FR2543377A1

FR2543377A1 - Convertisseur continu-continu regule

Info

Publication number: FR2543377A1
Application number: FR8404575A
Authority: FR
Inventors: Christopher Donovan Davidson
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1984-09-28
Also published as: EP0123147A3; US4559590A; EP0123147A2; GB8407282D0; JPS59178970A; GB2137030A; CA1209207A; GB2137030B; DE3482612D1; EP0123147B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CONVERTISSEUR CONTINU-CONTINU REGULE. CE CONVERTISSEUR COMPORTE DEUX COMMUTATEURS23, 26 OUVERTS ET FERMES PENDANT DES PERIODES MUTUELLEMENT EXCLUSIVES A UNE FREQUENCE PREDETERMINEE. LE PREMIER COMMUTATEUR EST CONNECTE A UNE BOBINE D'INDUCTANCE21 ET A UN ENROULEMENT PRIMAIRE15 D'UN TRANSFORMATEUR14 POUR QU'UNE PREMIERE COMPOSANTE DE COURANT PROVENANT DE LA SOURCE CIRCULE PAR LA BOBINE D'INDUCTANCE. UNE SECONDE COMPOSANTE DE COURANT DE FORME SINUSOIDALE CIRCULE PAR LE PREMIER COMMUTATEUR EN REPONSE A LA DECHARGE DE L'ENERGIE EMMAGASINEE DANS UN CIRCUIT RESONNANT21, 25 COUPLE AVEC LE TRANSFORMATEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'ALIMENTATION DE TUBES ELECTRONIQUES A HAUTE TENSION.

Description

-1 La présente invention se rapporte d'une façon générale aux

convertisseurs continu-continu et concerne plus particulièrement un convertisseur comportant un circuit résonnant couplé avec un transformateur dont un 5 enroulement primaire est connecté à une source d'entrée de courant continu par une inductance d'isolement de tension, court-circuitée sélectivement par un commuta- teur et un redresseur pour dériver un courant circulant dans un enroulement secondaire du transformateur pendant 10 que le commutateur secondaire est fermé et délivrant un courant à une charge pendant que le commutateur est ou- vert. Des convertisseurs continu-continu sont fré- quemment utilisés pour convertir des sources de tensions 15 continues relativement basses en des tensions continues élevées, convenant pour appliquer des tensions à des charges en courant continu comme des électrodes de tubes électroniques Par exemple, des convertisseurs sont uti- lisés pour fournir jusqu'à 4 500 volts entre des élec- 20 trodes de collecteurs et de cathodes de tubes à ondes progressives à haute tension Il est également souhaita- ble que ces sources à haute tension puissent produire des tensions continues de plusieurs niveaux différents et qu'elles réagissent à une large plage de tension pro- 25 venant d'une source de courant continu, et qu'elles fournissent dés niveaux de puissances moyennes, par exemples 50 à 200 watts à la charge Etant donné les larges variations possibles de tension d'entrée, il est nécessaire que ces convertisseurs soient régulés Ilimporte également que la source de courant continu, qui est fréquemment une batterie d'accumulateurs soit isolée de la charge et des circuits qui alimentent la charge. Il est très important que les circuits de sortie de haute tension de ces convertisseurs ne comporte par 35 de bobine d'inductance à haute tension Une bobine d'in- ductance à haute tension élimine fréquemment la possibi- lité de sorties multiples comme cela est nécessaire pour

l'alimentation des tubes électroniques à haute tension,, et elle nuit au prix et aux dimensions du convertisseur. Il est également souhaitable que les convertisseurs aient un rendement relativement élevé , c'est à dire dé- 5 passant 85 %, et réduisent au minimum l'ondulation du courant d'entrée provenant de la source de courant continu, particulièrement quand la source est une batte- rie d'accumulateurs Il est également souhaitable, mais non nécessaire que l'ondulation de la tension de charge 10 soit faible pour réduire au minimum le filtrage de sor- tie. Un type de convertisseur qui a été développé comporte un transformateur avec un enroulement primaire connecté à la source de courant continu et un enroule- 15 ment secondaire connecté à un circuit redresseur pour attaquer la charge à haute tension Un circuit de commu- tation est connecté à l'enroulement primaire pour décou- per la tension continue provenant de la source d'entrée, sous forme d'un courant alternatif qui est couplé par le 20 tranformateur et l'enroulement secondaire à la charge , par l'intermédiaire du redresseur qui-converti la ten- sion alternative de l'enroulement secondaire en une ten- sion continue En général, le circuit de commutation est commandé à fréquence fixe mais avec un rapport d'impul25 sion variable La tension de sortie dépend de la ten sion d'entrée, du rapport d'impulsion et du rapport du nombre des spires entre l'enroulement primaire et l'en- roulement secondaire En modifiant le rapport d'imp;ulsion, la tension continue est régulée pour compenser les 30 variations de la tension d'entrée Des exemples de c r- cuits ayant cette configuration sont le convertisseur direct, le régulateur de crête avec inverseur symétri- que, le régulateur-élévateur avec inverseur symétrique, le convertisseur Venable, le convertisseur à retour -ou 35 crête/élévation, le convertisseur Sepic et le convertis- seur C'uk. Dans ces types de convertisseurs, il est sou- -3-

haitable de prévoir une annulation du flux dans le transformateur afin de réduire au minimum le nombre des commutateurs et le nombre des éléments comportant des noyaux magnétiques qui sont lourds, encombrants et coci- 5 teux En outre, il est souhaitable que le courant prove- nant de la source de courant continu soit limité automatiquement dans le cas d'une substentielle augmen- tation accidentelle de la charge, par exemple par court- circuit Si cette limitation automatique du courant 10 n'est pas prévues la source peut être déchargée ou le convertisseur endommagé. Parmi les convertisseurs antérieurs mentionnés ci-dessus, les convertisseurs directs et Cu'k nécessi- tent des bobines d'inductance à haute tension et ne 15 conviennent donc pas pour produire de hautes tensions de sortie L'absence d'une bobine d'inductance à haute ten- sion a une telle importance que le convertisseur Cu'k ne convient pas même si par ailleurs sa fiabilité est plus élevée que celle des autres convertisseurs précités. 20 Bien que les convertisseurs à retour et Sepic ne nécessitent pas de bobine-d'inductance à haute tension, peu- vent convenir à de larges plages de tensions d'entrée et que leur courant soit limité, ces circuits n'assurant pas l'annulation du flux dans le transformateur et leur 25 rendement est inférieur à 85 % En outre, le convertis- seur à retour produit des ondulations relativement im- portantes du courant d'-entrée Les circuits à retour et de Sepic n'utilisent qu'un seul commutateur ; le circuit à retour comporte un élément de noyau magnétique tandis 30 que le circuit Sepic comporte deux de ces noyaux Ces deux circuits produisent également une ondulation rela- tivement importante de la tension de sortie et leur fia- bilité est légèrement inférieure à celle du convertis- seur Cu'k Les autres convertisseurs précités ont des 35 fiabilités qui sont encore inférieures à celle des convertisseurs à retour et Sepic. Un objet de l'invention est donc de proposer un

nouveau convertisseur continu-continu particulièrement adapté pour des sorties multiples à hautes tensions. Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau convertisseur continu-continu ayant une fiabi- 5 lité élevée sans comporter de bobine d'inductance à bau- te tension. Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau convertisseur continu-continu régulé à haute tension. 10 Un autre objet encore de l'invention est de pro- poser un nouveau convertisseur continu-continu régulé à haute tension qui convient particulièrement pour produi- re des sorties multiples à partir d'une source de cou- rant continu avec une tension continue relativement 15 basse ou moyenne. Un autre objet de l'invention est de proposer un convertisseur continu-continu à haute tension, qui convient particulièrement pour des sorties multiples, ce convertisseur ne comportant pas de bobine d'inductance à 20 haute tension, étant relativement efficace, susceptible de fonctionner avec une large plage de tension d'entrée, avec une faible ondulation du courant d'entrée, dont le gain de tension est assuré par la commande d'un rapport d'impulsion, annulant le flux dans le transformateur, 25 dont le courant est automatiquement limité et comportant un petit nombre de commutateurs ainsi qu'un petit nombre d'éléments de noyaux magnétiques. Un convertisseur continu-continu selon l'inven- tion comporte un circuit résonnant couplé avec un trans- 30 formateur dont un enroulement primaire est connecté à une source de courant continu par une inductance d'isolement de tension, court-circuité sélectivement par un premier commutateur et un redresseur pour dériver un courant qui circule dans un enroulement secondaire du 35 transformateur pendant que le commutateur est fermé et qui fourni un courant à une charge pendant que le commu- tateur est ouvert.

lièrement, l'invention concerne un convertisseur qui, à partir d'une source de courant continu, attaque une charge en courant continu par l'intermédiaire d'un transformateur comprenant un enroule- 5 ment primaire et un enroulement secondaire Une bobine d'inductance, connectée en série entre la source et l'enroulement primaire est connectée à un premier commu- tateur qui est fermé à une fréquence prédéterminée pour dériver un courant circulant d'après la source, par la 10 bobine d'inductance afin d'isoler la source de courant continu du transformateur Un circuit résonnant est couplé entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire Un redresseur est connecté entre l'enroule- ment secondaire et la charge pour alimenter la charge en 15 haute tension continue Le redresseur comporte une diode de dérivation pour une diode qui circule dans l'enroule- ment secondaire et une diode en série pour le couplage â'un courant depuis l'enroulement secondaire vers la charge Les sens des enroulements du transformateur et 20 la polarité des diodes en dérivation et en série sont tels qu'un courant circule par la diode en dérivation quand le premier commutateur est fermé et qu'un courant circule par la diode en série quand le premier commuta- teur est ouvert Il a été considéré initialement que le 25 circuit selon l'invention ne pouvait fonctionner correc- tement en raison du fait qu'un courant excessif circule par le commutateur lorsqu'il est fermé initialement Ce courant excessif pourrait détruire le commutateur, par- ticulièrement si le premier commutateur est du type à 30 transistor bipolaire ou à effet de champ Le courant ex- cessif est également désavantageux en raison du mauvais rendement résultant associé avec la dissipation dans le commutateur Il est apparu que le fort courant initial dans le premier commutateur pouvait être réduit à un ni- 35 veau qui n'entralne aucun effet nuisible en chargeant l'enroulement secondaire avec une inductance, connectée en série avec l'un des enroulements du transformateur.

L'inductance limite le courant initial dans le premier commutateur lorsqu'il est placé à l'état conducteur De préférence, l'inductance de charge est une inductance parasite de l'enroulement secondaire, obtenue par un 5 couplage lache de l'enroulement secondaire avec l'enrou- lement primaire. En raison de l'inductance en série, la tendance existe que la tension aux bornes du commutateur atteigne un niveau très élevé quand le premier commutateur est 10 ouvert Dans des commutateurs a transistors bipolaires et à effet de champ, ce niveau élevé entralne un courant d'avalanche dans le-premier commutateur, avec l'effet destructif possible sur ce commutateur Il est donc sou- haitable de réduire l'amplitude de ce niveau de tension. 15 Dans les modes préférés de réalisation, cette tendance est éliminée au moyen d'un circuit en série comprenant un condensateur et un second commutateur, ce circuit en série étant connecté à l'enroulement primaire. Quand le premier commutateur est fermé, une pre- 20 mière composante du courant de la source y circule, par la bobine d'inductance qui emmagasine de l'énergie En outre, une seconde composante du courant à variation si- nusoïdale circule par le premier commutateur fermé en réponse à la décharge de l'énergie emmagasinée dans le 25 circuit résonnant La seconde composante commence à peu près simultanément avec la fermeture du premier commuta- teur de sorte qu'un courant circule dans un premier sens- dans l'enroulement secondaire quand le premier commuta- teur est fermé La période du circuit résonnant est tel- 30 le que le courant circulant dans l'enroulement secon- daire peut être interrompu ou non par le redresseur avant l'ouverture du premier commutateur, en fonction du rapport d'impulsion et de la charge appliquée. Quand le second commutateur est fermé, une com- 35 posante de courant bidirectionnelle circule en-réponse à l'énergie emmagasinée dans la bobine d'inductance, sans pouvoir être transférée instantanément au circuit secon-

daire en raison du circuit résonnant La source de courant continu fourni directement de l'énergie au transformateur par l'enroulement primaire, seulement quand le premier commutateur est ouvert Le second com- 5 mutateur régule la tension appliquée aux bornes du pre- mier commutateur lorsque ce dernier est ouvert En outre, le second commutateur assure une conduction continue par la bobine d'inductance même en l'absence de charge permettant un seul mode de fonctionnement Il est 10 souhaitable que le convertisseur reste dans un mode de fonctionnement même en l'absence de charge pour réduire au minimum les transitoires qui pourraient se produire lorsqu'une charge est initialement appliquée ou suppri- mée. 15 Le convertisseur selon l'invention ne comporte aucune bobine d'inductance à haute tension et convient donc particulièrement pour des sorties multiples à hau- tes tensions. Dans un premier mode de réalisation, l'enroulement primaire consiste en un premier et un second enrou- lements primaires à couplage serré Le premier enroule- ment primaire en connecté en série avec un condensateur de blocage et la bobine d'inductance pour réagir à un courant qui circule depuis la source par la bobine 25 d'inductance quand le premier commutateur est ouvert Le second enroulement primaire et le second commutateur sont connectés en série avec un second condensateur pour présenter un circuit de décharge en courant alternatif de l'enroulement secondaire quand le second commutateur 30 est fermé Dans ce mode de réalisation, un courant cir- cule de façon continue, avec un minimum d'ondulation, dans la bobine d'inductance quand le premier et le se- cond commutateur sont fermés. Dans un second mode de réalisation, l'enroule- 35 ment primaire comporte un enroulement primaire connecté en série avec la source de courant continu par un pre- mier condensateur de blocage et une bobine formant la

bobine d'inductance Un second condensateur est connecté en série avec le second commutateur et l'enroulement primaire Dans ce mode de réalisation, un courant conti- nue également à circuler par la bobine d'inductance mais 5 la nécessité de deux enroulements primaires à couplage serré est éliminée Selon une variantedu second mode de réalisation, le second condensateur et le second commu- tateur sont connectés en dérivation sur l'enroulement primaire Le second condensateur évite les surtensions 10 aux bornes du commutateur lorsqu'il est ouvert Cette variante permet qu'une tension relativement basse soit maintenue aux bornes du second condensateur. Selon une variante du second mode de réalisa- tion, le second condensateur et le second commutateur 15 sont connectés en dérivation avec un circuit en série comprenant l'enroulement primaire et le premier conden- sateur de manière que lorsque le second commutateur est fermé, une partie du courant circulant par le premier condensateur circule également par le second condensa- 20 teur. Selon un autre mode encore de réalisation, l'enroulement primaire consiste en un enroulement pri- maire et la bobine d'inductance comporte une bobine d'inductance d'entrée avec un premier et un second 25 enroulement Le premier enroulement est connecté en sé- rie avec la source et l'enroulement primaire Un premier condensateur est connecté en série avec l'enroulement primaire du transformateur et le second enroulement du transformateur d'entrée Le premier condensateur est 30 également connecté en série avec un condensateur d'em- magasinage et le premier commutateur lorsque ce dernier est fermé Le premier condensateur est connecté en série -avec l'enroulement primaire, le second commutateur, le condensateur d'emmagasinage, et un second enroulement de 35 transformateur d'entrée quand le second commutateur est fermé Un courant circule dans-un premier sens et un se- cond sens opposé dans le condensateur d'emmagasinage

pendant que le premier et le second commutateurs sont fermés respectivement. Bien que quelques peu complexe, ce mode de réa- lisation est relativement efficace et offre un gain de 5 tension àccru car il fonctionne de façon symétrique. Pendant l'intervalle o le premier commutateur est fer- mé, une borne de l'enroulement primaire du transforma- teur est à la masse et pendant le temps ou le second commutateur est fermé, l'autre borne de l'enroulement 10 primaire du transformateur est à la masse par le premier condensateur Ce mode de réalisation nécessite un plus faible rapport du nombre des spires du transformateur pour obtenir la même élévation de tension que dans les autres modes de réalisation, il présente un degré plus 15 élevé de symétries et ne nécessite qu'un seul enroule- ment primaire du transformateur Mais en plus de la condition d'un transformateur d'entrée relativement com- plexe comme bobine d'inductance, il apparalt un courant d'ondulation d'entrée élevé, avec une forme d'onde qui 20 ressemble étroitement à une forme d'onde rectangulaire. Selon un autre aspect encore de l'invention, la bobine d'inductance d'entrée et le transformateur sont couplés par inductance, par le fait qu'ils sont bobinés sur le même noyau magnétique Cela est possible en rai- 25 son du fait que les tensions appliques aux bornes de la bobine d'inductance-et de l'enroulement primaire du transformateur ont pratiquement les mêmes formes d'ondes Grâce au couplage magnétique de la bobine d'in- ductance avec le transformateur, le courant d'ondula- 30 tion fournit par la source au convertisseur peut être considérablement réduite, annulé dans certains cas. Il s'est avéré que le convertisseur selon l'in- vention avait une fiabilité égale à celle du convertis- seur Cu'k, dans tous les modes de réalisation, sauf dans 35 le mode de réalisation symétrique Mais l'invention ne nécessite aucune bobine d'inductance à haute tension ; elle ne comporte que des commutateurs et dans le cas

optimal un seul noyau magnétique Le convertisseur a un rendement qui dépasse 85 %, il est capable de fonctionner avec des tensions d'entrée avec une variation de trois à un, son ondulation d'entrée est faible, sauf en configu- 5 ration symétrique, son gain est fonction d'un rapport d'impulsion, il assure l'annulation du flux dans le transformateur et son courant est limité automatique- ment Le seul inconvénient de l'invention est que la tension de sortie présente une ondulation assez 10 sensible. D'autres caractéristiques et avantages de lin- vention apparaltront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés 15 la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisa- tion de l'invention comportant un transformateur avec deux enroulements primaires, la figure 2 est une série de formes d'ondes uti- lisées pour décrire le fonctionnement du circuit de la 20 figure 1, la figure 3 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention comportant un transformateur avec un seul enroulement primaire, la figure 4 est un schéma d'une variante du m Ade 25 de réalisation de la figure 3, la figure 5 est un schéma d'un autre mode de réalisation de l'invention comportant un seul enroule- ment primaire au transformateur, alimenté de façon symé- trique, 30 la figure 6 est une série de formes d'ondes uti- lisées pour décrire le fonctionnement du circuit de la figure 5, la figure 7 est un schéma d'une variant de l'invention dans laquelle une inductance est couplée magné- 35 tiquement avec le transformateur et qui peut s'appliquer aux circuits des figures 1,3, 4 et 5, la figure 8 est un schéma de circuit de sortie

modifié comprenant un circuit multiplicateur de tension, la figure 9 est une modification du circuit de sortie adaptée particulièrement pour des charges bipo- laires, 5 la figure 10 est une modification du circuit de sortie par laquelle trois charges sont connectées à l'enroulement secondaire du transformateur de façon non isolée, et la figure 11 est un schéma d'un autre circuit de 10 sortie dans lequel trois sorties sont prélevées, deux des sorties étant alimentées par un redresseur à une alternance et la troisième sortie par un redresseur à deux alternances. Il y a lieu de se référer maintenant à la figure 15 1 selon laquelle la tension d'une source 11 de courant continu, par exemple une batterie d'accumulateurs ou dans certains cas la sortie d'un circuit redresseur alternatif-continu, est convertie par un circuit compre- nant un transformateur 14 en une haute tension continue 20 appliquée à une charge 12 avec un condensateur 13 en dérivation Le transformateur 14 comporte un enroulement primaire constitué par deux enroulements bifilaires 15 et 16 à couplage serré (ayant de préférence le même nom- bre de spires) et un enroulement 17, couplé de façon 25 lache avec les enroulements 15 et 16 par un noyau magné- que 18 En raison du couplage lache entre l'enroulement secondaire 17 et les enroulements primaires, il existe une inductance parasite appréciable, représentée par la bobine d'inductance 19, réfléchie depuis l'enroulement 30 secondaire 17 vers les enroulements primaires ; une va- leur courante de l'inductance 19 est 80 microhenry, rap- portés au secondaire ( 50 microhenry rapportés au primaire) Comme cela est indiqué par les points con- ventionnels, les enroulements 15 et 17 sont bobinés de 35 manière que l'application d'un courant positif à la bor- ne de l'enroulement 15 portant un point fait apparaltre une tension positive à la borne de l'enroulement 17

marquée d'un point D'une façon similaire, l'application -d'un courant positif à la borne de l'enroulement 16 mar- quée d'un point entra Ine la production d'une tension po- sitive à la borne de l'enroulement 17 marquée d'un 5 point Un courant positif appliqué à la borne de l'enroulement 17 marquée d'un point fait apparaltre des tensions positives aux bornes des enroulements 15 et 16 marquées d'un point. La source 11 de courant continu est connecté à 10 l'enroulement 15, mais en en étant en fait isolée, au moyen d'une bobine d'inductance constituée par un enrou- lement 21 bobiné sur un noyau magnétique 22, afin que l'inductance de la bobine soit substantielle Le courant qui circule depuis la source 11 par la bobine 21 est dé- 15 rivée sélectivement, à une fréquence prédéterminée, vers la borne négative de la source 11 par un dispositif de commutation comprenant le circuit source-drain d'un MOSFET (transistor à effet de champ à métal-oxyde-semi- conducteur) 23 à canal N, commandé à l'état conducteur 20 par la sortie-d'une source 24 de signal rectangulaire à rapport d'impulsion commandé La borne commune 20 entre le MOSFET 23 et la bobine 21 est connectés par un condensateur de blocage 25 à la borne marquée d-'un point de l'enroulement primaire 15, dont la borne non marquée 25 d'un point est connectée à l'électrode négative de la source 11 De l'énergie est transférée par le transfor- mateur 14 et par le MOSFET 23 quand le circuit source- drain du MOSFET est fermé, pour produire une composante de-courant à variation à peu près sinusoïdale, comme ce- 30 la sera décrit par la suite. L'énergie non transférée par le transformateur 14 quand le MOSFET 23 est bloqué, est transférée au condensateur 27 par un MOSFET 26 à canal N et elle est ramené pratiquement à la-charge ou à la source Le 35 MOSFET 26 est placé à l'état fermé à des instants mutuellement exclusifs avec les instants o le MOSFET 23 est placé à l'état fermé, sous l'-effet de la sortie de

de la source 24 de signal rectangulaire connectée à l'électrode de grille du MOSFET 26 par un inverseur 2 ? 8- Les deux MOSFET de puissance peuvent conduire un courant dans un sens et dans l'autre car ils sont fabriqués avec 5 les électrodes de source et de drain reliées par une diode anti-parallèle Si des transistors bipolaires de puissance sont utilisés à la place des MOSFET de puws- sance 23 et 26, des diodes anti-parallèle doivent êire connectées entre leur émetteur et leur connecteur. 10 La source 24 de signal rectangulaire d rappoirt d'impulsion commandé délivre un signal de sortie rectan- gulaire de rapport d'impulsion prédéterminé, mais variable Le rapport d'impulsion D de la source 24 peut être préréglé pour obtenir la tension voulue aux boraes 15 de la charge 12 En variante, le rapport d'impulsion de la source 24 peut être commandé en réponse aux varia- tions de tension de la source d'entrée 11 ou en réponse à la tension aux bornes de la charge 12 pour mainteaïr cette dernière constante, en fonction des variations (de 20 tension d'entrée et/ou de sortie. Dans un mode de réalisation, le circuit de sor- tie connecté entre le transformateur 14 et la charge 12 comporte un redresseur comprenant une diode 31 en série et une diode 32 en dérivation, polarisées de manière à 25 conduire à des périodes mutuellement exclusives La bor- ne 33 commune entre la cathode de la diode 31 et l'anode de la diode 32 est connectée à la borne marquée d'un point de l'enroulement de transformateur 17 par un condensateur 34 L'anode de la diode 31 est connectée à 30 une première borne commune entre la charge 12 et le condensateur 13 tandis que l'anode de la diode 32 est connectée à une borne commune entre la borne marquée d'un point de l'enroulement 17 et l'autre borne commune entre la charge 12 et le condensateur 13 Les composants 35 réactifs, c'est à dire la bobine 21, les condensateurs 13, 25, 27 et 34 sont tels qu'en fonctionnement à l'état permanent, le courant passant par la bobine et les -14-

tensions aux bornes des condensateurs restent relative- ment constants pendant chaque cycle de la source 24. Etant donné que les enroulements 15, 16 et 17 sont connectés respectivement aux condensateurs 25, 27 et 34, 5 aucun courant continu ne circule dans un enroulement du transformateur 14 de sorte que ce dernier ne risque pas d'être saturé Il apparalt que la tension appliquée à la charge 12 est - VIN NS 10 Vo ( 1-D)Npl 51) o V O est la tension aux bornes de la charge 12, VIN est la tension de la source 11, D est le rapport d'impulsions de la source 24, Ns est le nombre des spires de l'enroulement se- 15 condaire 17, et Nri est le nombre de spires de l'enroulement primaire 15, En général, la valeur de D varie entre 0,2 et 0,8 ; avec D = 0,2, VO est 1,25 fois la tension de la 20 source 11, multipliée par le rapport des spires entre les enroulements 15 et 17 ; avec DS = 0,8, VO est 5 fois le produit du rapport des spires et de la tension d'en- trée, permettant que la tension de sortie soit régulée par le contrôle du rapport d'impulsion pour une plage de 25 tensions d'entrée allant jusqu'à 4:1. Le circuit comprenant l'enroulement 16, le MOSFET 26 et le condensateur 27 empoche que la tension à la borne commune 20 entre l'enroulement 21 et le conden- sateur 25 ne dépasse une valeur idéale qui maintient des 30 variations linéaires du courant qui circule par la bobine d'inductance 21 quand le MOSFET 23 est ouvert La tendance existe que la tension à la borne 20 augmente -quand le MOSFET 23 est en circuit ouvert en raison du fait que l'énergie emmagasinée par la bobine d'inductance 21 n'est pas complètement couplée par le trans- formateur 14 Le contrôle de la tension à la borne commune entre l'enroulement 21 et le condensateur 25

permet que le courant circule de façon continuepar la bobine d'inductance 21 dans un cycle complet de la sour- ce de signal rectangulaire 24 Cela permet que l'énergie en excès soit ramenée à la source 11 et/ou soit fournie 5 à la charge 12 Le condensateur 34 permet que la tension de sortie aux bornes de la charge 12 soit égale à la tension crête à crête aux bornes de l'enroulement se- condaire 17 et évite le couplage avec le noyau 18 du flux continu résultant du courant provenant de la source 10 11 L'inductance de fuite 19 évite qu'un courant de crê- te excessif circule dans le MOSFET 23 fermé, par le cir- cuit de basse impédance réfléchi depuis la diode 32 vers l'enroulement primaire 15. Pour décrire le fonctionnement du dispositif de 15 la figure 1, il y a lieu de considérer maintenant les formes d'ondes de la figure 2 qui supposent toutes des conditions idéales sans perte, avec un rapport d'impul- sion d'environ 75% La tension entre la source et le drain du MOSFET 23 est représentée par la forme d'onde 20 21, avec une valeur nulle quand la source 24 de signal rectangulaire polarise le i MOSFET 23 dans le sens direct. Quand le MOSFET 23 est polarisé dans le sens opposé, la tension aux bornes du circuit source-drain du MOSFET est VA = VIN La tension moyenne aux bornes du circuit 25 source-drain du MOSFET 23 est VIN, comme le représente la ligne 42 Quand le MOSFET 26 est fermé, la tension entre la source et le drain est nulle, comme l'indique la forme d'onde 43 La tension moyenne entre la source 30 et le drain du MOSFET 26 est égale à la tension continue aux bornes du condensateur 27 qui peut être repré- senté par IN comme le montre la ligne 44 Les ( 1-D) périodes pendant lesquelles les commutateurs 23 et 26 35 sont fermés sont supposées respectivement égales à D et ( 1-D) comme indiqué La tension maximale aux bornes du 1 - MOSFET 26 lorsqu'il est bloqué est-VIN < 1-D) -16-

Quand le commutateur MOSFET 23 est fermé, un courant positif, à croissance linéaire positive circule depuis la source 11 par l'enroulement 21, comme l'indi- que la ligne 45 de la forme d'onde 46 Quand le MOSFET 5 23 est bloqué et que le MOSFET 26 est polarisé dans le sens direct , un courant positif circule depuis la sour- ce 11 par l'enroulement 21 et le condensateur 25 vers l'enroulement primaire 15 pour fournir de l'énergie au transformateur 14 ; le courant à ce moment présente une 10 variation linéaire négative comme l'indique la ligne 47 sur la forme d'onde 46. En réponse au courant qui circule continuelle- ment dans la bobine 21 et à la variation de tension aux bornes du MOSFET 26, une forme d'onde rectangulaire 48 15 est produite aux bornes de l'enroulement secondaire 17. La forme d'onde 48 a une valeur moyenne nulle comme l'indique la ligne 49 ; une valeur négative égale à la tension aux bornes du condensateur 34 quand le MOSFET 23 est débloqué : et une valeur positive égale à la tension 20 indiquée par l'équation ( 1) diminuée de la tension continue aux bornes du condensateur 24 quand le MOSFET 26 est conducteur En réponse à la tension aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur, indiquée par la forme d'onde 48 et la charge 12, un courant repré- 25 senté par la forme d'onde 51 circule dans l'enroulement secondaire 17 du transformateur La forme d'onde 51 à une valeur continue nulle Le courant de charge repré- senté par la ligne 52 est égal à la moyenne de la partie positive de la forme d'onde 55. 30 Pendant que le-MOSFET 23 est conducteur, la for- me d'onde 51 présente une variation sinusoïdale 53 avec une valeur initiale et une valeur finale nulles La variation 53 se produit en réponse au circuit résonnant en série qui est établi entre les bornes de l'enroulement 35 secondaire 17, par l'inductance parasite 19, le conden- sateur 34, le condensateur 25 et la diode 32, en réponse à la tension négative produite aux bornes de l'enroule-

ment secondaire La variation 53 a une durée à peu près égale à la moitié de la fréquence du circuit résonnant couplé avec l'enroulement 17 Les paramètres du circuit résonnant en série sont tels que la variation sinusoida- 5 le 53 est terminée avec le blocage du MOSFET 53, c'est à dire pendant que le MOSFET est encore conducteur Quand la charge 12 augmente, l'intervalle entre la fin de la variation sinuso Idale 53 et le début d'une autre varia- tion sinusoïdale 54 diminue. 10 L'expérience a montré que le rapport d'impulsion et la résonance relative ainsi que les fréquences de commutation peuvent être telles que moins d'une alter- nance du courant circule dans l'un ou les deux transis- tors à effet de champ 23 et 26, chaque fois qu'ils sont 15 placés à l'état conducteur. Pendant le fonctionnement à l'état permanent, le condensateur 25 est chargé par une tension continue VIN de sorte que son électrode connectée à la borne 20 est positive par rapport à son électrode connectée à la bor- 20 ne marquée d'un point de l'enroulement primaire 15 A l'état permanent, l'électrode du condensateur 27 connec- tée au circuit source-drain du MOSFET 26 est une tension positive IN par rapport à son électrode connectée à 25 la borne non marquée d'un point de l'enroulement primai- re 16 Le condensateur 34 est polarisé de manière que son électrode connectée à la borne 33 soit à une tension VIN N 8 positive N par rapport à l'électrode connectée à la 30 borne marquée Pd'un point de l'enroulement secondaire 17, par l'inductance 19. Quand le MOSFET 23 est polarisé dans le sens di- rect, l'énergie emmagasinée dans le condensateur 25 est transférée par le circuit connectée à l'enroulement 15 35 et l'enroulement 17 par le circuit source-drain du MOSFET 23, au condensateur 34 Le transfert d'énergie dans le circuit connecté à l'enroulement secondaire 17

se produit en réponse au courant qui circule depuis le condensateur 25 vers la borne 20, et de là par le cir- cuit source-drain du MOSFET 23 et par la borne non mar- quée d'un point du transformateur 15 Le courant qui 5 circule par la borne non marquée d'un point de l'enrou- lement 15 fait circuler un courant dans un premier sens depuis la borne non marquée d'un point de l'enroulement secondaire 17, par la diode 32 et le condensateur 34 vers la borne marquée d'un point de l'enroulement 17, 10 par l'inductance 19 Un circuit résonnant en série com- prenant le condensateur 34, le condensateur 25 et l'in- ductance 19 est ainsi connecté et réfléchi à l'enroule- ment primaire 15 en série avec le courant qui circule. Le courant du circuit résonnant en série réfléchi depuis 15 l'enroulement secondaire 17 vers l'enroulement primaire 15 présente une variation sinusoidale indiquée par le segment de forme d'onde demi-sinusoldale 53 de la forme 51 Le segment d'onde sinusoïdale 53 a une durée infé- rieure à la moitié de la fréquence du circuit résonnant 20 en série connecté aux bornes de l'enroulement 17 La forme d'onde 53 commence simultanément avec la polarisa- tion directe du MOSFET 23 et se poursuit jusqu'à l'inversion de polarité du courant circulant dans l'enrou- lement secondaire 17, auquel cas la diode 32 est 25 bloquée. Dans l'exemple de forme d'onde représentée, le segment 53 se termine et il a une valeur nulle avant que le MOSFET 53 soit polarisé en opposition par la source 24, résultat obtenu par un choix judicieux de l'induc- 30 tance 19 et de la valeur du condensateur 34. Le segment d'onde sinusoïdale 53 et la rampe po- sitive 45 sont combinés dans le circuit source-drain du MOSFET 23 avec une composante de courant couplée avec l'enroulement 15 depuis le transformateur 14 pour pro- 35 duire le segment 57 de la forme d'onde 56 A la fin du segment d'onde 53, la forme d'onde 56 présente un seg- ment de rampe positive 58 résultant de la combinaison

de la rampe 45 et d'une composante de magnétisation du transformateur 14 circulant dans l'enroulement 15 Le segment de rampe 58 se termine simultanémentavec le blo- cage du MOSFET 53 Pendant que le IMOSFET 23 est bloqué, 5 la forme d'onde 56 a une valeur nulle constante. Pendant l'intervalle o le transistor 23 est po- larisé dans le sens direct, aucun courant ne circule de- puis l'enroulement 17 par la diode 31 car cette dernière est polarisée en opposition, de sorte qu'un courant est 10 fourni à la charge 12 par le condensateur en dérivation 13. En réponse au blocage du MOSFET 23, un courant circule initialement par le condensateur 27, par la bor- ne non marquée d'un point de l'enroulement primaire 16, 15 puis par la borne marquée d'un point, par la diode en dérivation sur le circuit source-drain du MOSFET 27, vers la borne marquée d'un point de l'enroulement pri- maire 16, puis en retour par l'enroulement primaire vers le condensateur 27 Le passage d'un courant positif à 20 partir de la borne marquée d'un point de l'enroulement 16 entra Ine le passage d'un courant par la bobine d'in- ductance 21, par l'extrémité d'un point de l'enroulement 15 Ce courant n'est pas réfléchi instantanément par la charge par l'enroulement 17, le condensateur 34 et la 25 diode 31 en raison de la présence de l'inductance para- site 19. Le courant qui circule par la diode 31 pendant que le MOSFET 23 est bloqué charge le condensateur 13 et alimente la charge 12 En raison du circuit résonnant 30 formé par l'inductance 19, le condensateur 34 et le condensateur 25, un-courant de la forme d'onde 21 cir- cule depuis l'enroulement secondaire 17 vers la charge 12 par la diode 31 et il comprend une variation sinusoidale 54 La variatien 54 commence simultanément avec le 35 blocage du MOSFET 23 et se poursuit jusqu'à ce que ce dernier soit débloqué, auquel cas le courant dans l'enroulement 17 décrolt brusquement jusqu'à zéro comme -20-

l'indique le segment rectiligne 55 de la forme d'onde 51. La variation sinusoïdale dans l'enroulement se- condaire 17 est couplée avec l'enroulement primaire 16. 5 A ce moment, l'enroulement primaire 16 réagit également à la rampe négative de courant 47 circulant dans l'enroulement primaire 15 en réponse à la ccnnexiôn établie depuis la source 11, par la bobine 21 et le condensateur 25 vers l'enroulement primaire 15 L'enroulement primai- 10 re 16 réagit également à la composante continue du cou- rant circulant depuis la source 11 par l'enroulement 15, modifiant le flux magnétique dans le noyau 18 Ces trois composantes sont combinées pour entrainer que la forme d'onde de courant 61 par le circuit source-drain du 15 MOSFET 26 comprenne une composante sinusoïdale 62 La forme d'onde 61 a une valeur moyenne nulle car le cou- rant qui lui est associé circule par le condensateur 27. Pendant que le MOSFET 26 est bloqué, son courant source-drain est nul Quand le MOSFET 23 est initiale20 ment bloqué, le courant dans le MOSFET 26 circule ini- tialement dans le sens négatif par la diode en dérivation sur le circuit source-drain et augmente en- suite suivant la variation bipolaire sinusoïdale 62. Quand la polarité du courant dans le MOSFET 26 25 s'inverse, le courant circule de la façon normale dans ce MOSFET Quand le MOSFET 26 est bloqué et que le MOSFET 23 ccmmenceà conduire, le courant ne circule plus dans l'enroulement primaire 16 et la variation 62 cesse brusquement, de sorte que le courant qui circule dans le 30 condensateur 27 s'annule brusquement. La variation 22 présente une valeur initiale né- gative et une valeur finale positive, avec des transi- tions brusques entre les valeurs nulles initiale et finale La variation 62 se produit en réponse à la va- 35 riation sinusoïdale 54 du courant de l'enroulement se- condaire 17, ainsi qu'en réponse aux composantes alternatives de la rampe 47, couplées par le condensa-

teur 25 avec l'enroulement 15, et de là avec l'enroule- ment 16 Ainsi, la combinaison de l'enroulement 16, du condensateur 27 et du circuit source-drain fermé du MOSPET 26 contrôle la tension aux bornes du circuit ou- 5 vert entre la source et le drain du MOSFET 23 pour évi- ter une surtension à la borne commune 20 En outre, l'énergie emmagasinée dans le circuit résonnant couplé avec l'enroulement primaire 16 depuis l'enroulement se- condaire 17 est transféré au condensateur 27, puis à la 10 source ou à la charge. Pour de faibles charges, lorsque le courant continu dans la bobine d'inductance 22 est relativement faible de sorte qu'il existe des périodes pendant chaque cycle o un courant négatif circule par la bobine d'in- 15 ductance, il est nécessaire que le courant circule en sens inverse par le MOSFET 23 La diode en dérivation sur le circuit source-drain du MOSFET 23 laisse passer ce courant Les diodes en dérivation source-drain des MOSFET 23 et 26 conduisent un courant inverse pendant 20 les périodes de déblocage initial des MOSFET quand les circuits source-drain bidirectionnels de ces MOSFET ne sont pas complètement conducteurs Les circuits de gril- le des MOSFET 23 et 26 sont réalisés de manière à éviter une conduction simultanée par les circuits source-drain 25 afin d'éviter des court-circuits, ce résultat étant ob- tenu en bloquant les MOSFET immédiatement en réponse aux transitions arrières 24 et en prévoyant une constante de temps relativement longue pour les transitions avant de la source 24 A cet effet, une résistance de valeur re- 30 lativement élevée est connectée en série entre la source 4 et la grille du MOSFET 23 et entre l'inverseur 28 et la grille du MOSFET 26 tandis qu'une résistance de - faible valeur est connectée en série avec une diode de polarisation appropriée entre la source 24 ou l'inverseur 28 et la grille de chaque MOSFET. La figure 3 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention, avec des formes d'onde

similaires à celles représentées sur la figure 2 en re- gard de la figure 1 Le circuit de la figure 3 diffère de celui de la figure 1 par le fait que l'enroulement primaire de la figure 3 ne comporte qu'un seul enroule5 ment, connecté en série avec un condensateur de blocage ; la combinaison en série du condensateur de blocage et de l'enroulement primaire est court-circuité sélectivement par un commutateur connecté en série avec un condensa- teur Le commutateur et le condensateur sont court- 10 circuités sélectivement par un condensateur qui réagit au courant dans l'inductance Dans le mode de réalisa- tion de la figure 1, les deux commutateurs sont des MOSFET à canal N tandis que dans le mode de réalisation, le premier et le second commutateurs sont respectivement 15 des MOSFET à canal N et à canal P Des MOSFET complémen- taires sont utilisés dans le circuit de la figure 3 car aucune inversion de phase n'est produite pour le courant du transformateur couplé avec le second MOSFET, comme dans le cas de l'enroulement 16 de la figure 1. 20 En particulier, le circuit de la figure 3 com- porte un transformateur 61 avec un noyau magnétique 62 et des enroulements primaire et secondaire 63 et 64 à couplage lache L'enroulement secondaire 64 est connecté à la charge 12 et au condensateur en dérivation 13 par 25 un circuit redresseur comprenant une diode en série 31 et une diode en dérivation 32, connectées au condensa- teur 34, exactement de la même manière que l'enroulement 17 est connecté à la charge 12 Les enroulements 63 et 64 sont bobinés dans les mêmes sens relatifs que les en- 30 roulements 15 et 17. Le circuit connecté à l'enroulement primaire 63 diffère quelque peu de celui connecté, aux enroulements primaires 15 et 16, bien que la source 11 de courant continu soit connectée de la même manière à l'enroule- 35 ment 21 dans les deux modes de réalisation La borne 20 est dérivée sélectivement vers la borne négative de la source 11 par le MOSFET 65 à canal N avec un rapport

d'impulsion D A cet effet, la grille du MOSFET 65 réa- git à la partie positive du cycle provenant de la source de signal rectangulaire 24 - Un condensateur de blocage 66 est connecté en 5 série avec l'enroulement 63 entre la borne marquée d'un point et la borne 20 Le condensateur de blocage 66 et l'enroulement 63 sont connectés sélectivement par le circuit source-drain du MOSPET 67 à canal P , au conden- sateur 68 Le MOSFET 67 comporte une grille connectée à 10 la source 24 de sorte que ce commutateur MOSFET est placé à l'état fermé ou débloqué pendant un intervalle ( 1-D) en réponse au signal de sortie de la source 4. Pour bloquer et débloquer les MOSFET 65 et 67 de façon complémentaire, la source 25 produit des segments rec- 15 tangulaires ayant des segments de + 10 V pendant l'in- tervalle o le MOSFET 65 est débloqué et -10 V pendant la -période o le MOSFET 67 est débloqué Les MOSFET 65 et 67 comportent des diodes anti-parallèles de la même manière que les diodes anti-parallèles de la figure 1, à 20 l'exception près que la diode anti-parallèle du MOSFET 67 conduit un courant positif vers le point commun entre l'électrode négative de la source d'alimentation 11 et l'enroulement primaire du transformateur. Le circuit de la figure 3 fonctionne pratique- 25 ment de la même manière que celui de la figure 1, de sorte que les variations de courant dans l'enroulement 21 des deux modes de réalisation sont pratiquement les mêmes Le courant dans le MOSFET 65 varie de la même façon que la forme d'onde 66 à l'exception près qu'il 30 est de polaçité opposée tandis que le courant dans le MOSFET 67 et le condensateur 68 présente une forme d'onde qui est pratiquement la même que les variations de la forme d'onde 61, sauf de polarités opposées Le condensateur 68 se charge à une tension continue moyenne 35 VI 35 VIN pour éviter une surtension-à la borne 20 quand le ( 1-D) MOSPET 65 est bloqué Le MOSFET 67 retourne l'énergie

en excès vers la source 11 ou la charge 12. Quand le MOSFET 65 est polarisé dans le sens di- rect, les composantes de courant qui y circule provien- nent de la source 11 et de la bobine 21, ainsi que de 5 l'enroulement primaire 23, avec l'influence du circuit résonnant, connecté à l'enroulement secondaire 64, ainsi que du courant de magnétisation dans le transformateur 61 Quand le MOSFET 67 est conducteur, les composantes de courant qui y circule sont les composantes de rampe 10 négative de la source 11 couplées par l'enroulement 21 et le condensateur 68 ainsi que les composantes induites dans l'enroulement primaire 63 depuis le circuit connecté à l'enroulement secondaire 64 et le courant de magnétisation du transformation 61. 15 Le circuit de la figure 3 peut être modifié com- me le montre la figure 4 Le circuit de la figure 4 est identique à celui de la figure 3 à l'exception près qu'il existe une connection directe depuis l'extrémité marquée d'un point de l'enroulement primaire 63 vers le 20 condensateur 68 La borne 20 est connectée à un conden- sateur 66 et de là au condensateur 68 Il n'y a aucune connexion directe entre le condensateur 68 et la borne 20 Ainsi, le MOSFET 67 et le condensateur 68 sont en dérivation directe sur l'enroulement primaire 63 quand 25 le MOSFET 67 est polarisé dans le sens direct La va- riante de la figure 4 permet que la tension aux bornes du condensateur 68 soit inférieure à celle du circuit de la figure 3, ce dont il résulte un prix plus bas, car un condensateur avec une tension nominale plus faible peut 30 être utilisé. La figure 5 est un schéma d'un autre mode encore de réalisation de l'invention Le mode de réalisation de la figure 5 fonctionne sur une base symétrique, résultat obtenu en prévoyant une bobine d'inductance d'entrée re- 35 lativement complexe, représentée par un transformateur à deux enroulements Mais le circuit de la figure 5 ne né- cessite qu'un seul transformateur à couplage lache, du -25-

type utilisé dans les modes de réalisation des figures 3 et 4. En particulier, le circuit de la figure 5 comporte un transformateur 71, avec un noyau magnétique 72 ainsi 5 que des enroulements primaire et secondaire 73 et 74 qui sont couplés de façon lache entre eux de la même manière que les enroulements 15 et 16 sont couplés de façon la- che avec l'enroulement 170 L'enroulement secondaire 74 est connecté à un condensateur 34, des diodes 31 et 32, 10 un condensateur 33 et une charge 12 de la même manière que l'enroulement 17 est connecté aux éléments corres- pondants. L'enroulement primaire 73 est alimenté par un courant provenant de la source 11 de courant continu et 15 appliqué aux bornes opposées par une bobine d'inductance d'entrée 75 La bobine d'inductance 75 comporte un enroulement primaire et un enroulement secondaire 76 et 77, ayant de préférence le même nombre de spires, et un noyau magnétique 78 Les spires des enroulements 76 et 20 77 sont couplées de façon serrée, par une disposition bifilaire Mais la forte capacité entre spires qui en résulte est à une polarisation continue permanente et n'a pas à être chargée et déchargée pendant chaque cycle de commutation Les enroulements 76 et 77 sont bobinés de 25 manière que leurs variations de tensions aux bornes soient les mêmes mais de polarité inverse, comme l'indique la convention D L'enroulement 76 est con- necté en série, en courant continu, entre l'électrode positive de la source 11 et la borne marquée d'un point 30 de l'enroulement primaire 73 Les bornes communes 79, marquées d'un point des enroulements 73 et 75 sont connectées sélectivement à l'électrode négative de la source 11 par le circuit source-drain du MOSFET de puis- sance 81 à canal N quand ce dernier est polarisé dans le 35 sens direct par le rapport d'impulsion D Le circuit source-drain du MOSFET 81 est dérivé intérieurement par une diode anti-parallèle de sorte qu'un ccurantbipolaire

peut circuler entre la source et le drain du MOSFET. La borne non marquée d'un point de l'enroulement primaire 73 est connectée à la borne non marquée d'un point de l'enroulement 77 par le condensateur de blocage 5 83 La borne commune 84 entre l'enroulement 77 et le condensateur 83 est connectée sélectivement à une aram- ture du condensateur d'emmagasinage 85 par le circuit source-drain du MOSFET de puissance 86 à canal N pendant le rapport d'impulsion ( 1-D) à des périodes mutuellement 10 exclusives avec celles o le MOSFET 81 est polarisé dans le sens direct Pour permettre qu'un courant bidirec- tionnel circule entre la source et le drain du MOSFET 86, une diode anti-parallèle 87 intégrée est connectée entre la source et le drain L'autre armature du conden- 15 sateur 85 est connectée à l'extrémité marquée d'un point du transformateur 77. Quand le MOSFET 81 est polarisé dans le sens di- rect, un circuit subsiste entre l'électrode positive de la source 11, par l'enroulement 76 et le circuit sourcedrain du MOSFET 81 vers l'électrode négative de la sour- ce 11 Simultanément, un circuit de décharge est établi pour l'énergie du transformateur 71, depuis l'extrémité marquée d'un point de l'enroulement 73, par le circuit source-drain du MOSFET 81, le condensateur 85, l'enrou25 lement 77 et le condensateur 83. Quand le MOSFET 86 est polarisé dans le sens di- rect, à l'exclusion du MOSFET 81, un courant circule de- puis l'électrode positive de la source 11 par l'enroule- ment 76 et par l'enroulement 73 et le condensateur 83 et 30 vers l'électrode négative de la source 11 par le circuit source-drain du MOSFET 86 En même temps, un circuit de décharge est établi pour le condensateur 85 par l'enrou- lement 77 et le circuit source-drain du MOSFET 86 Dans le cas d'une charge faible, immédiatement-après le blo- 35 cage du MOSFET 86, un courant circule entre la borne 79 et la borne commune entre l'électrode négative de la source 11 et le condensateur 85 par la diode en dériva-

tion du MOSFET 81. Les tensions continues à l'état permanent aux bornes des condensateurs 83 et 85 peuvent être représen- tées respectivement par : - 5 Y 83 = ( 2 D-1)VIN ( 1) ( 1-D) V 85 = DVIN ( 2) ( 1-D) 10 En fonctionnement à l'état permanent, le conden- sateur 85 est chargé de manière que son armature connec- tée directement à la borne marquée d'un point de l'en- roulement 77 soit à une polarité positive par rapport à la tension à l'autre armature de ce condensateur 85 Au 15 contraire, la polarité de la tension aux bornes du condensateur 83 est fonction du rapport d'impulsion D du MOSFET 81 Pendant une alternance du rapport d'impul- sion, c'est à D = 1/2, la tension aux bornes du conden- sateur 83 est nulle Pour des valeurs de D inférieures à 20 un demi, l'armature du condensateur 83 connectée directe- ment à la borne non marquée d'un poit de l'enroulement 73 est positive par rapport à l'armature du condensateur connectée directement à la borne 84 ; pour des valeurs de D inférieures à un demi, la tension à l'armature du 25 condensateur 83 connectée directement à la borne non marquée d'un point de l'enroulement 73 est inférieure à celle de l'armature du condensateur connectée directe- ment à la borne du condensateur 84 Les capacités des condensateurs 83 et 85 et la période de la source qui 30 attaque les MOSFET 81 et 86 à l'état conducteur sont telles qu'il n'y a que peu de variation de tension aux bornes des condensateurs, par rapport à la tension aux bornes de la source 11 et aux variations de tension aux bornes des autres composants connectés à l'enroulement 35 primaire 73. Des formes d'ondes de tensions complémentaires ayant chacune une variation de crête à crête ( 1-D)

aux bornes 79 et 84 sont produites aux bornes de l'en- roulement primaire 73 dont la variation totale crête à crête est donc 2 VIN En réponse à la tension dévelop- ( 1-D) pée aux bornes de l'enroulement primaire 73, la tension appliquée à la charge 12 est 2 VIN Ns ( 4) v O ( 1 l-D)Np 10 O Ns est le nombre des spires de l'enroulement se- condaire 74 et, Np est le nombre des spires de l'enroulement primaire 73. Sous certains aspects, le circuit de la figure 5 15 fonctionne de façon similaire aux circuits des figures 1, 3 et 4 En particulier, le courant provenant de la source 11 qui circule par l'enroulement 76 quand le MOSFET 71 est conducteur entra Ine un emmagasinage d'é- nergie dans le noyau 78 Cette énergie est couplée à la 20 charge 12 par le transformateur 71 et la diode 31 quand le MOSFET 81 est bloqué et le MOSFET 86 conducteur En outre, le condensateur 83 et le MOSFET 86 débloqué pré- sentent un circuit décharge pour l'énergie emmagasinée dans le transformateur 71 quand le MOSFET 81 est bloqué. 25 Les diodes 31 et 32 conduisent pendant les périodes o les MOSFET 86 et 81 sont respectivement débloqués Un courant peut circuler par la diode 32 pendant seulement une partie du temps o le MOSFET 81 est débloqué, en fonction à nouveau du choix de la capacité du condensa- 30 teur 84 et de l'inductance parasite entre les enroule- ments 73 et 74 à couplage lache, du rapport d'impulsion en fonctionnement et de la valeur de la charge appliquée Mais le rapport d'impulsion et les fréquences relatives de la source 24 et de la fréquence de résonan- 35 ce du circuit peuvent être tels que le courant secondai- re circule pendant tout le temps o le MOSFET 81 est polarisé dans le sens direct.

Il y a cependant certaines différences notables entre le circuit de la figure 5 et ceux des figures 1, 3 et 4 En particulier, pendant que le MOSFET 86 est conducteur, le condensateur d'emmagasinage 85 fonctionne 5 en fait comme une seconde source de tension de valeur VIND Le condensateur 85 réagit donc à l'énergie qui (l-D) lui est transférée par la bobine d'inductance 75 quand le MOSFET 81 est bloqué En outre, le courant fourni 10 par la source Il à l'enroulement 76 contient une compo- sante d'ondulation considérable car il présente une va- riation à peu près rectangulaire Quand les MOSFET 81 et 87 sont conducteurs, les courants dans l'enroulement 76 sont pratiquement constants, respectivement à des va- -15 leurs posisitives relativement élevées et relativement basses L'énergie du condensateur 85 est transférée au transformateur 71 pendant que le MOSFET 81 est conduc- teur Quand le MOSFET 86 est bloqué et que le MOSFET 81 conduit, l'énergie transférée du transformateur 71 par 20 le condensateur 85 est transférée par le transformateur 71 au condensateur 34 par la diode 32 L'enroulement 76 délivre de l'énergie au transformateur 71, provenant de la source hl pendant que le MOSFET 81 est bloqué. Le circuit de la figure 5 permet que le rapport 25 des spires des enroulements 73 et 74 soit réduit dans un facteur de 2 en raison du facteur de gain de 2 dans l'équation 4 Le circuit de la figure 5 présente un degré de symétrie plus élevé que les circuits des figu- res 1,3 et 4 car l'enroulement primaire 73 est attaqué 30 de façon symétrique Le circuit de la figure 5 nécessite un transformateur avec un seul enroulement primaire, contrairement au double enroulement primaire bifilaire du circuit de la figure 1 Mais le circuit de la figure 5 nécessite une bobine d'inductance d'entrée 75 relati- 35 vement complexe et le courant rectangulaire entralne un courant d'ondulation d'entrée élevé , fourni par la source 1 h à l'enroulement 76 Bien que les formes d'onde -29- -30- du circuit de la figure 5 diffèrent considérablement de celles des

circuits des figures 1, 3 et 4, un courant sinusoïdal circule dans l'enroulement secondaire 74 pen- dant que le MOSFET 81 est conducteur Cette variation 5 sinusoïdale se termine avant le blocage du MOSFET 81 en raison de l'inversion de polarité du courant ayant ten- dance à-circuler depuis l'enroulement 74 vers le conden- sateur 34 par la diode 32, cette inversion de courant entraînant un blocage de la diode 32. 10 Pour décrire plus en détails le fonctionnement du circuit de la figure 5, il y a lieu d'examiner les formes d'onde de la figure 6 Pendant le fonctionnement à l'état permanent, les tensions aux bornes 79 et 84 sont des formes d'onde rectangulaires complémentaires 15 comme représentées en 91 et 92 sur la figure 6 La forme d'onde 91 a une valeur continue moyenne VIN en réponse à l'application de la tension de la source 11 à la borne 79 par l'enroulement 76 Au contraire, la valeur conti- nue moyenne à la borne 84 est égale à la tension-conti- 20 nue appliquée par le condensateur 85, par l'enroulement 77, à la borne 84, c'est à dire VIND Chacune des ( 1-D) formes d'onde 91 et 92 a une valeur de base nulle car les bornes 79 et 84 sont connectées à l'électrode néga- 25 tive de la source 11 et au condensateur 85 par les MOSFET 81 et 86 pendant des parties différentes d'un cy- cle de la source 24 L'excursion positive de chacune des formes d'onde 91 et 92 est VIN au dessus de la valeur ( 1-D) 30 de base nulle, de sorte que l'écart entre la valeur maximale de la forme d'onde 91 et sa valeur moyenne est VIND " L'écart de la valeur maximale de la forme d'onde ( 1-D) 92 par rapport à sa valeur moyenne est VIN. 35 Les tensions aux bornes 79 et 84 sont appliquées respectivement à la borne marquée d'un point de l'enrou- lement 73 et à la borne non marquée d'un point de cet

enroulement Cette dernière connexion est établie par le condensateur 83 de sorte que la tension développée aux bornes de l'enroulement 83 présente une vari ationrectan- gulaire représentée par la forme d'onde 95 La forme 5 d'onde 95 comporte des segments positifs et négatifs qui apparaissent quand les MOSFET 86 et 81 sont respective- ment débloqués La tension entre les segments positifs et négatifs de la forme d'onde 95 est IN en-raison de ( 1-D) 10 la nature symétrique des formes d'ondes complémentaires appliquées aux bornes opposées de l'enroulement 73 En raison du couplage en courant alternatif des tensions entre les bornes 79 et 84 avec l'enroulement 73, la va- leur moyenne de la forme d'onde 95 est nulle tandis que 15 la tension V 83 aux bornes du condensateur 83 est égale à la différence entre la tension d'entrée de la source 11 et la tension aux bornes du condensateur 85 La tension aux bornes de l'enroulement secondaire 74 a la même for- me que celle représentée par la forme d'onde 95, avec 20 une valeur moyenne continue et une variation crête à crête 2 VINNS (l-D)Np En réponse à la tension appliquée à l'enroule- ment secondaire 74, le courant représenté par la forme 25 d'onde 78 circule dans l'enroulement secondaire Quand le MOSFET 81 est polarisé dans le sens direct, la borne non marquée d'un point de l'enroulement 74 est positive par rapport à la borne marquée d'un point de l'enroule- ment secondaire et la forme d'onde de courant 78 présen- 30 te une variation sinusoïdale 99 La variation sinusolda- le 99 commence simultanément avec le déblocage du MOSFET 81 et se pouirsuit pendant environ un quart d'un cycle du circuit résonnant couplé avec l'enroulement 74, ce cir- cuit résonnant comprenant l'inductance parasite entre 35 -les enroulements 73 et 74, ainsi que le condensateur 34 et le condensateur 83 Cette forme d'onde peut ou non atteindre zéro quand le MOSFET 81 est bloqué, en fonction

du choix de la fréquence de résonance, du cycle d'impul- sion de fonctionnement et de la valeur de la charge 12. Si le courant atteint zéro avant que le MOSFET 81 soit bloqué, le courant du circuit résonnant à tendance à 5 changer de polarité Ce changement de polarité ne peut être toléré par la diode 32, de sorte que la variation 99 se termine-et que le courant dans l'enroulement de transformateur est nul comme le montre la forme d'onde 98. 10 Quand le MOSFET 86 est placé en état de polarisation directe, la tension développée entre les bornes de l'enroulement 73 augmente brusquement, comme l'in- dique la transition positive de la forme d'onde 95 En réponse à l'augmentation soudaine de la tension aux bornes de l'enroulement primaire 73, il se produit une aug- mentation soudaine correspondante de la tension aux bornes de l'enroulement secondaire 74 En réponse à l'augmentation brusque de la tension aux bornes de l'en- roulement secondaire 74, la diode 31 est polarisée dans 20 le sens direct et un segment de courant positif 101 cir- cule brusquement depuis l'enroulement 74 par le conden- sateur 34 et la diode 31 vers la charge 12 et le conden- sateur en dérivation 13. En réponse au blocage du MOSFET 86, la tension 25 aux bornes de l'enroulement secondaire 74 passe-brusque- ment dans le sens négatif, comme l'indique la forme d'onde 95 Si le segment de forme d'onde 101 ne revenait pas à zéro, la diode 31 serait bloquée par l'inversion de polarité de tension, entraînant le passage à un seg- 30 ment de courant négatif Le courant qui circule dans l'enroulement de transformateur 74 quand la diode est conductrice entre les segments 101 et 103 est représenté par la variation sinusoïdale positive 102 Le segment d'onde 103 provoque une inversion soudaine du courant 35 qui circule dans l'enroulement de transformateur 74, de sorte que la valeur initiale du segment d'onde de cou- rant 99 quand la diode 32 commence à conduire représente

sa valeur de crête négative. Les variations de courant représentées par la forme d'onde 98 dans l'enroulement secondaire 74 sont réfléchies vers l'enroulement primaire 73 pour modifier 5 la circulation du courant dans les composants connectés à l'enroulement primaire En particulier, la variation sinusoïdale 99 modifie le courant circulant par les enroulements 76 et 77 ainsi que dans le MOSFET 81, tandis que les segments d'onde 101-103 modifient le courant 10 circulant dans l'enroulement 77 et le MOSFET 86. Le courant qui circule depuis la source Il par l'enroulement 76 vers la borne 79 présente la forme re- présentée par la forme d'onde 104 de la figure 6 Quand le MOSFET 86 est polarisé dans le sens direct, le cou- 15 rant circulant depuis la source 11 par l'enroulement 76, puis par l'enroulement 73 et le condensateur 83 vers le circuit source-drain du MOSFET 86 a une valeur constante non nulle représentée par le segment d'onde 105 En réponse à la polarisation directe du MOSFET 81, il se 20 produit une augmentation soudaine du courant dans l'en- roulement 76 en raison de l'impédance réduite entre la borne 79 et l'électrode négative de la source 11, par le circuit source-drain du MOSFET ; cette augmentation brusque de courant est indiquée par le segment d'onde 25 positive brusque 106. Quand le temps progresse pendant la période de conduction du MOSFET 81, le courant dans l'enroulement 76 diminue dans une certaine mesure comme l'indique le segment de forme d'onde 107 Ce dernier contient plu- 30 sieurs composantes, l'une étant une rampe positive que la source 11 tend à appliquer par l'enroulement 76 et le circuit source-drain du MOSFET 81 Une seconde composan- te du segment 107 est une variation sinusoïdale 99 cou- plée entre l'enroulement secondaire 74 et l'enroulement 35 primaire 73, est couplé à son tour par l'enroulement 77 avec l'enroulement 76 En outre, le segment 107 contient un courant croissant induit dans l'enroulement 73 par le -34- noyau magnétique 72 du transformateur 71 Le segment 107 se poursuit avec la composantesinusoidale 99 jusqu'à ce que la diode 32 soit bloquée Quand la composante sinu- soidale 99 cesse, le courant dans l'enroulement 77 est 5 stabilisé à une valeur constante indiquée par le segment 111 de la forme d'onde 108 Pendant que la variation si- nusoïdale 99 subsiste, le courant dans l'enroulement 77 présente une variation sinusoïdale 109 qui est une ré- plique à l'échelle du segment de forme d'onde 99 Quand 10 la variation sinusoïdale 109 a cessé et que le courant dans l'enroulement 77 s'est stabilisé comme l'indique le segment de forme d'onde 111, le courant dans l'enroule- ment 76 augmente de façon linéaire comme l'indique le segment de forme d'onde 112 Ainsi, le segment 112 est 15 analogue au segment 58 de la forme d'onde 56. En réponse au courant qui circule dans l'enroulement 76, le courant dans le circuit source-drain du transistor 81 se présente comme la forme d'onde 113. Cette dernière comporte un segment continu positif qui 20 circule par le MOSFET 81 lorsqu'il est débloqué, la for- me d'onde 113 a une valeur nulle lorsqu'aucun courant ne circule dans le MOSFET pendant qu'il est bloqué Le seg- ment positif de la forme d'onde 113 contient un segment initial positif 114 très brusque suivi immédiatement par 25 un segment positif relativement brusque 115 A la fin du segment 115, le courant dans le transistor 81 présente une variation sinusoïdale 116, qui est pratiquement une réplique du segment 107 Quand la variation sinusoïdale 99 cesse, le courant dans le MOSFET 81 augmente de façon 30 linéaire comme l'indique le segment 117, réplique du segment d'onde 112. Le courant qui circule dans le circuit source- drain du MOSFET 86 est représenté par la forme d'onde 118 Quand le MOSFET 86 est bloqué, le courant qui y 35 circule est nul Quand le MOSFET 86 est polarisé dans le sens direct, un courant avec deux composante circule entre la source et le drain comme l'indique le segment

d'onde 119 de forme sinusoidale positive Une composan te dont la forme d'onde est représentée par le segment si- nusoïdal 120 de la forme d'onde 108 circule depuis Le condensateur 85 par l'enroulement 77-et le circuit 5 source-drain du MOSFET 86 L'autre composante reprédn- tde par le segment 105 circule depuis la source 11, par l'enroulement 73 et le condensateur 83 vers le circuit source-drain du MOSFET. La valeur relativement constante du segment R 05 10 et le segment sinusoidal négatif 120 sont combinés & la borne 84 pour produire le segment de courant 119. Initialement, le segment d'onde de courant 119 a une va- leur négative, suivie par une valeur positive avec une valeur moyenne résultante égale à zéro car le condemsa- 15 teur 85 et l'enroulement de transformateur 73 ne somnt parcourus par aucune composante continue permanente. Initialement, le courant dans le MOSFET 86 présente umne variation négative brusque indiquée par le segment Ji 1 de la forme d'onde 118 Quand le MOSFET 86 est bloqué, 20 il se produit une variation négative brusque du courant qui y circule comme l'indique le segment d'onde 122. Quand le segment d'onde 119 est négatif, le courant cir- cule par la diode anti-parallèle qui fait partie du MOSFET Le courant associé avec la partie positive &m 25 segment d'onde 119 passe par le circuit source-drain çdu MOSFET 86. Selon un autre aspect encore de l'invention, ap- plicable à chacun des modes de réalisation des figures 1, 3, 4 et 5, mais représenté sur la figure 7 seulemenmt 30 en regard du mode de réalisation de la figure 1, l'inductance d'entrée est couplée magnétiquement avec le transformateur par le fait que cette impédance d'entrée et le transformateur sont bobinés sur le même noyau ma- gnétique Dans le mode de réalisation de la figure 7, 35 l'inductance d'entrée sous la forme de la bobine 21 et le transformateur 131 comporte un noyau magnétique com- mun 132 sur lequel sont bobinés l'enroulement 21 ainsi

que les enroulements 15, 16 et 17. En bobinant l'enroulement 21 et les enroulements 15 à 17 sur un même noyau magnétique, les dimensions, le poids et le prix du circuit sont réduits, avec la réduc- 5 tion associée du nombre des noyaux magnétiques Il est possible de bobiner l'enroulement 21 et les enroulements 15 à 17 sur un même noyau 132 car les formes d'ondes de tensions aux bornes de la bobine et des enroulements primaires du transformateur sont essentiellement les mêmes. 10 Bien qu'il semble que les nombres des spires de la bobi- ne 21 et des enroulements secondaires 15 et 16 puissent être les mêmes, il est apparu qu'une réduction considé- rable du courant d'ondulation d'entrée apparait si la bobine 21 comporte légèrement plus de spires que les en- 15 roulements 15 et 16 Si le mode de réalisation de la fi- gure 5 est réalisé de manière que les transformateurs 71 et 74 comportent un noyau commun, chacun des enroule- ments 76 et 77 du transformateur 74 comporte la moitié du nombre des spires de l'enroulement primaire 73. 20 De préférence, le noyau 132 est réalisé de ma- nière qu'il y ait un couplage de courant minimal entre la bobine 21 et les enroulements 15 à 17 du transforma- teur afin que l'énergie ne soit pas transférée directe- ment de la source 11 au transformateur 131 par le 25 couplage magnétique entre eux, car cela augmente l'ondu- lation du courant Pour que le noyau 32 puisse tolérer le flux continu qui y est produit par le courant continu circulant dans la bobine 21, il est souhaitable que le noyau comporte un entrefer. 30 De nombreux types différents de circuits se- condaires peuvent être utilisés, dans la mesure o un courant circule dans l'enroulement secondaire dans un premier sens et un second sens opposé pendant que le premier et le second commutateursd'enroulement primaires 35 sont fermés et que le circuit secondaire développe une tension de sortie égale à la valeur crête à crête à la tension secondaire du transformateur, ou un multiple

tte valeur Des exemples de circuits d'en- roulement secondairesqui remplissent cette condition, et apportant d'autres avantages sont illustrés par les fi- gures 8 à 11 Les circuits secondaires des figures 8 à 5 11 sont applicables à chacun des modes de réalisation des figures 1, 3, 4, 5 et 7. Le circuit secondaire représenté par la figure 8 est une autre forme d'un redresseur à pompage à diode ayant une tension de sortie égale à la valeur crête à 10 crête de sa forme d'entrée, c'est-à-dire égale à la ten- sion aux bornes des enroulements secondaires attaquant la charge de l'un quelconque des circuits 1, 3 à 5 et 7. Le circuit de la figure 8 change la sortie redressée à une alternance des circuits secondaires des figures 1, 15 3, 4, 5 et 7 en une sortie redressée à deux alternances avec généralement la moitié de la tension d'ondulation de sortie associée avec les précédents modes de réalisation, Le redresseur à deux alternances de la fi- gure 8 fonctionne de la façon la plus efficace quand-les 20 rapports d'impulsion des MOSFET 23 et 26 se situent dans la région de 50 %, c'est-à-dire quand les MOSFET 23 et 26 sont bloqués et débloqués pendant environ la même durée. Le circuit de la figure 8 comporte des condensa- teurs 131 et 132 avec une connexion commune avec la bor- 25 ne marquée d'un point de l'enroulement secondaire 17 La borne non marquée d'un point de l'enroulement 17 est connectée à une borne commune entre la cathode de la diode 133 et la cathode de la diode 134 Les diodes 133 et 134 sont connectées en série entre elles de manière 30 que l'anode de la diode 133 et la cathode de la diode 134 soient connectées respectivement aux armatures des condensateurs 132 et 131 qui ne sont pas connectées à la borne marquée d'un point de l'enroulement 17 L'anode de la diode 133 et la cathode de la diode 134 sont connec- 35 tées respectivement aux bornes opposées de la combinai- son en parallèle de la charge 12 et du condensateur en dérivation 13. -38-

En fonctionnement, un courant circule depuis l'anode de la diode 134 vers sa cathode, présentant une impédance relativement basse depuis l'enroulement se- condaire 17 vers l'enroulement primaire 16 pendant que 5 le MOSFET 23 de la figure 1 est polarisé dans le sens direct En outre, en raison de la charge accumulée dans les condensateurs 131 et 132, un courant circule depuis l'enroulement 17 vers la charge 12 par la diode 134 et le condensateur 132 pendant que le MOSFET 23 est 10 conducteur Quand le MOSFET 23 est conducteur, un cou- rant passe par la diode 134, le condensateur 131 et l'enroulement 17 pour rétablir la charge du condensateur 131 Un courant circule depuis l'enroulement secondaire 17 par la diode 133 et le condensateur 131 quand le 15 MOSFET 26 est conducteurs Ainsi, un redressement à deux alternances est produit avec le circuit de la figure 8. Dans le circuit secondaire de la figure 9, des tensions continues bipolaires sont produites aux bornes des charges 135 et 136 par rapport à la tensionà la bor- 20 ne 137, de manière que les tensions aux bornes des char- ges 135 et 136 soit respectivement positive et négative. Les charges 135 et 136 sont respectivement en dérivation sur des condensateurs 139 et 139. Un courant est fourni à la charge 135 depuis 25 l'enroulement secondaire 17 du transformateur par la connexion en série du condensateur 141 et de la diode 142 pendant l'intervalle o le MOSFET 23 de la figure 1 est bloqué Pendant l'intervalle o le MOSFET 23 est débloqué, le courant dans l'enroulement secondaire l est 30 dérivé par la diode 143. Pour permettre qu'une tension négative soit dé- veloppée aux bornes de la charge 136, la diode en série 144 et la diode en dérivation 145 sont connectées de ma- nière à être polarisées en opposition par rapport aux 35 diodes 142 et 143 La borne commune des diodes 144 et 145 est connectée par un condensateur 146 à la borne marquée d'un point de l'enroulement secondaire 17.

Pendant que le MOSFET 23 est conducteur, et que la diode 143 et le condensateur 141 sont en dérivation sur l'en- roulement secondaire 17, un courant est délivré par la borne non marquée d'un point de l'enroulement 17, par la 5 charge 136 et la diode 142, puis par le condensateur 146 vers la borne marquée d'un point de l'enroulement 17. Quand le MOSFET 23 est bloqué, un courant circule depuis la borne marquée d'un point de l'enroulement 17 par le condensateur 146 et la-diode 145 vers le borne non m O Er- 10 quée d'un point de l'enroulement 17, simultanément avec le courant fourni par l'enroulement 17 à la charge L 35 par le condensateur 141 et la diode 142 Il apparait ainsi que des tensions de polarités opposées sont pro- duites aux bornes des charges 135 et 136. 15 Il y a lieu de se référer maintenant à la figure 10 selon laquelle trois tensions continues positives sé- parées, chacune rapportée à la borne 150, sont produites aux bornes des charges 151, 152 et 153 Les charges 151, 152 et 153 sont alimentées par des tensions produites 20 par l'enroulement secondaire 154 du transformateur com- prenant des prises intermédiaires 155 et 156 ainsi que par les bornes d'extrémité 157 et 158 Toutes les spïres entre les bornes d'extrémité 157 et 158 sont bobinées dans le même sens de sorte qu'un courant positif circulwe 25 depuis la borne 157 marquée d'un point ainsi qu'aux prï- ses intermédiaires 155 et 156 en réponse à un courant positif circulant depuis la borne marquée d'un point de l'enroulement primaire 15 de la figure 1. La borne 157 et les prises 155 et 156 sont 30 connectées respectivement en série avec des condensateurs 161, 162 et 163 Les condensateurs 161, 162 et 163 sont connectés respectivement aux charges 153, 152 et -151 par des diodes en série 164, 165 et 166, polarisées chacune de manière qu'un courant positif circule depuis 35 l'enroulement 154 par les diodes vers les charges, sur lesquelles sont connectés en dérivation des condensa- teurs 167, 168 et 169 respectivement Des diodes 171,

172 et 173 sont connectées respectivement en dérivation aux bornes communes des condensateurs 161, 162 et 163 et des diodes 164, 165 et 166 Les diodes 171, 172 et 173 sont polarisées de manière qu'un courant y circule quand 5 la tension à la borne 168 est supérieure aux tensions à la borne 157 et aux prises 155 et 156 Les tensions dé- veloppées aux bornes des charges 151, 152 et 153 diffè- rent en raison des nombres différents de spires de l'en- roulement 154 entre la borne 158 et la borne et les 10 prises qui délivrent des tensions d'alimentation aux charges En particulier, la tension la plus haute et la tension la plus basse sont appliquées aux charges 151 et 152 tandis qu'une tension intermédiaire est appliquée à la charge 152. 15 Chacune des charges 151 à 153 est alimentée par un courant redressé à une alternance de la même manière que la charge 12 est alimentée par le courant redressé à une alternance provenant de l'enroulement 17 Ainsi, quand le MOSFET 23 est conducteur, les diodes 171, 172 20 et 173 sont polarisées dans le sens direct, à l'exclu- sion des diodes 164, 165 et 166 Le courant cesse de circuler dans les diodes 171 à 173 avant le blocage du MOSFET 23 Quand le MOSFET 23 est bloqué, un courant circule vers les charges 151, 152 et 153, respectivement 25 par les diodes 166, 165 et 164. Le circuit secondaire à deux alternances de la figure 8 peut être combiné avec le circuit de sorties multiples non isolé de la figure 10, de la manière il- lustrée par la figure 11 Des tensions haute et intermé- 30 diaire redressées à une alternance sont appliquées respectivement aux charges 153 et 152 de la figure 11 par la borne 157 et la prise 155 du transformateur 154. Une tension redressée à deux alternances est appliquée à la charge 151 par un doubleur de tension connecté entre 35 la prise 156 et la borne 158 Toutes les tensions développées aux bornes des charges 151 à 153, avec les condensateurs en dérivation 167 à 169 sont rapportées

à la borne 181 Les condensateurs 161 à 163 ainsi que les diodes 164, 165, 171, 172 et 173 sont connectés aux bornes des charges 151 à 153 exactement de la même ma- nière que celle décrite pour le mode de réalisation de 5 la figuré 10, à l'exception près que le circuit de re- tour depuis la borne 181 vers la borne 158 du transfor- mateur se fait par la diode 182 connectée entre les bornes 181 et 158 La diode 182 fait partie du circuit à deux alternances pour la charge 151 Le circuit à deux 10 alternances pour la charge 151 comporte également le condensateur 183 connecté entre les bornes 156 et 181. Quand le MOSFET 23 est bloqué, un courant circule depuis l'enroulement secondaire 154 par les diodes 164 et 165 et les charges 15 ~ 2 et 153 ainsi que par les 15 condensateurs 168 et 169 vers la borne 181, puis par la diode 182 vers la borne 158 Simultanément, un courant circule depuis la prise 156 par la charge 151 et le condensateur 167 vers la borne 181, puis par la diode 182 vers la borne 158 Quand le MOSPET 23 est conduc- 20 teur, un courant circule depuis la borne 158 par les diodes 171, 172 et 173 respectivement vers les condensa- teurs 161, 162 et 163 puis vers la borne 157 et les pri- ses 155 et 156 En même temps, un courant circule depuis la prise 158 par la diode 173 et la diode 151 pour reve- 25 nir à la borne 156 par le condensateur 183, assurant ainsi le redressement à deux alternances pour la charge 151. Il est bien évident que de nombreuses modifica- tions peuvent être apportées aux modes de réalisation 30 décrits et illustrés à titre d'exemples nullement limitatifs sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'inven- tion.

Claims

REVENDICATIONS

l.Convertisseur réagissant à une source ( 11) de courant continu pour alimenter une charge ( 12) en cou- rant continu, caractérisé en ce qu'il comporte un trans- 5 formateur ( 14) avec des enroulements primaires et secondaires ( 15, 16, 17), une bobine d'inductance ( 21) connectée en série entre la source et l'enroulement pri- maire, un premier commutateur ( 23) destiné à dériver un courant circulant depuis la source par la bobine d'in- 10 ductance lorsqu'il est fermé, un circuit résonnant ( 21, 25) couplé avec les enroulements, un second commutateur ( 26) connecté à l'enroulement primaire, un redresseur ( 31, 32) connecté entre l'enroulement secondaire et la charge , un dispositif ( 24) pour commander le premier et 15 le second commutateurs de manière qu'ils soient ouvert et fermé à des périodes mutuellement exclusives à une fréquence prédéterminée, le premier commutateur étant connecté à la bobine d'inductance et à l'enroulement primaire de manière qu'une première composante de cou- 20 rant provenant de la source circule par la bobine d'in- ductance et qu'une seconde composante de courant avec une composante sinusoïdale circule en réponse à la décharge de l'énergie emmagasinée dans le circuit réson- nant, la seconde composante commençant à peu près simul25 tanément avec la fermeture du premier commutateur, le second commutateur, lorsqu'il est fermé, étant connecté de manière qu'une troisième composante de courant bidi- rectionnelle circule en réponse à l'énergie emmagasinée dans la bobine d'inductance, le redresseur étant 30 connecté entre l'enroulement secondaire et la charge, de manière que l'enroulement secondaire fournisse un cou- rant substantiel à la charge et un dispositif réagissant à la source de courant continu en fournissant de l'éner- gie à l'enroulement primaire.
2 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un condensateur de blocage ( 25) connecté en série avec les enroulements -43 2543377 pour éviter la circulation d'un courant continu dans les enroulements.
3 Convertisseur selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que l'enroulement primaire consiste en 5 un premier et un second enroulements primaires ( 15, 16) à couplage serré, le condensateur de blocage comprenant un premier condensateur( 25), le premier enroulement pri- maire ( 15) étant connecté en série avec le premier- condensateur et la bobine d'inductance afin de réagir au 10 courant qui circule depuis la source par la bobine d'in- ductance quand le premier commutateur est ouvert, un second commutateur ( 27), le second enroulement primaire et le second commutateur étant connectés en série avec le second condensateur pour présenter un circuit de déchar- 15 ge pour l'enroulement secondaire quand le second commu- tateur est fermé.
4 Convertisseur selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un troisième condensateur( 34)connecté en série avec l'enroulement se- 20 condaire ( 17), le redresseur comprenant une première et une seconde diodes, la première diode( 32)étant connectée en dérivation sur la connexion en série du troisième condensateur et de l'enroulement secondaire et polarisée pour conduire un courant quand l'un des commutateurs est 25 fermé, le courant circulant par la première diode étant bloqué en réponse à sa tendance à changer de polarité avant que le premier commutateur soit ouvert, la seconde diode( 31 étant connectée en série entre la charge et la connexion en série de la troisième diode et de l'enrou- 30 lement secondaire, et polarisé pour conduire un courant quand l'autre commutateur est fermé.
5 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte un condensateur connecté en série, en position de blocage avec la bobine d'in- 35 ductance et l'enroulement primaire de manière que le premier commutateur soit connecté dans un circuit en courant continu avec la source de courant continu, le condensateur étant connecté en série avec le circuit primaire et le second commutateur.
6 Convertisseur selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que l'enroulement primaire comporte un 5 premier et un second enroulementsprimaires( 15, 16) à couplage serré, le condensateur comprenant un premier condensateur ( 25) connecté en série avec le premier en- roulement primaire et un second condensateur ( 27). connecté en série avec le second commutateur et le se- 10 cond enroulement primaire.
7 Convertisseur selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que l'enroulement primaire consiste en un seul enroulement primaire( 73)et la bobine d'inductan- ce consiste en un transformateur d'entrée( 78)comprenant 15 un premier et un second enroulements ( 76, 77), le premier enroulement étant connecté en série avec la source et l'enroulement primaire, le condensateur com- prenant un condensateur d'emmagasinage ( 83) et un autre condensateur ( 85), l'autre condensateur étant connecté 20 en série avec l'enroulement primaire et le second enroulement ainsi qu'avec le condensateur d'emmagasinage et le premier commutateur ( 81) lorsque ce dernier est fer- mé, l'autre condensateur étant connecté en série avec l'enroulement primaire, le second commutateur ( 86), le 25 condensateur d'emmagasinage et le second enroulement quand le second commutateur est fermé, le courant cir- culant dans un premier sens et un second sens opposé dans le condensateur d'emmagasinage pendant que le pre- mier et le second commutateurssônt respectivement fer- 30 més.
8 Convertisseur selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que la bobine d'inductance consiste en une bobine ( 21), l'enroulement primaire consistant en un seul enroulement primaire ( 63), le condensateur compre35 nant un premier et un second condensateurx le premier condensateur ( 66) étant un condensateur de blocage connecté en série avec la bobine et l'enroulement pri- maire de manière que le premier commutateur ( 65) et la bobine soient connectés en un circuit continu avec la source, le second condensateur ( 68) étant connecté en série avec le second commutateur ( 67) et l'enroulement 5 primaire.
9 Convertisseur selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que le second condensateur et le second commutateur sont connectés en dérivation sur l'enroule- ment primaire.
10 Convertisseur selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que le second condensateur et le second commutateur sont connectés en dérivation avec la con- nexion en série de l'enroulement primaire et du premier condensateur.
11 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la capacité du condensateur et la fréquence sont telles que les variations de tension aux bornes du condensateur pendant chaque cycle soient faibles par rapport à la tension de la source.
12 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de couplage inductif de la bobine d'inductance avec le transformateur de manière que la bobine d'inductance et l'enroulement primaire reçoivent approximativement les 25 mêmes formes d'onde de tension.
13 Convertisseur selon la revendication 12, ca- ractérisé en ce que la bobine d'inductance comporte lé- gèrement plus de spires que l'enroulement primaire afin de réduire le courant d'ondulation fourni par la source 30 de courant continu à la bobine d'inductance.
14 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la bobine d'inductance consiste en une bobine connectée entre la source et le premier com- mutateur, la bobine ayant une valeur et la fréquence 35 étant telle que le courant circule de façon continue avec des variations linéaires pendant que le premier et le second commutateurs sont fermés.
15 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un condensateur ( 131) connecté en série avec l'enroulement secondaire, le redresseur comprenant une première et une seconde dio- 5 des, ( 133, 134), la première diode étant connectée en dérivation sur la connexion en série du troisième condensateur et de l'enroulement secondaire et polarisée pour conduire un courant lorsque l'un des commutateurs est fermé, le courant circulant par la première diode 10 étant interrompu en réponse à une tendance de changement de polarité avant qu'un commutateur soit ouvert, la se- conde diode étant connectée en série entre la charge et la connexion en série de la diode et de l'enroulement secondaire et polarisée pour conduire un courant quand 15 l'autre commutateur est fermé.
16 Convertisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le circuit résonnant comporte une inductance parasite ( 19) résultant du couplage lache en- tre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire.
17 Convertisseur réaaissànt ci une source ( 11) de courant continu pour alimenter une charge ( 12) en courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur ( 71) avec un enroulement primaire et un enroulement secondaire ( 73, 74), une inductance 25 d'entrée, l'inductance d'entrée comprenant un transfor- mateur ( 78) avec un premier et un second enroulements ( 76, 77) avec chacun une première borne connectée respectivement aux extrémités opposées de l'enroulement primaire, des secondes bornes du premier et du second 30 enroulements étant connectées respectivement à la source et à un condensateur d'emmagasinage ( 85), un premier et un second commutateurs( 81, 86) connectés respectivement en dérivation sur les bornes opposées de l'enroulement primaire, le premier et le second commutateurs étant ou- 35 vert et fermé pendant des périodes mutuellement exclusi- ves pour alimenter l'enroulement primaire de façon symétrique, un redresseur ( 31, 32) connecté entre l'en- roulement secondaire et la charge pour permettre d'une part qu'un courant circule dans l'enroulement secondaire dans un premier sens pendant une partie seulement de la période ou l'un des commutateurs est fermé et pour per- 5 mettre d'autre part qu'un courant circule dans un second sens dans l'enroulement secondaire pendant que l'autre commutateur est fermé, et pour coupler le courant circulant dans le second sens avec la charge, un cir- cuit résonnant couplé avec le transformateur, ce circuit 10 résonnant comprenant des réactances par lesquelles le courant qui circule dans le premier-sens comporte une composante sinusoïdale.
18 Convertisseur selon la revendication 17, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un condensateur 15 de blocage ( 83) connecté en série avec l'enroulement primaire entre les connexions du premier et du second commutateurs avec l'enroulement primaire.
19 Convertisseur réagissant à une source ( 11) de courant continu pour alimenter une charge ( 12) en 20 courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur ( 14) avec un enroulement primaire et un enroulement secondaire ( 15, 16, 17), une bobine d'in- ductance ( 21) connecte en série entre la source et l'enroulement primaire, un premier commutateur ( 23) 25 ayant un état ouvert et un état fermé, le premier commu- tateur étant connecté, lorsqu'il est fermé, de manière à dériver un courant circulant depuis la source vers la bobine d'inductance pour éviter que le courant de déri- vation ne circule vers l'enroulement primaire, une impé- 30 dance couplée avec le transformateur tendant à produire un courant de résonance circulant dans les enroulements primaires et secondaires, un redresseur ( 31, 32) connecté à l'enroulement secondaire pendant que le pre- mier commutateur se trouve dans l'un des états, et four- 35 nissant un courant circulant dans l'enroulement-secon- daire à la charge pendant que le premier commutateur se trouve dans l'autre état.
20 Convertisseur selon la revendication 19, ca- ractérisé en ce que la bobine d'inductance ( 21) a une valeur qui produit des segments de courant bidirection- nel en forme de rariîpes-, circulant de façon continue 5 pendant les intervalles o le premier commutateur est respectivement fermé et ouvert.
21 Convertisseur selon la revendication 20, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif. pour coupler par induction la bobine d'inductance avec 10 le transformateur de manière que la bobine d'inductance et l'enroulement primaire reçoivent approximativement les mêmes formes d'onde de tension.
22 Convertisseur selon la revendication 21, ca- ractérisé en ce que la bobine d'inductance comporte lé- 15 gèrement plus de spires que l'enroulement primaire pour réduire le courant d'ondulation fourni par la source de courant continu à la bobine d'inductance.
23 Convertisseur selon la revendication 19, ca- ractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de 20 couplage par induction de la bobine d'inductance avec le transformateur de manière que la bobine d'inductance et l'enroulement primaire reçoivent approximativement les mêmes formes d'onde de tension.
24 Convertisseur selon la revendication 23, ca- 25 ractérisé en ce que la bobine d'inductance comporte lé- gèrement plus de spires que l'enroulement primaire pour réduire le courant d'ondulation fourni par la source de courant continu à la bobine d'inductance.
25 Convertisseur selon la revendication 19, ca- 30 ractérisé en ce qu'il comporte en outre un condensateur ( 34) connecté en série avec l'enroulement secondaire, le redresseur comprenant une première et une seconde dio- des, la première diode ( 32) étant connectée en dériva- tion sur la connexion en série du troisième condensateur 35 et de l'enroulement secondaire, et polarisée pour conduire un courant quand le premier commutateur est fermé, la seconde diode ( 31) étant connectée en série -49 2543377 entre la charge et la connexion en série de la première diode et de l'enroulement secondaire, et polarisée pour fournir un courant à la charge.
26 Convertisseur selon la revendication 19, ca- 5 ractérisé en ce que l'enroulement primaire et l'enroule- ment secondaire sont couples de façon lâche pour former une réactance parasite qui modifie les durées des courants de dérivation.
27 Convertisseur selon la revendication 19, ca- 10 ractérisé en ce ou'il y a une tendance cour que la tension aux bornes du premier commutateur augmente de façon appré- ciable quand ce commutateur est initialement à l'état ouvert, un dispositif étant prévu pour contrôler la ten- sion aux bornes du premier commutateur lorsqu'il se 15 trouve initialement à l'état ouvert.
28 Convertisseur selon la revendication 27, ca- ractérisé en ce que le dispositif de commande comporte un second commutateur ( 26) connecté de manière que lorsqu'il est fermé, il dérive le courant dans l'enroulement primaire et permet qu'un courant soit couplé entre la source et l'enroulement primaire, le premier commuta- teur et le second étant ouvert et fermé à des périodes mutuellement exclusives.
29 Convertisseur selon la revendication 28, ca- 25 ractérisé en ce que la bobine d'inductance consiste en une bobine ( 21), l'enroulement primaire consistant en un seul enroulement primaire, un condensateur de blocage étant connecté en série avec la bobine et l'enroulement primaire de manière que le premier commutateur et la bo- 30 bine soient connectés en circuit en courant continu avec la source, un second condensateur ( 27) étant connecté en série avec le second commutateur et l'enroulement primaire.
30 Convertisseur selon la revendication 29, ca- 35 ractérisé en ce que le second condensateur ( 27) et le second commutateur ( 26) sont connectés en dérivation sur l'enroulement primaire. -50 543377
31 Convertisseur selon la revendication 28, ca- ractérisé en ce que l'enroulement primaire consiste en un seul enroulement primaire ( 73) et la bobine d'induc- tance consiste en un transformateur d'entrée ( 78) avec 5 un premier et un second enroulements ( 76, 77), le pre- mier enroulement étant connecté en série avec la source et l'enroulement primaire, le condensateur comprenant un condensateur d'emmagasinage ( 85) et un autre condensa- teur ( 83), l'autre condensateur étant connecté en série 10 avec l'enroulement primaire et le second enroulement ainsi qu'avec le condensateur d'emmagasinage et le pre- mier commutateur quand ce dernier est fermé, l'autre condensateur étant connecté en série avec l'enroulement primaire, le second commutateur, le condensateur d'em- 15 magasinage et le second enroulement quand le second com- mutateur est fermé, le courant circulant dans un premier et un second sens opposé dans le condensateur d'emmaga- sinage pendant que le premier et le second commutateurs sont respectivement fermés.
32 Convertisseur selon la revendication 28, ca- ractérisé en ce que l'enroulement primaire comporte un premier et un second enroulements primaires < 15, 16) couplés de façon lache, un premier condensateur étant connecté en série avec le premier enroulement primaire 25 et un second condensateur étant connecté en série avec le second commutateur et le second enroulement primaire.