrée de commande étant la porte G du transistor. 30 La figure 3 montre une variante du convertisseur de la figure 1. Le convertisseur de la figure 3 comporte à la place de la capacité de maintien C, un pont capacitif comportant deux capacités Cl, C2 en série connectées entre les bornes d'entrée A et B, le point commun entre les deux capacités étant connecté à la borne libre 4p des enroulements primaires en 35 série, des deux transformateurs T1, T2. A control device not shown in the figures provides control signals Cdl1, Cd12 of the respective switches I1, 12 to put them either in an open state or in a closed state according to a first and a second control cycle forming a period For this purpose, the main switch 12 and the secondary switch I1 each have a control input (not shown in the figures). The control input of the secondary switch I1 receives the control signal Cd1, the control input of the main switch 12 receiving the control signal Cd2. FIGS. 2a and 2b show the control signals CdI1 and CdI2 of the switches of the converter of FIG. 1 as a function of time t. The control of the converter is performed at the switching frequency f of period T = 1 / f. With reference to FIGS. 2a and 2b, between a time t0 and a time the secondary switch 11 is controlled to be closed (state 1 in FIG. 2a), the main switch 12 being, during the same period of time, in the complementary state, be open (state 0 in Figure 2b). At the time up to the time T corresponding to a switching period of the converter, the states of the switches are reversed, the main switch 12 being controlled to be closed (state 1 in FIG. 2b), the secondary switch 11 being controlled to be open (state 0 in Figure 2a). The function of the switches is usually performed by field effect transistors, the control input being the gate G of the transistor. FIG. 3 shows a variant of the converter of FIG. 1. The converter of FIG. 3 comprises, in place of the holding capacitor C, a capacitive bridge comprising two capacitors C1, C2 in series connected between the input terminals A. and B, the common point between the two capacitors being connected to the free terminal 4p of the primary windings in series, of the two transformers T1, T2.

Nous allons par la suite décrire le fonctionnement du convertisseur de la figure 1 plus simple, selon l'invention, lors des cycles de commande des interrupteurs principal 12, et secondaire I1 à l'aide de diagrammes de tensions et courants dans les différents éléments du convertisseur. A cet effet, les paramètres suivants définissent les caractéristiques des transformateurs Ti et T2 : n1 : nombre de spires du primaire du premier transformateur Ti, 10 n2 : nombre de spires du primaire du deuxième transformateur T2, n3 : nombre de spires du secondaire du premier transformateur Ti, n4 : nombre de spires du secondaire du deuxième transformateur T2, 15 m1 = n3/n1 : rapport de transformation du premier transformateur T1, m2 = n4/n2: rapport de transformation du deuxième transformateur T2, Ti : premier transformateur, 20 T2 : deuxième transformateur Et des paramètres de fonctionnement du circuit soit : Is : courant délivré par le convertisseur, Im1 : courant magnétisant dans le premier transformateur Ti vu du 25 primaire du transformateur, Im2 : courant magnétisant dans le deuxième transformateur T2 vu du primaire du transformateur, VL1 tension aux bornes du primaire E1 du premier transformateur Ti, 30 VL2 tension aux bornes du primaire E2 du second transformateur T2, VL3 tension aux bornes du secondaire Si du premier transformateur Ti, VL4 tension aux bornes du secondaire S2 du second 35 transformateur Ti, Vc : tension aux bornes de la capacité de maintien C du convertisseur, T : période de la fréquence f de découpage du convertisseur, soit T=1/ f Pour la description qui suit, nous considérerons que la charge du condensateur de maintien C est constante ce qui limite les circuits étudiés pendant les différentes phases de fonctionnement à des circuits du premier ordre alors qu'en réalité il s'agit de circuits résonnants du deuxième ordre ( type LC ). We will then describe the operation of the converter of Figure 1 simpler, according to the invention, during the control cycles of the main switch 12, and secondary I1 using diagrams of voltages and currents in the various elements of the converter. For this purpose, the following parameters define the characteristics of the transformers Ti and T2: n1: number of turns of the primary of the first transformer Ti, 10 n2: number of turns of the primary of the second transformer T2, n3: number of turns of the secondary of the first transformer Ti, n4: number of turns of the secondary of the second transformer T2, 15 m1 = n3 / n1: transformation ratio of the first transformer T1, m2 = n4 / n2: transformation ratio of the second transformer T2, Ti: first transformer, 20 T2: second transformer And operating parameters of the circuit is: Is: current delivered by the converter, Im1: magnetizing current in the first transformer Ti seen from the primary of the transformer, Im2: magnetizing current in the second transformer T2 seen from the primary of transformer, VL1 voltage across the primary E1 of the first transformer Ti, 30 VL2 voltage across the primary E2 of the second transformer T2, VL3 voltage across the secondary If the first transformer T1, VL4 voltage across the secondary S2 of the second transformer Ti, Vc: voltage across the holding capacitor C of the converter, T: period of the frequency f of cutting of the converter, ie T = 1 / f For the description that follows, we will consider that the charge of the holding capacitor C is constant which limits the circuits studied during the different operating phases to first order circuits while in the reality is second order resonant circuits (LC type).

La figure 4a montre un schéma simplifié du convertisseur de la figure 3 pendant une première phase de fonctionnement, entre les temps tO et T (voir figures 2a et 2b). FIG. 4a shows a simplified diagram of the converter of FIG. 3 during a first phase of operation, between times t0 and T (see FIGS. 2a and 2b).

La figure 4b montre un schéma équivalent du convertisseur de la figure 4a pendant cette première phase. Dans la première phase, l'interrupteur secondaire 11 est commandé pour être fermé (état 1) et l'interrupteur principal 12 pour être ouvert (état 0). Les tensions VL3, VL4 apparaissant dans un sens aux bornes des secondaires S1, S2 des transformateurs Ti, T2 produisent le blocage de la première diode D1 et la conduction de la deuxième diode D2. Le deuxième transformateur T2 fourni un courant dans la charge R connectée aux bornes de sortie C, D. La tension VL2 appliquée aux bornes de la self L2 du primaire du 25 deuxième transformateur T2 est la tension de sortie Vs ramenée au primaire E2 du deuxième transformateur T2. Le convertisseur de la figure 4a, pendant la première phase, se présente sous la forme d'un circuit primaire fermé comportant les selfs L1, L2 des deux transformateurs et la capacité de maintien C en série, sous la 30 tension Vc Le circuit de sortie du convertisseur, dans cette première phase, comporte l'enroulement secondaire S2 du deuxième transformateur en série avec la deuxième diode de redressement D2. Le premier transformateur Ti se comporte, pendant cette première 35 phase, comme une simple self L1 self assimilable à une self Forward 8 ramenée au primaire du premier transformateur Ti et par conséquent c'est la self L1 qui fixe la variation du courant primaire ip(t) dans le circuit primaire. La figure 4b montre un schéma équivalent du circuit de la figure 4a pendant cette première phase, comportant un circuit fermé avec les deux selfs L1 et L2 en série avec la capacité de maintien C parcouru par le courant primaire Ip. Un transformateur M2 de rapport de transformation m2 connecté aux bornes de la self primaire L2 du deuxième transformateur T2 représente la transformation de la tension de sortie Vs en tension VL2 aux bornes de la self primaire L2 du deuxième transformateur T2. Figure 4b shows an equivalent diagram of the converter of Figure 4a during this first phase. In the first phase, the secondary switch 11 is controlled to be closed (state 1) and the main switch 12 to be open (state 0). The voltages VL3, VL4 appearing in one direction across the secondary S1, S2 of the transformers T1, T2 produce the blocking of the first diode D1 and the conduction of the second diode D2. The second transformer T2 supplies a current in the load R connected to the output terminals C, D. The voltage VL2 applied across the inductor L2 of the primary of the second transformer T2 is the output voltage Vs brought back to the primary E2 of the second transformer. T2. The converter of FIG. 4a, during the first phase, is in the form of a closed primary circuit comprising the inductors L1, L2 of the two transformers and the holding capacitance C in series, under the voltage Vc. The output circuit of the converter, in this first phase, comprises the secondary winding S2 of the second transformer in series with the second rectifying diode D2. The first transformer Ti, during this first phase, behaves like a simple self-inducting choke L1 that is comparable to a self-forwarding bus 8 brought back to the primary of the first transformer Ti and consequently it is the self-inductance L1 which sets the variation of the primary current ip ( t) in the primary circuit. FIG. 4b shows an equivalent diagram of the circuit of FIG. 4a during this first phase, comprising a closed circuit with the two inductors L1 and L2 in series with the holding capacitor C traversed by the primary current Ip. An M2 transform ratio transformer M2 connected across the primary inductor L2 of the second transformer T2 represents the transformation of the output voltage Vs into voltage VL2 across the primary inductor L2 of the second transformer T2.

La capacité de maintien C est choisie suffisamment grande pour que la fréquence de résonance fo du circuit primaire soit inférieure à la fréquence f de découpage du convertisseur. fo = 1 ù f 2•'r• 1•C la variation Aip du courant primaire ip (pour 0 _< t z) s'écrit : Aip Vc-m2•Vs = - 20 La variation Aim2 du courant magnétisant im2 dans la self magnétisante du deuxième transformateur T2 (self L2) (pour 0 _< t ≤r ) s'écrit : m2•Vs Aim2 = ù L2 Sachant que : Aip = Aim2 Ais m2 The holding capacitance C is chosen to be large enough so that the resonant frequency fo of the primary circuit is less than the switching frequency of the converter. fo = 1 ù f 2 • r • 1 • C the variation Aip of the primary current ip (for 0 _ <tz) is written: Aip Vc-m2 • Vs = - 20 The variation Aim2 of the magnetising current im2 in the self magnetising of the second transformer T2 (self L2) (for 0 _ <t ≤r) is written: m2 • Vs Aim2 = ù L2 Knowing that: Aip = Aim2 Ais m2

Nous obtenons : L1 25 30 Ais Vc - m2 • Vs m2 • Vs 9 z m2 L1 L2 Dis > 0, le courant croit m2 5 We obtain: L1 25 30 Ais Vc - m2 • Vs m2 • Vs 9 z m2 L1 L2 Dis> 0, the current increases m2 5

La figure 5a montre un schéma simplifié du convertisseur de la figure 1 pendant une deuxième phase de fonctionnement du convertisseur suivant la première entre des temps t à T. 10 La figure 5b montre un schéma équivalent du convertisseur de la figure 5a pendant cette deuxième phase. FIG. 5a shows a simplified diagram of the converter of FIG. 1 during a second phase of operation of the converter according to the first between times t to T. FIG. 5b shows an equivalent diagram of the converter of FIG. 5a during this second phase.

Dans la deuxième phase, l'interrupteur secondaire I1 est ouvert (état 0) et l'interrupteur principal 12 est fermé (état 1). Les tensions VL3, VL4, 15 apparaissant dans un sens contraire à celui de la première phase, aux bornes des secondaires SI, S2 des deux transformateurs Ti, T2 produisent le blocage de la deuxième diode D2 et la conduction de la première diode D1. Le premier transformateur T1 fourni un courant dans la charge R connectée aux bornes de sortie C, D. 20 La self L1 redevient un transformateur et le deuxième transformateur T2 se comporte comme une self L2. Le courant magnétisant dans le deuxième transformateur T2 est inversé comme pour un convertisseur à clamp actif. La tension appliquée aux bornes de la self L1 est la tension Vs 25 ramenée au primaire SI du premier transformateur Ti. Pendant cette deuxième phase, c'est la self L2 du deuxième transformateur T2 qui fixe l'évolution du courant primaire ip(t). Le convertisseur de la figure 5a, pendant la deuxième phase, se présente sous la forme d'un circuit primaire fermé comportant les selfs L1, 30 L2, la capacité de maintien C sous la tension Vc et un générateur E1 de tension d'entrée Ve en série. Le circuit de sortie du convertisseur, dans cette deuxième phase, comporte l'enroulement secondaire SI du premier transformateur Ti en série avec la première diode de redressement D1. In the second phase, the secondary switch I1 is open (state 0) and the main switch 12 is closed (state 1). The voltages VL3, VL4, 15 appearing in a direction opposite to that of the first phase, across the secondary S1, S2 of the two transformers T1, T2 produce the blocking of the second diode D2 and the conduction of the first diode D1. The first transformer T1 supplies a current in the load R connected to the output terminals C, D. The inductor L1 again becomes a transformer and the second transformer T2 behaves like a choke L2. The magnetizing current in the second transformer T2 is reversed as for an active clamp converter. The voltage applied across the inductor L1 is the voltage Vs brought back to the primary SI of the first transformer Ti. During this second phase, it is the self L2 of the second transformer T2 which sets the evolution of the primary current ip (t). The converter of FIG. 5a, during the second phase, is in the form of a closed primary circuit comprising the inductors L1, L2, the holding capacitor C under the voltage Vc and a generator E1 of the input voltage Ve serial. The output circuit of the converter, in this second phase, comprises the secondary winding SI of the first transformer Ti in series with the first rectifying diode D1.

Le deuxième transformateur T2 se comporte, pendant cette deuxième phase, comme une simple self L2 self assimilable à une self Forward ramenée au primaire du deuxième transformateur T2 et par conséquent c'est la self L2 qui fixe la variation du courant primaire ip(t). The second transformer T2 behaves, during this second phase, as a simple self L2 self equivalent to a self forward brought back to the primary of the second transformer T2 and therefore it is the self L2 which sets the variation of the primary current ip (t) .

La figure 5b représente un schéma équivalent du circuit de la figure 5a pendant cette deuxième phase, comportant un circuit fermé avec les deux selfs L1 et L2 et un générateur E2 de tension Ve-Vc en série. Un transformateur M1 de rapport de transformation m1 connecté aux bornes de la self primaire du premier transformateur Ti représente la transformation de la tension de sortie Vs en tension VL1 aux bornes de la self primaire L1 du premier transformateur T1. La capacité de maintien C est suffisamment grande pour que la fréquence de résonance fo du circuit primaire soit inférieure à la fréquence f de découpage. fo= 1 f 2•~c•'?•C FIG. 5b represents an equivalent diagram of the circuit of FIG. 5a during this second phase, comprising a closed circuit with the two inductors L1 and L2 and a generator E2 of voltage Ve-Vc in series. A transformation ratio transformer M1 connected to the terminals of the primary inductor of the first transformer T1 represents the transformation of the output voltage Vs into voltage VL1 across the primary inductor L1 of the first transformer T1. The holding capacitance C is large enough for the resonant frequency fo of the primary circuit to be smaller than the switching frequency f. fo = 1 f 2 • ~ c • '• • C

la variation Aip du courant primaire ip (pour r <_ t T 0 ) s'écrit : Aip _ Ve - Vc - ml•Vs T ûz L2 the variation Aip of the primary current ip (for r <_ t T 0) is written: Aip _ Ve - Vc - ml • Vs T ûz L2

La variation Aim1 du courant magnétisant im1 dans la self magnétisante de Ti (self L1) (pour z 5 t T ) s'écrit : The variation Aim1 of the magnetising current im1 in the magnetising self of Ti (self L1) (for z 5 t T) is written:

mi•Vs Diml = L1 (T ù T) Sachant que : Aip = Aiml Ais ml Nous obtenons : 25 30 • (T ù Ais m2 Ve - Vc - ml•Vs ml•Vs L2 L1 Ais < 0, le courant décroît Dans cette deuxième phase, le courant primaire ip décroît et s'inverse. ~o Un principal objectif du convertisseur selon l'invention est de travailler à courant magnétisant moyen nul dans les selfs des transformateurs Ti, T2. En fonctionnement du convertisseur en régime établi, des deux phases de fonctionnement peut être déduit : 15 - pendant la première phase de fonctionnement du convertisseur pour 0< t< r, la valeur absolue de la variation Aip du courant ip dans le circuit primaire doit être égale à la valeur absolue de la variation Aim1 du courant magnétisant im1 du premier transformateur Ti et, - pendant la deuxième phase de fonctionnement du convertisseur 20 pour T< t< T, la valeur absolue de la variation Aip du courant dans le circuit primaire doit être Soit exprime de la variation Aim2 du courant magnétisant im2 égale à la valeur absolue T2. du deuxième transformateur : sous forme d'équations 25 Aip I (première phase) = Aim1 I (deuxième phase) (1) Aim2 I (première phase) = Aip I (deuxième phase) (2) Pour simplifier les expressions par la suite, nous considérons les égalités suivantes : 30 - rapport de transformations m identiques pour les deux transformateurs Ti et T2, soit m1 = m2 = m - valeurs identiques des selfs des deux transformateurs , soit : L1 =L2 - pour la durée des phases on posera : m2 12 i = d.T • • • ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• this second phase, the primary current ip decreases and is reversed. ~ o A main objective of the converter according to the invention is to work with zero average magnetizing current in the inductors of transformers Ti, T2 In operation of the converter in steady state, of the two phases of operation can be deduced: during the first phase of operation of the converter for 0 <t <r, the absolute value of the variation Aip of the current ip in the primary circuit must be equal to the absolute value of the variation Aim1 of the magnetizing current im1 of the first transformer Ti and, during the second operating phase of the converter 20 for T <t <T, the absolute value of the variation Aip of the current in the primary circuit must be expressed as the variation Aim2 of the magnetized current nt im2 equal to the absolute value T2. of the second transformer: in the form of equations 25 Aip I (first phase) = Aim1 I (second phase) (1) Aim2 I (first phase) = Aip I (second phase) (2) To simplify the expressions later, we consider the following equalities: ratio of transformations m identical for the two transformers Ti and T2, ie m1 = m2 = m - identical values of the inductors of the two transformers, ie: L1 = L2 - for the duration of the phases we will ask: m2 12 i = dT

d étant le rapport cyclique d'un signal de commande pendant la période de durée T. d being the duty cycle of a control signal during the duration period T.

En partant de l'équation (1) nous obtenons : ml • Vs Vc-m2• Vs L1 (T ~) = L1 • z soit : Vc=ml•Vs (3) d En partant de l'équation (2) nous obtenons : m2•Vs Ve-Vc-ml Vs • (T -7-) soit : L2 L2 Vs=(VeùVc)• 1 ù d (4) m 20 II peut être déduit des expressions (3) et (4) : Vs= Ve•d•(1ûd) (5) m en utilisant l'équation (5) l'équation (3) devient : Vc=Ve•(1--d) On peut alors déduire la tension Vc maximum soit Vcmax aux bornes de la capacité de maintien C: Vcmax =Ve 15 25 30 La figure 6 montre la loi de variation de la tension de sortie Vs du convertisseur de la figure 1 (ou le produit m.Ve) en fonction du rapport cyclique d. On constate sur la figure 6 que la tension de sortie Vs, pour un 5 rapport m et une tension d'entrée Ve déterminée passe par un maximum pour d=0,5. Starting from equation (1) we obtain: ml • Vs Vc-m2 • Vs L1 (T ~) = L1 • z ie: Vc = ml • Vs (3) d Starting from equation (2) we get: m2 • Vs Ve-Vc-ml Vs • (T -7-) that is: L2 L2 Vs = (VeùVc) • 1 ù d (4) m It can be deduced from expressions (3) and (4): Vs = Ve • d • (1ûd) (5) m using equation (5) equation (3) becomes: Vc = Ve • (1 - d) We can then deduce the maximum voltage Vc, ie Vcmax at FIG. 6 shows the law of variation of the output voltage Vs of the converter of FIG. 1 (or the product m.Ve) as a function of the duty cycle d. It can be seen in FIG. 6 that the output voltage Vs for a ratio m and a determined input voltage Ve goes through a maximum for d = 0.5.

Si on souhaite une régulation de la tension de sortie Vs constante en fonction d'une tension d'entrée Ve variable, le rapport de transformation m 10 des transformateurs devra être déterminé en fonction de la tension d'entrée minimum Vemin appliquée à l'entré du convertisseur pour un rapport cyclique maximum dmax soit : Vs dmax. V emin If it is desired to regulate the output voltage Vs constant as a function of a variable input voltage Ve, the transformation ratio m 10 of the transformers will have to be determined as a function of the minimum input voltage Vemin applied to the input of the converter for a maximum duty cycle dmax is: Vs dmax. V emin

Le rapport cyclique maximum, dmax, correspond à la tension d'entrée Vemin. The maximum duty cycle, dmax, corresponds to the Vemin input voltage.

La figure 7a montre la variation du courant primaire dans le 20 convertisseur de la figure 1 et la figure 7b montre la variation du courant secondaire dans le convertisseur de la figure 1. Les figures 8a et 8b rappellent les phases de commandes des interrupteurs principal 12 et secondaire 11 du convertisseur de la figure 1. FIG. 7a shows the variation of the primary current in the converter of FIG. 1 and FIG. 7b shows the variation of the secondary current in the converter of FIG. 1. FIGS. 8a and 8b recall the control phases of the main switches 12 and secondary 11 of the converter of FIG.

25 Pendant la première phase, entre les temps t=0 et t=-r, l'interrupteur secondaire 11 est fermé et l'interrupteur principal 12 est ouvert. Le courant primaire ip croît de Aim2 puis décroît brusquement au moment de l'inversion de commande des interrupteurs 11, 12, puis, pendant la deuxième phase entre les temps t=i, et t=T décroît, en s'inversant de signe, 30 de Aim1, puis le cycle recommence. Le courant is en sortie du convertisseur varie au tour d'une valeur moyenne avec une ondulation de Ais. During the first phase, between the times t = 0 and t = -r, the secondary switch 11 is closed and the main switch 12 is open. The primary current ip increases by Aim2 then decreases abruptly at the moment of the control reversal of the switches 11, 12, then, during the second phase between the times t = i, and t = T decreases, reversing with sign, 30 of Aim1, then the cycle starts again. The current is at the output of the converter varies around a mean value with a ripple of Ais.

Par la suite est expliqué la recherche du point de fonctionnement 35 du convertisseur pour une variation du courant de sortie Ais =0 : m 15 par: Le courant vu du primaire, pendant la première phase est donnée Ais = Aip-Aim2 ou Dis= Vc - m•Vs ûm•Vs L L Ais = 0 pour Vc-2.m.Vs =0 m•Vs d -2•m•Vs=0 d'ou : d=1/2 ce qui correspond à Ve minimum. Subsequently is explained the search of the operating point of the converter for a variation of the output current Ais = 0: m 15 by: The current seen from the primary, during the first phase is given Ais = Aip-Aim2 or Dis = Vc - m • Vs ûm • Vs LL Ais = 0 for Vc-2.m.Vs = 0 m • Vs d -2 • m • Vs = 0 from or: d = 1/2 which corresponds to minimum Ve.

La topologie de convertisseur décrit, selon l'invention, est assimilable à un convertisseur à résonance en pont, à récupération 15 d'énergie. L'originalité de cette structure réside, entre autre, dans le fait que l'inductance Forward, normalement située au secondaire du transformateur, est ramenée au primaire. Cette inductance est en réalité un transformateur, qui en phase de restitution (interrupteur principal 12 fermé) permet de récupérer l'énergie stockée pendant la phase Forward (comme le fait la self 20 dans un Forward de l'état de l'art). La tension de maintien Vc (ou clamp en langue anglaise) est notablement réduite (d'un facteur 2) et les pertes en commutation deviennent négligeables. Un autre avantage du convertisseur selon l'invention est que la tension apparaissant aux bornes du primaire de chacun des transformateurs 25 T1, T2 est une tension réduite de valeur m.Vs en outre le courant magnétisant moyen est nul centré sur un courant nul et symétrique. L'énergie stockée et l'amplitude du courant magnétisant sont donc plus faible que dans les convertisseurs de l'état de l'art et par conséquent le volume du transformateur peut être réduit.The converter topology described according to the invention is comparable to a bridge resonance converter, energy recovery. The originality of this structure lies, among other things, in the fact that the Forward inductance, normally located at the secondary of the transformer, is brought back to the primary. This inductor is actually a transformer, which in the restitution phase (main switch 12 closed) can recover the energy stored during the Forward phase (as does the self in a Forward 20 state of the art). The holding voltage Vc (or clamp in English) is significantly reduced (by a factor of 2) and the switching losses become negligible. Another advantage of the converter according to the invention is that the voltage appearing across the primary of each of the transformers T1, T2 is a reduced voltage value m.Vs furthermore the average magnetizing current is zero centered on a zero current and symmetrical . The stored energy and the amplitude of the magnetizing current are therefore lower than in state-of-the-art converters and consequently the volume of the transformer can be reduced.

30 Lorsqu'un des transformateurs fournit un courant en sortie, l'autre transformateur fonctionne en self, dans les mêmes conditions qu'une inductance Forward. Le transformateur supporte une tension Ve-m.Vs au lieu de Ve/m-Vs avec cependant un courant notablement réduit d'un facteur de transformation m.When one of the transformers supplies an output current, the other transformer operates in self, under the same conditions as a Forward inductance. The transformer supports a voltage Ve-m.Vs instead of Ve / m-Vs with however a significantly reduced current of a transformation factor m.

10 Dans le cas d'un convertisseur abaisseur, selon l'invention, et en cas de fort courant de sortie, le bobinage des transformateurs ne sont pas dimensionnés en fonction des pertes dans le cuivre des enroulements, comme dans le cas d'un convertisseur Forward de l'état de l'art, mais seulement en fonction de l'énergie stockée dans le circuit magnétique. Le fonctionnement du convertisseur en commutation douce est facilité par la faible amplitude des tensions aux bornes des interrupteurs comprise entre Ovolt et la tension d'entrée Ve. La tenue en tension des interrupteurs et de la capacité de maintien C est plus faible que dans les convertisseurs à clamps actifs. La structure à deux transformateurs selon l'invention, est bien adapté pour la réalisation de convertisseurs monotension avec fort courant de sortie.15 In the case of a step-down converter according to the invention, and in the case of a high output current, the winding of the transformers are not dimensioned as a function of the losses in the copper of the windings, as in the case of a converter. Forward of the state of the art, but only according to the energy stored in the magnetic circuit. The operation of the converter in soft switching is facilitated by the low amplitude of the voltages across the switches between Ovolt and the input voltage Ve. The voltage resistance of the switches and the holding capacitance C is lower than in the active clamp converters. The structure with two transformers according to the invention is well suited for producing single-voltage converters with high output current.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Convertisseur à découpage à une fréquence f comportant deux bornes d'entrée (A, B) destinées à être connectées aux pôles d'une source de tension continue d'entrée de tension Ve, deux bornes de sortie (C, D) pour fournir à une charge (R) une puissance électrique sous une tension continue de sortie Vs, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux transformateurs (Ti, T2) ayant chacun un enroulement primaire (El, E2) et un enroulement secondaire (SI, S2), un interrupteur principal (12), un interrupteur secondaire (I1) comportant chacun une entrée de commande pour mettre lesdits interrupteurs soit dans un état ouvert, soit dans un état fermé, une capacité de maintien (C), une première (Dl) et une deuxième (D2) diodes de redressement formant, - un circuit primaire à découpage comportant l'interrupteur principal 12 connecté par une de ses extrémités à une des bornes d'entrée et par son autre extrémité à une des extrémités libres des deux enroulements primaires (El, E2) en série avec la capacité de maintien (C) connectée par son extrémité libre à l'autre borne d'entrée, l'interrupteur secondaire (I1) étant connecté par une de ses extrémités au point commun entre à l'interrupteur principal (12) et les enroulements primaires en série des transformateurs et par son autre extrémité à l'extrémité de la capacité de maintien (C) connectée à l'autre borne d'entrée, - un circuit secondaire comportant les deux enroulements secondaires (Si, S2) des transformateurs formant chacun avec une respective diode (D1, D2) de redressement un circuit de redressement de courant connecté aux bornes de sortie (C, D) pour fournir un courant continu dans la charge (R), des tensions (VL3, VL4) dans un sens aux bornes des enroulements secondaires (SI, S2) mettant une des deux diodes de redressement à l'état passant, l'autre diode de redressement étant à l'état bloquée, des tensions dans l'autre sens aux bornes desdits enroulements secondaires inversant l'état desdites diodes, - des moyens de commande de l'état des interrupteurs à la fréquence f de découpage. 1. Switching converter at a frequency f having two input terminals (A, B) intended to be connected to the poles of a voltage input DC voltage source Ve, two output terminals (C, D) for supplying a load (R) with an electric power under a DC output voltage Vs, characterized in that it comprises at least two transformers (T1, T2) each having a primary winding (El, E2) and a secondary winding (SI , S2), a main switch (12), a secondary switch (I1) each having a control input for putting said switches in an open state, or in a closed state, a holding capacity (C), a first ( D1) and a second (D2) rectifying diode forming - a switching primary circuit having the main switch 12 connected at one of its ends to one of the input terminals and at its other end to one of the free ends of the two windings imaires (E1, E2) in series with the holding capacitance (C) connected by its free end to the other input terminal, the secondary switch (I1) being connected by one of its ends to the common point between main switch (12) and the primary windings in series of the transformers and at its other end at the end of the holding capacitance (C) connected to the other input terminal, - a secondary circuit comprising the two secondary windings (Si, S2) transformers each forming with a respective rectification diode (D1, D2) a current rectifying circuit connected to the output terminals (C, D) for supplying a direct current in the load (R), voltages (VL3, VL4) in one direction at the terminals of the secondary windings (SI, S2) putting one of the two rectifying diodes in the on state, the other rectifying diode being in the locked state, voltages in the other sense at the terminals of said dry windings transforming the state of said diodes, - control means of the state of the switches at the cutting frequency f. 2. Convertisseur à découpage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande sont des moyens électroniques configurés pour mettre simultanément, les deux interrupteurs principal (12) et secondaire (I1), pendant une première phase de durée z, l'un dans l'état ouvert, l'autre dans l'état fermé, puis pendant une deuxième phase suivante de durée (T- T) dans les états inverses, T étant une période de temps T= 1/f. 2. Switching converter according to claim 1, characterized in that the control means are electronic means configured to simultaneously put the two main switches (12) and secondary (I1) during a first phase of duration z, the one in the open state, the other in the closed state, and then during a second subsequent phase of duration (T-T) in the inverse states, T being a period of time T = 1 / f. 3. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première diode (D1) étant connectée par sa cathode à une extrémité 2s de l'enroulement secondaire (Si) du premier transformateur (Ti), la deuxième diode (D2) est connectée par sa cathode à une extrémité 3s de l'enroulement secondaire (S2) du second transformateur, les extrémités des enroulements connectées aux cathodes des diodes étant celles présentant un potentiel opposé (2s, 3s), les anodes des deux diodes de redressement étant connectées à une des bornes de sortie du convertisseur (C), les deux autres extrémités libres (1s, 4s) des secondaires des transformateurs étant connectées à l'autre borne de sortie dudit convertisseur (D). 3. Switching converter according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first diode (D1) being connected by its cathode to an end 2s of the secondary winding (Si) of the first transformer (Ti), the second diode (D2) is connected by its cathode to one end 3s of the secondary winding (S2) of the second transformer, the ends of the windings connected to the cathodes of the diodes being those having an opposite potential (2s, 3s), the anodes of the two rectifying diodes being connected to one of the output terminals of the converter (C), the two other free ends (1s, 4s) of the secondary of the transformers being connected to the other output terminal of said converter (D). 4. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'en fonctionnement en régime établi, les transformateurs Ti, T2 travaillent à courant magnétisant moyen nul, im1 étant le courant magnétisant dans le premier transformateur Ti, im2 étant le courant magnétisant dans le deuxième transformateur T2, 4. Switching converter according to one of claims 1 to 3 characterized in that in steady state operation, transformers Ti, T2 work at zero average magnetizing current, im1 being the magnetizing current in the first transformer Ti, im2 being the magnetizing current in the second transformer T2, 5. Convertisseur à découpage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en fonctionnement en régime établi : - pendant la première phase de fonctionnement du convertisseur pour 0< t< r, la valeur absolue de la variation Aip du courant ip dans le circuit primaire doit être égale à la valeur absolue de la variation Aim1 du courant magnétisant im1 du premier transformateur (Ti) et,-- pendant la deuxième phase de fonctionnement du convertisseur pour •r< t< T, la valeur absolue de la variation Aip du courant dans le circuit primaire doit être égale à la valeur absolue de la variation Aim2 du courant magnétisant im2 du deuxième transformateur (T2). soit exprimé sous forme d'équations : I Aip I (première phase) = Aim1 1 (deuxième phase) (1) Aim2 1 (première phase) = Aip 1 (deuxième phase) (2) 10 5. Switching converter according to claim 4, characterized in that in steady-state operation: during the first phase of operation of the converter for 0 <t <r, the absolute value of the variation Aip of the current ip in the circuit primary must be equal to the absolute value of the variation Aim1 of the magnetising current im1 of the first transformer (Ti) and, during the second phase of operation of the converter for • r <t <T, the absolute value of the variation Aip of the current in the primary circuit must be equal to the absolute value of the variation Aim2 of the magnetising current im2 of the second transformer (T2). expressed as equations: I Aip I (first phase) = Aim1 1 (second phase) (1) Aim2 1 (first phase) = Aip 1 (second phase) (2) 10 6. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que, le rapport de transformations m et les valeurs des selfs L1, L2 des deux transformateurs T1, T2 étant identiques soit m1 = m2 = m 15 et LI =L2 =L la durée de la première phase étant exprimée par : = d.T d étant le rapport cyclique d'un signal de commande pendant la 20 période de durée T. la tension de sortie Vs et la tension d'entrée Ve du convertisseur sont exprimées par : Vs = Ve • d • (1ù d) (5) m 6. Switching converter according to one of claims 4 or 5, characterized in that, the ratio of transformations m and the values of the inductors L1, L2 of the two transformers T1, T2 being identical is m1 = m2 = m 15 and LI = L2 = L the duration of the first phase being expressed by: = dT d being the duty cycle of a control signal during the duration period T. the output voltage Vs and the input voltage Ve of the converter are expressed by: Vs = Ve • d • (1 d) (5) m 7. Convertisseur à découpage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tension aux bornes de la capacité de maintien (C) est donnée par: 30 Vc=Ve (1--d) la tension maximum Vcmax aux bornes de la capacité de maintien (C) étant alors : 25 35 Vcmax =Ve 7. Switching converter according to claim 6, characterized in that the voltage across the holding capacitor (C) is given by: Vc = Ve (1 - d) the maximum voltage Vcmax across the capacitance of maintaining (C) being then: 35 Vcmax = Ve 8. Convertisseur à découpage selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le rapport de transformation m des transformateurs est déterminé en fonction de la tension d'entré minimum Vemin appliquée à l'entré du convertisseur pour un rapport cyclique maximum dmax soit : Vs m= ù dmax.Vemin Switching converter according to one of Claims 6 to 7, characterized in that the transformation ratio m of the transformers is determined as a function of the minimum input voltage Vemin applied to the input of the converter for a maximum duty cycle. dmax is: Vs m = ù dmax.Vemin 9. Convertisseur à découpage selon la revendication 1 à 8, caractérisé en ce que la capacité de maintien (C) est choisie suffisamment grande pour que la fréquence de résonance fo du circuit primaire soit inférieure à la fréquence f de découpage du convertisseur, fo = 1 ù f 2•7r• i•C le premier transformateur T1 étant assimilable à une self LI ramenée au primaire du premier transformateur T1 et fo = 1 ù f 2.7r• ,fi--,:a .0 le deuxième transformateur T2 étant assimilable à une self L2 ramenée au primaire du deuxième transformateur T2.25 9. Switching converter according to claim 1 to 8, characterized in that the holding capacitance (C) is chosen to be sufficiently large so that the resonant frequency fo of the primary circuit is lower than the frequency of the converter, f fo = 1 ù f 2 • 7r • i • C the first transformer T1 being assimilable to a self LI brought back to the primary of the first transformer T1 and fo = 1 ù f 2.7r •, fi -,: a .0 the second transformer T2 being comparable to an inductor L2 brought back to the primary of the second transformer T2.25
FR0706462A 2007-09-14 2007-09-14 ELECTRICAL CONVERTER WITH ENERGY STORAGE Active FR2921210B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0706462A FR2921210B1 (en) 2007-09-14 2007-09-14 ELECTRICAL CONVERTER WITH ENERGY STORAGE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0706462A FR2921210B1 (en) 2007-09-14 2007-09-14 ELECTRICAL CONVERTER WITH ENERGY STORAGE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2921210A1 true FR2921210A1 (en) 2009-03-20
FR2921210B1 FR2921210B1 (en) 2010-09-10

Family

ID=39327022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0706462A Active FR2921210B1 (en) 2007-09-14 2007-09-14 ELECTRICAL CONVERTER WITH ENERGY STORAGE

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2921210B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3161950B1 (en) * 2014-06-30 2022-04-27 Valeo Siemens eAutomotive France SAS Voltage converter comprising an isolated dc/dc converter circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132888A (en) * 1991-01-07 1992-07-21 Unisys Corporation Interleaved bridge converter
US5754413A (en) * 1996-02-23 1998-05-19 Lucent Technologies Inc. Reduced voltage stress asymmetrical DC-to-DC converter using first and second transformers having differing turns ratios
US20040022075A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-05 Marty Perry Full-wave coupled inductor power converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132888A (en) * 1991-01-07 1992-07-21 Unisys Corporation Interleaved bridge converter
US5754413A (en) * 1996-02-23 1998-05-19 Lucent Technologies Inc. Reduced voltage stress asymmetrical DC-to-DC converter using first and second transformers having differing turns ratios
US20040022075A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-05 Marty Perry Full-wave coupled inductor power converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3161950B1 (en) * 2014-06-30 2022-04-27 Valeo Siemens eAutomotive France SAS Voltage converter comprising an isolated dc/dc converter circuit

Also Published As

Publication number Publication date
FR2921210B1 (en) 2010-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8441812B2 (en) Series resonant converter having a circuit configuration that prevents leading current
CN110620512B (en) Resonant converter and control method
FR2543377A1 (en) CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER REGULATED
FR2858136A1 (en) DC-DC converter for use as e.g. unidirectional voltage down converter, has magnetic circuit with primary windings connected in series to form coil units, and switching unit connected between negative supply line and one coil unit end
US7535733B2 (en) Method of controlling DC-to-DC converter whereby switching control sequence applied to switching elements suppresses voltage surges at timings of switch-off of switching elements
EP1604447B1 (en) Serial connected low-loss synchronously switchable voltage chopper
JP2012503963A (en) Separation circuit for DC / AC converter
JP2006014454A (en) Dc/dc converter
EP3090482A2 (en) Multi-output power converter with phase-shift control
FR2987521A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AN ACTIVE DAMPER CIRCUIT FOR A CONTINUOUS VOLTAGE CONVERTER
JP2001211643A (en) Active clamp forward converter
EP1931019B1 (en) DC-DC step-up converter
JP5642621B2 (en) Switching power supply
JP6241334B2 (en) Current resonance type DCDC converter
JP3574849B2 (en) DC-DC converter device
JP4355712B2 (en) Switching power supply
FR2558022A1 (en) CONTINUOUS / ALTERNATIVE CONVERTER FOR SUPPLYING A USER BODY WITH AN INDUCTIVE COMPONENT
FR2921210A1 (en) Forward chopping converter for energy distribution chain, has control unit controlling open and closed states of switches at chopping frequency, where voltages at terminals place diodes in conducting and blocked states, respectively
US20220286061A1 (en) Power conversion circuit and power conversion device
EP1511173A2 (en) Power conversion apparatus and dead time generator
US20080012626A1 (en) Booster circuit
KR101656021B1 (en) Series resonant converter
JPH07222443A (en) Dc-dc converter
JP2002044946A (en) Switching power unit
JPH09233808A (en) Dc-dc converter

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 16

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 17