FR2640058A1 - Alternating, variable-ratio switched electronic regulator - Google Patents
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Abstract
Description
On connait, pour utilisation en courant continu, les régulateurs dits "positifs et abaisseurs", par exemple leur schéma classique est représenté en planche 1. Le transistor Q1 est rendu successivement conducteur ou non en fonction des signaux générés par le pilote P.We know, for use in direct current, the regulators known as "positive and lowerers", for example their traditional diagram is represented on plate 1. The transistor Q1 is made successively conductive or not according to the signals generated by the pilot P.
Ces signaux peuvent être à fréquence fixe et rapport cyclique variable ou à durée de commande fixe et fréquence variable, ce qui revient au même, mais rend plus difficile le filtrage. C'est la première solution qui est généralement retenue.These signals can be of fixed frequency and variable duty cycle or of fixed control duration and variable frequency, which amounts to the same thing, but makes filtering more difficult. It is the first solution which is generally adopted.
Le rapport cyclique peut être contrôlé par la valeur de la tension Van (O 10 v par exemple), celle-ci résultant d'un ordre en boucle ouverte, ou d'une comparaison dans le cas d'une régulation en boucle fermée.The duty cycle can be controlled by the value of the Van voltage (O 10 v for example), this resulting from an open loop command, or from a comparison in the case of closed loop regulation.
Lorsque le transistor Q1 est conducteur, le courant le circule à travers Q1,
I'inductance L1 et la résistance d'utilisation Ri.When transistor Q1 is conductive, current flows through Q1,
The inductance L1 and the resistance of use Ri.
Négligeons pour l'instant le rôle de la capacité CI. Let’s ignore the role of CI capacity for now.
Durant cette phase le courant est identique dans Q1, L1, R1 et croissant à Ve-Vs l'origine selon une pente égale à lui
le est égal à Is.During this phase the current is identical in Q1, L1, R1 and increasing to Ve-Vs the origin according to a slope equal to it
le is equal to Is.
A la fin de cette phase de conduction, I'inductance qui a été réceptrice LIe
(polarité + à l'entrée, - à la sortie) contient une énergie2. At the end of this conduction phase, the inductance which has been receptive LIe
(polarity + at the input, - at the output) contains an energy2.
lorsque Q 1 cesse de conduire, l'inductrice devient génératrice (polarité - à
l'entrée, + à la sortie) la diode D1 devient conductrice, siège du courant
id.when Q 1 stops driving, the inductor becomes generative (polarity - to
input, + at output) diode D1 becomes conductive, seat of current
id.
Durant cette phase, le courant est identique dans Di, L1 et Rt. II est -décroissant à l'origine selon une pente L / R, le courant dans le transistor
Q1 est nul.During this phase, the current is identical in Di, L1 and Rt. It is decreasing at the origin according to a slope L / R, the current in the transistor
Q1 is zero.
La courbe A (planche 1) représente la tension à la sortie de QI (donc à
l'entrée de L1 ou aux bornes de D1) (n - VE comme référence zéro),
évoluant d'un rapport cyclique de 9110 à 1/10 par exemple.Curve A (plate 1) represents the voltage at the output of QI (therefore at
the input of L1 or across D1) (n - VE as zero reference),
changing from a duty cycle of 9110 to 1/10 for example.
La courbe B (planche 1) représente la tension aux-bornes de R1 (Vms à
Vms' égale à 90% de Ve dans le cas du rapport cyclique 9/10 et 10 % de
Ve pour le rapport 1/10
Pour une valeur appropriée de L1 l'ondulation de Vms pourra être faible et
devenir négligeable par la mise en place de Ct. Curve B (plate 1) represents the voltage across R1 (Vms at
Vms' equal to 90% of Ve in the case of the 9/10 duty cycle and 10% of
Ve for the report 1/10
For an appropriate value of L1, the ripple of Vms may be weak and
become negligible by the implementation of Ct.
Dans le cas d'un rapport cyclique 1/2, on aura:
Ve
Vs= 2
Vs 15=R
Is le moyen = 2
Pe= Vex le =Vsx Is (aux pertes près Q- LI-Di) I'ensemble se présente donc comme un véritable "autotransformateur" pour courant continu, dont le rendement est voisin de 1 quel que soit le rapport abaisseur.In the case of a 1/2 duty cycle, we will have:
Fr
Vs = 2
Vs 15 = R
Is the means = 2
Pe = Vex le = Vsx Is (with losses near Q-LI-Di) the assembly therefore presents itself as a true "autotransformer" for direct current, the efficiency of which is close to 1 regardless of the step-down ratio.
Ce système très connu et très employé, utilisant des fréquences de "découpage" élevées (plusieurs dizaines de KHz) est unidirectionnel et n'est pas utilisable en alternatif.This very well-known and widely used system, using high "chopping" frequencies (several tens of KHz) is unidirectional and cannot be used as an alternative.
La présente invention consiste à une "symétrisation" du schéma le rendant utilisable en alternatif sous réserve d'une "orientation" synchrone de certains composants, de dispositions et protections particulières.The present invention consists in a "symmetrization" of the diagram making it usable as an alternative subject to a synchronous "orientation" of certain components, of special arrangements and protections.
Le schéma de l'axe est représenté en planche 2.The diagram of the axis is shown in Plate 2.
Le transistor Qi est remplacé par deux transistors C sposés en série "dos à dos", leurs "sources" étant communes et le pilote les contrôlant en parallèle (Q1 et Q1'). Ils reçoivent chacun en parallèle inverse une diode (D2 et D2').The transistor Qi is replaced by two transistors C sposed in series "back to back", their "sources" being common and the pilot controlling them in parallel (Q1 and Q1 '). They each receive in reverse parallel a diode (D2 and D2 ').
La diode D1 est remplacée par deux diodes D1 et D1', disposés en série "dos à dos", leurs anodes étant communes. Elles reçoivent chacune en parallèle inverse un transistor (Q2 et Q2') commandés alternativement par le synchronisateur S.The diode D1 is replaced by two diodes D1 and D1 ', arranged in series "back to back", their anodes being common. They each receive in reverse parallel a transistor (Q2 and Q2 ') controlled alternately by the synchronizer S.
Pour la commodité de l'analyse du fonctionnement, on a repéré les entrées alternatives N et PH pour "neutre" et "phase", ces deux repères pouvant être inversés sans inconvénient, simplement semble-t-il plus logique que le neutre soit le point commun entre l'entrée et la sortie.For the convenience of the analysis of the operation, the alternative inputs N and PH have been identified for "neutral" and "phase", these two references being able to be inverted without drawback, it simply seems more logical that the neutral is the common point between entry and exit.
Lorsque la phase est positive et durant toute la demi-période Q2' sera maintenu conducteur, D1 assurant la fonction de diode de retour d'énergie.When the phase is positive and throughout the half-period Q2 'will be kept conductive, D1 ensuring the function of energy return diode.
Durant cette même demi-période, le courant provenant du secteur par Q1 (lorsqu'il est commandé) et D2' traversera L1 puis R1, dans le sens +
Lorsque Q1 n'est pas commandé, l'énergie contenue dans LI s'écoulera toujours dans le sens + .parQT, D1, L1 et R1. During this same half-period, the current coming from the sector by Q1 (when ordered) and D2 'will cross L1 then R1, in the direction +
When Q1 is not controlled, the energy contained in LI will always flow in the direction +. By QT, D1, L1 and R1.
Lorsque la phase est négative et durant toute la demi-période, c'est Q2 qui sera maintenu conducteur et D1' qui assurera la fonction de diode de retour d'énergie.When the phase is negative and throughout the half-period, it is Q2 which will be kept conductive and D1 'which will perform the function of energy return diode.
Durant cette même demi-période, le courant provenant du secteur par Q1' (lorsqu'il est commandé) et D2, traversera L1 puis R1 cette fois dans le sens
Pour une valeur constante de la tension de contrôle Van, le rapport cyclique sera constant tout au long de la période secteur et la forme d'onde obtenue à la sortie sera identique à celle d'entrée, avec une amplitude qui dépendra du rapport cyclique choisi.During this same half-period, the current coming from the sector by Q1 '(when ordered) and D2, will cross L1 then R1 this time in the direction
For a constant value of the control voltage Van, the duty cycle will be constant throughout the sector period and the waveform obtained at the output will be identical to that of input, with an amplitude which will depend on the duty cycle chosen .
L'ensemble constitue un véritable autotransformateur alternatif, dans lequel la puissance prélevée sur le réseau est égale à la puissance utilisée par la charge, quel que soit le rapport abaisseur (aux pertes des composants près).The assembly constitutes a true alternative autotransformer, in which the power taken from the network is equal to the power used by the load, whatever the step-down ratio (to the losses of the components).
En particulier, lors de l'utilisation en "abaisseur" l'intensité fournie à la charge sera supérieure à celle absorbée sur le réseau, ce qui ne peut être le cas en ce qui concerne les réglages série à angle variable obtenus à l'aide de transistors, Triac ou Thyristors.In particular, when using the step-down device, the intensity supplied to the load will be greater than that absorbed by the network, which cannot be the case with regard to the variable angle series settings obtained using of transistors, Triac or Thyristors.
De plus, le système ne génère aucune distorsion, la forme du courant à l'entrée étant identique à celle du courant absorbé par la charge.
Le système fonctionne tel quel sur des charges résistives ou présentant un cos très proche de 1.In addition, the system does not generate any distortion, the shape of the input current being identical to that of the current absorbed by the load.
The system works as is on resistive loads or with a cos very close to 1.
Pour des charges fortement réactives, il faut commander:
Q1' en permanence lorsque la phase est positive, D2 assurant le
retour de l'énergie réactive, et Q1 le découpage.For highly reactive loads, you must order:
Q1 'permanently when the phase is positive, D2 ensuring the
return of reactive energy, and Q1 cutting.
Q1 en permanence lorsque la phase est négative, D2' assurant le
retour de l'énergie réactive et Qi' le découpage.Q1 permanently when the phase is negative, D2 'ensuring the
return of reactive energy and Qi 'cutting.
Les points A et B suivent la fréquence de découpage avec de fort dv/dt (environ 300 v/lls sur un secteur 220 v). Points A and B follow the switching frequency with high dv / dt (around 300 v / lls on a 220 v sector).
Cela pose le problème de la commande en isolement galvanique des transistors Q1, Q1', Q2, Q2'.This poses the problem of controlling galvanically isolated transistors Q1, Q1 ', Q2, Q2'.
La planche 3 expose un schéma complet et expe3rimenté, étudié pour un moteur asynchrone compensé proche de cos 1.Plate 3 shows a complete and experienced diagram, studied for a compensated asynchronous motor close to cos 1.
L'alimentation de l'électronique de commande s'effectue pour un petit transformateur à 3 secondaires isolés 12v.The control electronics are supplied for a small transformer with 3 12v insulated secondaries.
On dispose ainsi de 3 sources régulées 15 v (aux bornes de C2 - C9 - Ci 6 affectées aux points A, O et B).There are thus 3 15 v regulated sources (at the terminals of C2 - C9 - Ci 6 assigned to points A, O and B).
Les transistors Qi - Q1' - Q2 - Q2' sont du type à effet de champs "HEXFET".The transistors Qi - Q1 '- Q2 - Q2' are of the "HEXFET" field effect type.
Un certain nombre de composants viennent compléter le schéma de base:
L2 - L3 - L4 - L5 - L6 - C4, qui évitent le retour de la fréquence de découpage vers le réseau.A number of components complete the basic scheme:
L2 - L3 - L4 - L5 - L6 - C4, which prevent the return of the switching frequency to the network.
D23 - D24 - D27 - D28, qui assurent la protection en tension des transistors contre les surtensions de commutation.D23 - D24 - D27 - D28, which provide voltage protection of the transistors against switching overvoltages.
R12 et R13 qui limitent les courants de commutation, etc...R12 and R13 which limit the switching currents, etc ...
Les diodes D8 - D9 - D10 - D11 ont été prévues pour éliminer les diodes internes aux HEX-FET, trop lentes.The diodes D8 - D9 - D10 - D11 have been designed to eliminate the internal diodes in the HEX-FET, which are too slow.
Les liaisons en "isolement galvanique" ont été obtenues par utilisation de systèmes "optoélectroniques" (diode électroluminescente + phototransistor) CI1, Cl 2, Cl 3.The connections in "galvanic isolation" were obtained by using "optoelectronic" systems (light-emitting diode + phototransistor) CI1, Cl 2, Cl 3.
Bien entendu, tout autre système de liaison (galvanique, par transformateurs, etc...) et l'emploi en lieu et place d'autres semiconducteurs (transistors bipolaires, Thyristors à extinction commandée, etc...) ne sauraient sortir du cadre de l'invention.Of course, any other connection system (galvanic, by transformers, etc.) and the use in place of other semiconductors (bipolar transistors, Thyristors with controlled extinction, etc.) cannot go beyond the scope. of the invention.
De même, trois systèmes identiques peuvent constituer un régulateur triphasé.Likewise, three identical systems can constitute a three-phase regulator.
Une "modulation" du rapport cyclique de la fréquence de découpage, durant une période secteur, peut permettre de modifier la forme de l'onde de sortie, avec des applications nombreuses qui resteraient dans le cadre de l'invention. A "modulation" of the duty cycle of the chopping frequency, during a sector period, can make it possible to modify the shape of the output wave, with numerous applications which would remain within the scope of the invention.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8816348A FR2640058B1 (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | ALTERNATE ELECTRONIC REGULATOR WITH CUT-OUT AND VARIABLE RATIO |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8816348A FR2640058B1 (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | ALTERNATE ELECTRONIC REGULATOR WITH CUT-OUT AND VARIABLE RATIO |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2640058A1 true FR2640058A1 (en) | 1990-06-08 |
FR2640058B1 FR2640058B1 (en) | 1991-03-08 |
Family
ID=9372855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8816348A Expired - Fee Related FR2640058B1 (en) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | ALTERNATE ELECTRONIC REGULATOR WITH CUT-OUT AND VARIABLE RATIO |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2640058B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995022880A1 (en) * | 1992-07-23 | 1995-08-24 | Axiomatic Design Limited | Gas discharge lamp dimmer circuit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58175975A (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Power converter |
US4777580A (en) * | 1985-01-30 | 1988-10-11 | Maxim Integrated Products | Integrated full-wave rectifier circuit |
-
1988
- 1988-12-07 FR FR8816348A patent/FR2640058B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58175975A (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Power converter |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 8, no. 13 (E-222)(1450) 20 janvier 1984, & JP-A-58 175975 (NIPPON DENSHIN DENWA KOSHA) 15 octobre 1983, * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995022880A1 (en) * | 1992-07-23 | 1995-08-24 | Axiomatic Design Limited | Gas discharge lamp dimmer circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2640058B1 (en) | 1991-03-08 |
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