FR2959624A1 - Circuit de conversion de tension continue - Google Patents

Abstract

L'invention propose un circuit de conversion de tension continue, pouvant fonctionner en tant qu'élévateur de tension, abaisseur de tension, ou fonctionner en tant qu'élévateur ou abaisseur de tension selon des modes de fonctionnement.

Description

CIRCUIT DE CONVERSION DE TENSION CONTINUE Domaine Technique La présente invention concerne un circuit électronique de conversion de tensions continues. La présente invention vise notamment les circuits de conversion utilisés dans les dispositifs électroniques portables tels que téléphones mobiles ou baladeurs, pour convertir une tension fournie par une batterie pour son utilisation dans d'autres circuits du dispositif, par exemple pour moduler la tension de sortie du convertisseur pour une détection d'enveloppe dans un amplificateur de puissance radiofréquence.

Arrière-plan Technologique L'architecture de convertisseur à pompe de charge est utilisée dans les applications où l'on recherche un faible coût et une surface de circuit réduite. Pour ajuster la tension de sortie, cette architecture dégrade fortement le rendement énergétique, et son usage est donc limité. En outre, ce type d'architecture est connu pour générer une forte ondulation de la tension de sortie, due au fait que le courant fourni à la capacité de sortie n'est pas continu. Ainsi, ce type d'architecture génère beaucoup de bruit dans les signaux générés ou traités par les circuits alimentés, ce qui réduit son intérêt dans les applications radiofréquences. L'architecture de conversion « DC-DC » (ou continu/continu) de type « Boost », ou « Buck/Boost » est utilisée dans les applications où l'on souhaite une tension de sortie ajustable. Toutefois, cette architecture, en plus de générer aussi beaucoup d'ondulation de la tension de sortie et donc de bruit, met en oeuvre des courants très élevés. En outre, du fait que les transistors de contrôle du circuit fonctionnent en zone ohmique, et du fait de la présence d'une inductance dans le circuit avec sa résistance parasite associée, il est généré des pertes par effet Joule, ce qui réduit le rendement de la conversion.

De plus, le fait d'avoir un courant de sortie qui n'est pas continu ne permet pas d'avoir un controle continu sur la tension de sortie. Cela génère donc, en outre les problèmes d'ondulation, des problèmes de vitesse de réaction du circuit, qui a alors une bande passante limitée.

Or, une bande passante large est utile pour moduler la tension de sortie du convertisseur DC-DC ou bien pour répondre à des variations rapides de la charge du circuit. Résumé de l'Invention Il existe donc encore un besoin général pour améliorer les convertisseurs de tension continue, notamment pour résoudre les problèmes précités. La présente invention vient notamment répondre à ce besoin. A cet effet, il proposé un circuit de conversion de tension continue, comportant : - une borne d'entrée pour recevoir une tension d'entrée continue à convertir, - une borne de sortie pour délivrer une tension de sortie résultant de la conversion de la tension d'entrée, - un module filtre passe bas dont une sortie est connectée à la borne de sortie, et dont une entrée est connectée à un premier noeud du circuit, et - un module capacitif connecté entre le premier noeud et un deuxième noeud du circuit, dans lequel, le premier noeud est connecté à un premier module de commutation configuré pour appliquer ou non au premier noeud des potentiels en fonction de phases de fonctionnement du circuit, et le deuxième noeud est connecté à un deuxième module de commutation configuré pour appliquer ou non au deuxième noeud des potentiels en fonction de phases de fonctionnement du circuit, et dans lequel la tension de sortie est une fonction d'un rapport cyclique entre les durées des phases de fonctionnement du circuit d'une part, et de la tension d'entrée d'autre part. Le circuit peut être utilisé pour obtenir une tension de sortie continue, ou 5 modulée. Ce circuit peut fonctionner comme élévateur de tension, abaisseur de tension (positif ou négatif), ou encore fonctionner sélectivement comme élévateur ou abaisseur de tension. Le circuit offre un rendement meilleur que les circuits élévateurs ou 10 abaisseurs de tension de l'art antérieur, notamment du fait qu'il impose des courants continus dans l'inductance moins importants que dans l'art antérieur. Le circuit génère donc des pertes par effet Joule dans la résistance parasite associée à l'inductance moins importantes que dans l'art antérieur. L'ondulation du circuit est également réduite par rapport aux circuits de 15 l'art antérieur, car le courant de sortie est continu et fourni à la charge de façon continue par l'inductance. Ainsi, le circuit peut être utilisé dans les applications nécessitant de faibles niveaux de bruit (par exemple les applications radiofréquences ou audio). Le circuit permet également de régler rapidement la tension de sortie en 20 agissant sur le rapport cyclique, ce qui permet une utilisation plus flexible du circuit. Le circuit peut être utilisé dans des applications variées comme par exemple la détection d'enveloppe de signaux radiofréquences dans un circuit de télécommunications, ou la transmission de puissance. En effet, le circuit 25 peut être commandé pour le suivi d'un signal de référence sur une large bande passante, et avec une bonne précision ainsi qu'un bon rendement énergétique.

Dans un premier mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement, qui sont : 30 - une première phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, et - une deuxième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel proportionnel au potentiel de la borne d'entrée. Dans ce premier mode de réalisation, le circuit fonctionne en élévateur de tension.

Par exemple : 10 - le premier module de commutation comporte un premier interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée, et - le deuxième module de commutation comporte un deuxième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et un troisième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la 15 borne d'entrée, et les premier et deuxième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le troisième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la première phase, et les premier et deuxième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le troisième interrupteur est 20 commandé pour être passant dans la deuxième phase.

Selon une variante du premier mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement, - une troisième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module 25 de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne de d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, et - une quatrième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le 30 deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne de sortie.

Par exemple :5 - le premier module de commutation comporte un quatrième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée, et - le deuxième module de commutation comporte un cinquième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et un sixième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne de sortie, et les quatrième et cinquième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le sixième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la troisième phase, et les quatrième et cinquième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le sixième interrupteur est commandé pour être passant dans la quatrième phase.

Selon un deuxième mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement, qui sont : - une cinquième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud un potentiel de référence du circuit, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne d'entrée, et - une sixième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de référence du circuit.

Dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit fonctionne en abaisseur 25 de tension négatif (la tension de sortie est négative et inferieure en module à la tension d'entrée).

Par exemple : - le premier module de commutation comporte un septième interrupteur 30 commandé connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence, et - le deuxième module de commutation comporte un huitième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et un neuvième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et les septième et neuvième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le huitième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la cinquième phase, et les septième et neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le huitième interrupteur est commandé pour être passant dans la sixième phase.

Selon une variante du deuxième mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement, qui sont : - une septième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud un potentiel de référence du circuit, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne d'entrée, et - une huitième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne de sortie.

Par exemple : - le premier module de commutation comporte un dixième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence, et - le deuxième module de commutation comporte un onzième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne de sortie, et un douzième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et les dixième et douzième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le onzième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la septième phase, et les dixième et douzième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le onzième interrupteur est commandé pour être passant dans la huitième phase.

Selon un troisième mode de réalisation, le circuit fonctionne sélectivement selon les deux modes de fonctionnement suivants : - un premier mode de fonctionnement dans lequel le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement, qui sont : - une neuvième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne d'entrée, et - une dixième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, et - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le circuit fonctionne 15 selon le premier mode de réalisation.

Dans le premier mode, le circuit fonctionne en abaisseur de tension (tension de sortie positive et inferieure à la tension d'entrée), et dans le deuxième mode, le circuit fonctionne en élévateur de tension. 20 Par exemple : - le premier module de commutation comporte un treizième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée, et - le deuxième module de commutation comporte un quatorzième 25 interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et un quinzième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et, - dans le premier mode de fonctionnement, les treizième et quatorzième 30 interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le quinzième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la neuvième phase, et les treizième et quatorzième interrupteurs sont commandés pour être bloqués 10 alors que le quinzième interrupteur est commandé pour être passant dans la dixième phase, et - dans le deuxième mode de fonctionnement, les treizième et quinzième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le quatorzième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la première phase, et les treizième et quinzième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le quatorzième interrupteur est commandé pour être passant dans la deuxième phase.

Selon une variante du troisième mode de réalisation, le circuit alterne entre quatre phases de fonctionnement, qui sont : - une onzième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, - une douzième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel proportionnel au potentiel de la borne d'entrée, - une treizième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation n'applique pas de potentiel au deuxième noeud, et - une quatorzième phase de fonctionnement dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de référence du circuit, et le deuxième module de commutation n'applique pas de potentiel au deuxième noeud.

Le circuit fonctionne dans un mode hybride entre un élévateur de tension, et un abaisseur de tension que l'on peut contrôler via les rapports cycliques entre les onzième et douzième phases d'une part, et les treizième et quatorzième phases d'autre part.

Par exemple : - le premier module de commutation comporte un seizième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée et un dix-septième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence du circuit, et - le deuxième module de commutation comporte un dix-huitième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et un dix-neuvième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et, dans la onzième phase, les dix-septième et dix-huitième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que les seizième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être passants, dans la douzième phase, les seizième, dix-septième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le dix-huitième interrupteur est commandé pour être passant, dans la treizième phase, les dix-septième, dix-huitième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le seizième interrupteur est commandé pour être passant, et dans la quatorzième phase, les seizième, dix-huitième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le dix-septième interrupteur est commandé pour être passant.

II est également proposé un circuit fonctionnant sélectivement selon au 25 moins deux des trois modes de fonctionnement suivants : - un troisième mode dans lequel le circuit fonctionne selon le premier mode de réalisation, - un quatrième mode dans lequel le circuit fonctionne selon le deuxième mode de réalisation, et 30 - un cinquième mode dans lequel le circuit fonctionne selon la variante du troisième mode de réalisation.

Par exemple : - le premier module de commutation comporte un vingtième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée et un vingt-etunième interrupteur commandé connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence du circuit, et - le deuxième module de commutation comporte un vingt-deuxième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et un vingt-troisième interrupteur commandé connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et le circuit fonctionne sélectivement selon l'un des trois modes de fonctionnement suivants : - un sixième mode dans lequel les vingtième et vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être passants, alors que les vingt-etunième, et vingt-deuxième interrupteurs sont commandés pour être bloqués dans une quinzième phase, et dans lequel les vingtième, vingt-et-unième, et les vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être bloqués, alors que le vingt-deuxième interrupteur est commandé pour être passant, dans une seizième phase, le circuit alternant entre les deux phases, - un septième mode dans lequel les vingt-et-unième, vingt-deuxième, et vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être bloqués, alors que le vingtième interrupteur est commandé pour être passant dans une dix-septième phase, et dans lequel les vingtième, vingt-deuxième, et vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être bloqués, alors que le vingt-et-unième interrupteur est commandé pour être passant dans une dix-huitième phase, le circuit alternant entre les deux phases, et - un huitième mode, dans lequel le circuit alterne entre les quinzième, seizième, dix-septième, et dix-huitième phases de fonctionnement. Brève Description des Dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 illustre une architecture de circuit selon un mode de réalisation; - la figure 2 illustre un circuit élévateur de tension selon un mode de réalisation ; - la figure 3 illustre l'évolution de la tension d'entrée du module filtre passe bas dans le mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 4 illustre une variante du circuit élévateur de tension ; - la figure 5 un circuit abaisseur et inverseur de tension selon un mode de réalisation ; - la figure 6 illustre l'évolution de la tension d'entrée du module filtre passe bas dans le mode de réalisation de la figue 5 ; - la figure 7 illustre une variante du circuit abaisseur de tension ; - la figure 8 illustre un circuit non inverseur élévateur et/ou abaisseur de tension selon un mode de réalisation ; - la figure 9 illustre l'évolution de la tension d'entrée du module filtre passe bas dans le mode de réalisation de la figure 8 ; - la figure 10 illustre une variante du circuit élévateur de tension ; - la figure 11 illustre l'évolution de la tension d'entrée du module filtre passe bas dans la variante de la figure 10 ; - les figures 12 et 13 illustrent des circuits de commande selon des modes de réalisation ; et - les figures 14 à 24 sont des graphes représentant l'évolution de plusieurs signaux des circuits selon les modes de réalisation des figures 1 à 11.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention En référence à la figure 1, on décrit une architecture de circuit selon un mode de réalisation. Le circuit selon ce mode de réalisation comporte une borne d'entrée 100 pour recevoir une tension d'entrée continue à convertir. Par exemple, la borne 100 est connectée à une batterie fournissant une tension à convertir. Le circuit comporte également une borne de sortie 101 pour fournir une tension de sortie continue sensiblement proportionnelle à la tension d'entrée.

La borne d'entrée est connectée à un module de commutation 103. Ce module de commutation permet d'appliquer sélectivement différents potentiels sur un noeud 104 du circuit, en fonction de phases de fonctionnement de celui-ci. Par exemple, le module de commutation 103 peut appliquer un potentiel de référence (par exemple le potentiel de la masse 105 du circuit), le potentiel de la borne d'entrée, le potentiel de la borne de sortie, ou un potentiel généré par un module 111 dédié. Par exemple, le module 111 est un régulateur linéaire qui délivre une tension proportionnelle et inférieure à la tension d'entrée. Le module de commutation peut également laisser le potentiel du noeud 104 libre, et ne pas lui appliquer de potentiel. En outre le module de commutation 103 connecté entre la borne d'entrée et le noeud 104, le circuit comporte un module capacitif 106 connecté entre le noeud 104 et un autre noeud 107 du circuit. Ce module capacitif stocke et déstocke de l'énergie dans le circuit selon des phases de fonctionnement.

Par exemple, ce module comporte une capacité connectée entre les noeuds 104 et 107. Le noeud 107 est connecté à un module de commutation 108 permettant d'appliquer sélectivement différents potentiel sur le noeud 107 en fonction de phases de fonctionnement du circuit. Par exemple, le module de commutation 108 permet d'appliquer sur le noeud 108, le potentiel de référence du circuit (par exemple celui de la masse), ou le potentiel de la borne d'entrée. Le module de commutation peut également laisser le potentiel du noeud 107 libre, et ne pas lui appliquer de potentiel. Le circuit comporte également un module filtre passe bas 109 connecté entre le noeud 107 et la borne de sortie, notamment pour lisser la tension de sortie. Pour contrôler les phases de fonctionnement du circuit, un module de contrôle 100 connecté aux modules de commutation envoie des signaux pour sélectionner selon les phases de fonctionnement les potentiels à appliquer sur les noeuds 104 et 107. Le module de contrôle peut être réalisé selon des circuits connus de la personne du métier pour générer des signaux de contrôle d'interrupteurs par exemple en fonction de phases définies dans la description qui va suivre.

Dans la suite, on décrit trois modes de réalisation et des variantes de ces modes de réalisation. Dans un premier mode de réalisation le circuit fonctionne en élévateur de tension, dans un deuxième mode de réalisation le circuit fonctionne en abaisseur et inverseur de tension, et dans un troisième mode de réalisation le circuit peut fonctionner sélectivement en élévateur ou abaisseur de tension. Afin de retrouver l'architecture présentée sur la figure 1, les noeuds correspondant aux noeuds 104 et 107 seront appelés NOD1 et NOD2 sur les différentes figures illustrant les différents modes de réalisation et leurs variantes. On reconnaîtra les interrupteurs présentés dans la suite comme faisant partie du premier ou du deuxième module de commutation à leur connexion à l'un ou l'autre des noeuds NOD1 ou NOD2. En outre, l'entrée et la sortie de chaque circuit seront appelées sur les figures respectivement IN et OUT. Dans la suite on décrit également deux modes de réalisation du circuit 15 de commande 110.

Circuit élévateur de tension

En référence à la figure 2, on décrit un circuit élévateur de tension 20 reprenant l'architecture générale décrite en référence à la figure 1. Le circuit est connecté par sa borne d'entrée 200 à une batterie 201. Par ailleurs, un interrupteur commandé SI (par exemple un transistor) est connecté entre la borne d'entrée et un noeud 202 du circuit. Un autre interrupteur commandé S3 est connecté entre la borne d'entrée et un autre 25 noeud 203 du circuit. Entre les noeuds 202 et 203 est connectée une capacité 204 de valeur Cs,. Un interrupteur S2 est connecté entre le noeud 203 et la masse 208 du circuit. Entre le noeud 202 et la borne de sortie 205 du circuit, est disposé un 30 filtre passe bas composé d'une inductance 206 de valeur L, et une capacité 207 de valeur COUT. L'inductance est connectée entre le noeud 202 et la borne de sortie, et la capacité 204 est connectée entre la borne de sortie et la masse 208 du circuit.

Le circuit est connecté par sa borne de sortie à une résistance de charge 209 de valeur RL qui représente la charge équivalente représentée par le circuit alimenté par le convertisseur.

Dans ce mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de 5 fonctionnement.

Dans une première phase F1, les interrupteurs SI et S2 sont commandés pour être passants, alors que l'interrupteur S3 est commandé pour être bloqué. Ainsi, l'énergie électrique stockée dans la batterie est appelée et stockée à la fois dans l'inductance 206 et la capacité 204. A la fin de cette

10 première phase, la capacité 204 est chargée à la tension de sortie VBAT de la batterie appliquée à la borne d'entrée.

Dans une deuxième phase F2, les interrupteurs S1 et S2 sont commandés pour être bloqués, alors que l'interrupteur S3 est commandé pour être passant. Ainsi, l'énergie stockée dans la capacité 204 est stockée dans

15 l'inductance 206.

La figure 3 illustre l'évolution de la tension Vix au noeud 202 lors des phases F1 et F2. On appelle D (0 D <û1) le rapport cyclique entre les phases F1 et F2, et TS la somme des durées des deux phases. Ainsi, la phase F1 est de durée (1-D)Ts et la phase F2 est de durée DTS.

20 Lors de la phase F1, la tension Vix vaut VBAT, et lors de la phase F2, la tension Vix vaut VBOOST = 2VBAT.

La tension de sortie VouT correspond à la moyenne de la tension Vix puisque cette dernière tension est la tension d'entrée du filtre, et que la tension de sortie correspond à la sortie de ce filtre.

25 On a alors la tension de sortie qui vaut la moyenne de la tension Vix sur la période TS d'alternance des phases (ci-dessous et dans la suite, la barre au dessus d'une grandeur signifie la moyenne de cette grandeur sur une période d'alternance des phases) : (1ù D)TsVBAT + DTsVsoosT VOUT = Vix = 30 VoUT = (l + D)VsAT On a donc la possibilité de régler la tension de sortie en ajustant la valeur du rapport cyclique. Ts ,et L'ondulation du courant dans l'inductance (telle qu'illustrée sur la figure 14) vaut: AIL = D(1ù D) LS VBAT , et le courant moyen (voir aussi la figure 14) est sensiblement égal au courant de sortie : I L,DC = 'OUT On obtient donc une ondulation et un courant plus faibles que dans l'art antérieur. Par exemple, dans un convertisseur « boost », l'ondulation et le courant moyen valent respectivement : AI L=D-BAT,etlLDC-1°UD.

On a représenté sur la figue 15 l'évolution de l'ondulation normalisée AIL TsVBAT L « boost » de l'art antérieur (courbe 150), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 151). On peut constater sur cette figure que l'ondulation normalisée reste bornée pour le présent circuit alors que pour le circuit de l'art antérieur, plus le rapport cyclique augmente, plus l'ondulation normalisée augmente. Ainsi, avec le circuit selon la présente invention on peut faire varier le rapport cyclique (et donc la tension de sortie) sans risquer d'augmenter l'ondulation et donc le bruit produit par de telles ondulations. En outre, contrairement à l'art antérieur où le courant moyen croît très rapidement lorsque le rapport cyclique s'approche de 1, avec le présent circuit, le courant moyen reste sensiblement égal au courant de sortie. Pour illustrer cet effet, on a représenté sur la figure 16 l'évolution du courant dans l'inductance normalisé par rapport au courant de sortie IL,DC (sans unité) en TOUT fonction du rapport cyclique (sans unité), pour un circuit « boost » de l'art antérieur (courbe 160), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 161). Avec le présent circuit, il est possible de faire varier le rapport cyclique sur toute la plage de 0 à 1 (pour contrôler la valeur de la tension de sortie), sans induire un courant trop important dans l'inductance (ce qui dans (sans unité) en fonction du rapport cyclique (sans unité), pour un circuit l'art antérieur provoque des pertes par effet Joule dans la résistance parasite de l'inductance). Les figures 17 à 19 illustrent des résultats de simulation comparant les performances d'un circuit selon le présent mode de réalisation et un circuit « boost » équivalent de l'art antérieur. Les valeurs suivantes ont été utilisées : - COUT = 4,7 pF, - Csu = 4,7 pF, - L = 1 pH, - f = 1/Ts = 5 MHz, et - VBAT = 2,7 V. La figure 17 représente l'évolution de du courant dans l'inductance en régime transitoire, pour un circuit "boost" de l'art antérieur (courbe 170), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 171). Les ordonnées sont graduées en dixièmes d'ampère, et les abscisses en dixièmes de microsecondes. Comme on peut le constater, le courant DC dans l'inductance du circuit de l'art antérieur est supérieur de 65% au courant dans l'inductance du circuit selon le présent mode de réalisation (pour la même tension de sortie et de batterie). Le circuit selon le présent mode de réalisation induit donc moins de pertes par effet Joule que le circuit de l'art antérieur.

La figure 18 représente l'évolution de la tension de sortie dans en régime transitoire, pour un circuit "boost" de l'art antérieur (courbe 180), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 180). Les ordonnées sont graduées en centièmes de volt, et les abscisses en dixièmes de microsecondes. Comme on peut le constater, la tension de sortie du circuit de l'art antérieur est très perturbée et à une forte amplitude, alors que la tension de sortie du circuit selon le présent mode de réalisation est sensiblement constante. La tension fournie par le circuit selon le présent mode de réalisation est donc peu bruitée. La figure 19 représente l'évolution en fonction de la tension de sortie (en volts), du rendement énergétique (en %), pour un circuit "boost" de l'art antérieur (courbe 190), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 191), pour un courant de sortie de 0,6 ampères. Comme on peut le constater, le rendement du circuit de l'art antérieur s'effondre rapidement lorsque la tension de sortie augmente, alors que le rendement du circuit selon le présent mode de réalisation est sensiblement constant. En outre, le rendement du circuit selon le présent mode de réalisation reste supérieur au rendement du circuit selon l'art antérieur.

Dans une configuration (non représentée) de ce mode de réalisation, au lieu d'avoir l'interrupteur commandé S3 connecté entre le noeud 203 et l'entrée 200, l'interrupteur commandé S3 est connecté entre le noeud 203 et un régulateur de tension linéaire qui délivre une tension VR inférieure et proportionnelle à la tension d'entrée. Dans cette configuration, la tension VBOOST vaut VBAT + VR. Le fonctionnement général du circuit reste le même.

Variante En référence à la figure 4, on décrit une variante du circuit élévateur précédemment décrit.

Dans ce circuit, une batterie 401 charge la borne d'entrée 400 qui est connectée à un interrupteur commandé S4 (par exemple un transistor) qui relie la borne d'entrée à un noeud 402 du circuit. Le noeud 402 est couplé à la borne de sortie 405 du circuit par un filtre passe bas constitué d'une inductance 406 de valeur L connectée entre le noeud 402 et la borne de sortie, et d'une capacité 407 de valeur COUT connectée entre la borne de sortie et un potentiel de référence du circuit 408 (par exemple la masse du circuit). Une capacité 404 de valeur Csu est connectée entre le noeud 402 et un autre noeud 403 du circuit. Un interrupteur commandé S5 relie le noeud 403 au potentiel de référence (la masse), et un interrupteur commandé S6 relie le noeud 403 à la borne de sortie. Dans ce mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement. Dans une première phase F3, les interrupteurs S4 et S5 sont commandés pour être passants, alors que l'interrupteur S6 est commandé pour être bloqué. Dans une deuxième phase F4, les interrupteurs S4 et S5 sont commandés pour être bloqués, alors que l'interrupteur S6 est commandé pour être passant.

L'évolution de la tension VLX au noeud 402 est sensiblement identique à celle du graphique de la figure 3. On appelle D (0 D <ù1) le rapport cyclique entre les phases F3 et F4, et TS la somme des durées des deux phases. Ainsi, la phase F3 est de durée (1-D)TS et la phase F4 est de durée DTS.

Lors de la phase F3, la tension VLX vaut VBAT, et lors de la phase F4, la tension VLX vaut VBOOST = VOUT + VBAT.

On a alors la tension de sortie qui vaut la moyenne sur TS de la tension VLX: (1ùD)TsVBAT +DTsVBOOST VOUT VLX et s VBAT VOUT = (1ù D) . Circuit abaisseur et inverseur de tension En référence à la figure 5, on décrit un circuit abaisseur de tension reprenant l'architecture générale décrite en référence à la figure 1. Le circuit est connecté par sa borne d'entrée 500 à une batterie 501. Par ailleurs, un interrupteur commandé S9 (par exemple un transistor) est connecté entre la borne d'entrée et un noeud 502 du circuit. Un autre interrupteur commandé S8 est connecté entre le noeud 502 et un potentiel de référence du circuit (par exemple la masse 503 du circuit). Un interrupteur S7 est connecté entre la masse 503 du circuit et un noeud 504 du circuit. Entre les noeuds 502 et 504 est connectée une capacité 505 de valeur Cs,.

Entre le noeud 504 et la borne de sortie 506 du circuit, est disposé un filtre passe bas composé d'une inductance 507 de valeur L, et une capacité 508 de valeur COUT. L'inductance est connectée entre le noeud 504 et la borne de sortie, et la capacité 508 est connectée entre la borne de sortie et la masse du circuit. Le circuit est connecté par sa borne de sortie à une résistance de charge 509 de valeur RL qui représente la charge équivalente représentée par le circuit alimenté par le convertisseur.

Dans ce mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement. Dans une première phase F5, les interrupteurs S, et S9 sont commandés pour être passants, alors que l'interrupteur S8 est commandé pour être bloqué. Ainsi, l'énergie électrique fournie par la batterie et l'énergie fournie par la charge sont appelées et stockées à la fois dans l'inductance 507 et la capacité 505. A la fin de cette première phase, la capacité 204 est chargée à - VBAT, c'est-à-dire l'opposé la tension de la batterie appliquée à la borne d'entrée.

Dans une deuxième phase F6, les interrupteurs S7 et S9 sont commandés pour être bloqués, alors que l'interrupteur S8 est commandé pour être passant. Ainsi, l'énergie de la charge appelée est injectée à la masse à travers l'inductance 507 et la capacité 505. A la fin de cette phase, la tension Vix au noeud 504 est - VBAT.

La figure 6 illustre l'évolution de la tension VLx au noeud 504 lors des phases F5 et F6. On appelle D (0 D <û1) le rapport cyclique entre les phases F5 et F6, et TS la somme des durées des deux phases. Ainsi, la phase F5 est de durée (1-D)Ts et la phase F6 est de durée DTS. Lors de la phase F5, la tension Vix est nulle (c'est-à-dire le potentiel nul de la masse), et lors de la phase F6, la tension Vix vaut VBOOST = - VBAT.

On a alors la tension de sortie qui vaut la moyenne sur la période TS de la tension Vix: VOUT V (1ù D)T x 0 + DTSVBOOST et = LX- s VOUT = ùD VBAT On a donc la possibilité de régler la tension de sortie en ajustant la valeur du rapport cyclique. L'ondulation du courant dans l'inductance (voir figure 14) vaut : AIL =D(1ûD)LVRAI, , et le courant moyen (voir figure 14) est sensiblement égal au courant de sortie en valeur absolue : 1I L,DC = 'OUT On obtient donc une ondulation et un courant plus faibles que dans l'art antérieur. Par exemple, dans un convertisseur « buck/boost », l'ondulation et la valeur absolue du courant moyen valent respectivement : AI L = D T- VBAT, et IL, DC = 1 OUT L'ondulation et le courant normalisés évoluent comme illustré par les figures 15 et 16. Les figures 20 à 22 illustrent des résultats de simulation comparant les performances d'un circuit selon le présent mode de réalisation et un circuit inverseur « buck/boost » équivalent de l'art antérieur. Les valeurs suivantes ont été utilisées : - COUT = 10 pF, - Csu=10pF, - L = 1 pH, - f = 1/Ts = 5 MHz, et - VBAT = 2,7 V. La figure 20 représente l'évolution de la valeur absolue du courant dans l'inductance en régime transitoire, pour un circuit inverseur " buck/boost" de l'art antérieur (courbe 2000), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 2001). Les ordonnées sont graduées en 5 centièmes d'ampère, et les abscisses en dixièmes de microsecondes. Comme on peut le constater, le courant dans l'inductance du circuit selon le présent mode de réalisation est inférieur de 40% au courant dans l'inductance du circuit de l'art antérieur. Le circuit selon le présent mode de réalisation induit donc moins de pertes par effet Joule que le circuit de l'art antérieur.

La figure 21 représente l'évolution de la tension de sortie dans en régime transitoire, pour un circuit inverseur "buck/boost" de l'art antérieur (courbe 2100), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 2101). Les ordonnées sont graduées en 5 centièmes de volt, et les abscisses en dixièmes de microsecondes. Comme on peut le constater, la tension de sortie du circuit de l'art antérieur est très perturbé et à une forte amplitude, alors que la tension de sortie du circuit selon le présent mode de réalisation est sensiblement constante. La tension fournie par le circuit selon le présent mode de réalisation est donc peu bruitée. La figure 22 représente l'évolution en fonction de la tension de sortie (en volts), du rendement énergétique (en %), pour un circuit "buck/boost" de l'art antérieur (courbe 2200), et pour un circuit selon le présent mode de réalisation (courbe 2201), pour un courant de sortie de 0,6 ampères. Comme on peut le constater, le rendement du circuit selon le présent mode de réalisation reste supérieur au rendement du circuit selon l'art antérieur.

Variante En référence à la figure 7, on décrit une variante du circuit abaisseur précédemment décrit. Dans ce circuit, une batterie 701 charge la borne d'entrée 700 qui est connectée à un interrupteur commandé S12 (par exemple un transistor) qui relie la borne d'entrée à un noeud 702 du circuit. Le noeud 702 est couplé à la borne de sortie 703 du circuit par un interrupteur commandé Sil. Une capacité 704 de valeur Csu est connectée entre le noeud 702 et un noeud 705 du circuit. Le noeud 705 est connecté à la borne de sortie par un filtre passe bas constitué d'une inductance 706 de valeur L connectée entre le noeud 705 et la borne de sortie, et d'une capacité 707 de valeur COUT connectée entre la borne de sortie et un potentiel de référence du circuit 708 (par exemple la masse du circuit). Un interrupteur commandé Sio relie le noeud 705 au potentiel de référence. Dans ce mode de réalisation, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement.

Dans une première phase F7, les interrupteurs Sio et S12 sont commandés pour être passants, alors que l'interrupteur Sil est commandé pour être bloqué. Dans une deuxième phase F8, les interrupteurs Sio et S12 sont commandés pour être bloqués, alors que l'interrupteur Sil est commandé pour être passant.

L'évolution de la tension VLX au noeud 705 est sensiblement identique à celle du graphique de la figure 6. On appelle D (0 D ≤1) le rapport cyclique entre les phases F7 et F8, et Ts la somme des durées des deux phases. Ainsi, la phase F7 est de durée (1-D)Ts et la phase F8 est de durée DTs.

Lors de la phase F7, la tension Vix est nulle (c'est-à-dire le potentiel nul de la masse), et lors de la phase F8, la tension Vix vaut VBOOST = VOUT - VBAT. On a alors la tension de sortie qui vaut la moyenne sur TS de la tension 5 Vix: VOUT V (1ù D)T x 0+ DTSVBOOST et = LX- s D VOUT _ ù V (1ùD) BAT Circuit élévateur et abaisseur de tension 10 En référence à la figure 8, on décrit un circuit pouvant fonctionner sélectivement en tant qu'élévateur de tension ou abaisseur de tension, et reprenant l'architecture générale décrite en référence à la figure 1. Le circuit est connecté par sa borne d'entrée 800 à une batterie 801. 15 Par ailleurs, un interrupteur commandé S13 (par exemple un transistor) est connecté entre la borne d'entrée et un noeud 802 du circuit. Un autre interrupteur commandé S14 est connecté entre la borne d'entrée et un noeud 803 du circuit. Un interrupteur S15 est connecté entre le noeud 803 et un potentiel de référence du circuit (par exemple la masse 804 du circuit). Entre 20 les noeuds 802 et 803 est connectée une capacité 805 de valeur Cs,. Entre le noeud 802 et la borne de sortie 806 du circuit, est disposé un filtre passe bas composé d'une inductance 807 de valeur L, et une capacité 808 de valeur COUT. L'inductance est connectée entre le noeud 802 et la borne de sortie, et la capacité 808 est connectée entre la borne de sortie et la masse 25 du circuit. Le circuit est connecté par sa borne de sortie à une résistance de charge 809 de valeur RL. Dans un premier mode de fonctionnement, le circuit alterne entre deux phases de fonctionnement. 30 Dans une première phase F9, les interrupteurs S13 et S14 sont commandés pour être passants, alors que l'interrupteur S15 est commandé pour être bloqué. Ainsi, l'énergie électrique fournie par la batterie est appelée et fournie à la charge 809 à travers l'inductance 807. Dans une deuxième phase F10, les interrupteurs S13 et S14 sont commandés pour être bloqués, alors que l'interrupteur S15 est commandé pour être passant. Ainsi, l'énergie stockée dans la capacité 805 est appelée et stockée dans l'inductance 807. La figure 9 illustre l'évolution de la tension VLX au noeud 805 lors des phases F9 et F10. On appelle D (0 D 1) le rapport cyclique entre les phases F9 et F10, et TS la somme des durées des deux phases. Ainsi, la phase F9 est de durée (1-D)Ts et la phase F10 est de durée DTS.

Lors de la phase F9, la tension VLX est nulle (c'est-à-dire le potentiel nul de la masse), et lors de la phase F10, la tension VLX vaut VBAT, c'est-à-dire la tension de batterie appliquée à la borne d'entrée. On a alors la tension de sortie qui vaut la moyenne sur TS de la tension VLX ù ù (1ùD)TSxO+DTsVBAT et VOUT VLX 7 s VOUT =DVBAT. Dans ce mode de fonctionnement, le circuit fonctionne donc en abaisseur de tension. Afin de faire fonctionner le circuit en élévateur de tension, dans un 20 deuxième mode de fonctionnement, les états des interrupteurs S14 et S15 sont inversés lors des phases de fonctionnement F9 et F10. On retrouve alors un fonctionnement équivalent au circuit décrit élévateur de tension décrit en référence aux figures 2 et 3. Les interrupteurs sont commandés comme décrit ci-dessus pour 25 passer d'un mode à un autre. Avec un circuit selon le présent mode de réalisation, on obtient des performances équivalentes à celles présentées pour les circuits élévateur et abaisseur de tension. 30 Variante En référence à la figure 10, on décrit une variante du circuit décrit ci-dessus. La borne d'entrée 1 du circuit est chargée par une batterie 2. La borne d'entrée est connectée à un noeud 3 du circuit par un interrupteur commandé S16 (par exemple un transistor). La borne d'entrée est par ailleurs connectée à un autre noeud 4 du circuit par un interrupteur commandé S18. Le noeud 4 est par ailleurs connecté à un potentiel de référence du circuit (par exemple la masse 6 du circuit) par un interrupteur S16. Une capacité 5 de valeur Csu est connectée entre les deux noeuds 3 et 4. Par ailleurs, le noeud 3 est connecté à au potentiel de référence du circuit par l'interrupteur S17. Le noeud 3 est également connecté à la borne de sortie 7 du circuit par un filtre passe bas. Ce filtre comporte une inductance 8 de valeur L connectée entre le noeud 3 et la borne de sortie 7, et une capacité 9 de valeur COUT connectée entre la borne de sortie et la masse. La borne de sortie est connectée à une charge résistive 10 de valeur RL. Le circuit alterne entre quatre phases de fonctionnement. Dans une onzième phase F11 de fonctionnement, les interrupteurs S17 et S18 sont commandés pour être bloqués alors que les interrupteurs S16 et S19 sont commandés pour être passants. Dans une douzième phase de fonctionnement F12, les interrupteurs, S16, S17, et S19 sont commandés pour être bloqués alors que l'interrupteur S18 est commandé pour être passant. Les onzième et douzième phases sont similaires à celles mises en oeuvre dans le circuit élévateur décrit en référence aux figures 2 et 3. Dans une treizième phase de fonctionnement F13, les interrupteurs S17, S18, et S19 sont commandés pour être bloqués alors que l'interrupteur S16 est commandé pour être passant. Dans une quatorzième phase de fonctionnement F14, les interrupteurs S16, S18, et S19 sont commandés pour être bloqués alors que l'interrupteur S17 est commandé pour être passant. Les deux dernières phases sont similaires à celles mises en oeuvre dans le circuit décrit en référence aux figures 5 et 6. Ainsi, le circuit fonctionne en élévateur de tension dans les onzième et douzième phases, et fonctionne en abaisseur de tension dans les treizième et quatorzième phases.

Afin de s'assurer que la capacité Csu soit chargé lors du passage au fonctionnement en élévateur de tension, et ainsi éviter des appels de courant élevé, on peut prévoir un circuit de pré-charge (non représenté) adapté pour pré-charger la capacité Csu lors de la treizième phase. Dans ce cas, au lieu de commander l'interrupteur S19 pour être bloqué dans la treizième phase, on le laisse passant et connecté au circuit de pré-charge.

La figure 10 illustre l'évolution de la tension VLx au noeud 3 lors des phases F11 à F14. On appelle Dsu (0 Dsu <ù1) le rapport cyclique entre les phases F11 et F12, et Ts la somme des durées des deux phases. Ainsi, la phase F11 est de durée (1-Dsu)Ts et la phase F12 est de durée DsuTs. On appelle Dsp (0 DSD <ù1) le rapport cyclique entre les phases F13 et F14, la somme des durées des deux phases est égale à Ts. Ainsi, la phase F13 est de durée (1-Dsu)Ts et la phase F14 est de durée DsuTs. Lors de la phase F11, la tension Vix vaut VBAT (c'est-à-dire la tension de la batterie appliquée à la borne d'entrée). Lors de la phase F12, la tension Vix vaut 2VBAT. Lors de la phase F13, la tension Vix vaut VBAT. Lors de la phase F14, la tension Vix vaut 0 (c'est-à-dire la valeur du potentiel de la masse).

On a alors la tension de sortie qui vaut la moyenne sur 2Ts de la tension Vix: ù = ù = (1ùDsU)VBATTs +DsuTs x2VBAT +DsDTsVBAT + (1ùDsD)Ts x0 et V oUTV LX 2Ts V o U T = (l + Dsu + DsD) VBAT 2 En faisant varier les valeurs de Dsu et de Dsp on peut régler la tension de sortie.

Dans une réalisation de cette variante, le circuit fonctionne selon trois modes de fonctionnement, qui sont : - un mode SU dans lequel il alterne entre les phases F11 et F12, et fonctionne en élévateur de tension, - un mode de fonctionnement SD dans lequel il alterne entre les phases F13 et F14, et fonctionne en abaisseur de tension, et - un mode de fonctionnement SU/D dans lequel il alterne entre les phases F11 à F14, et fonctionne de manière hybride entre un élévateur et un abaisseur selon le réglages des rapports cycliques Dsu et Dsp. Les figures 23 et 24 illustrent des résultats de simulation montrant les performances d'un circuit fonctionnant selon les trois modes de fonctionnement pour réaliser respectivement une détection d'enveloppe et une conversion de puissance dans un circuit de télécommunications. Les valeurs suivantes ont été utilisées : - COUT = 470 nF, -Csu=4,7pF, - L = 1 pH, - f = 1/Ts = 5 MHz, - RL = 6 Ohms, et - VBAT = 2,7 V.

La figure 23 représente l'évolution de la tension de batterie (courbe (2300), de la tension de sortie (2301) et d'une tension de référence (courbe 2302) à suivre par le circuit de conversion. Le circuit de conversion est commandé (via les rapports cycliques Dsu et Dsp) pour fournir à partir de la tension d'entrée, une tension proportionnelle à la tension de référence (un circuit de commande pour réaliser une telle détection d'enveloppe est décrit dans la suite). Comme on peut le constater, la tension de sortie se confond presque exactement avec la tension de référence. En effet, selon le niveau de la tension de référence par rapport à la tension de la batterie, on fait fonctionner le circuit selon l'un des trois modes SU (lorsque la tension de référence est supérieure à la tension de batterie (besoin d'une élévation de tension)), SD (lorsque la tension de référence est très inférieure à la tension de batterie (besoin d'un abaissement de tension)), et SU/D (lorsque la tension de référence est légèrement inférieure à la tension de batterie.

La figure 24 représente l'évolution de la tension de batterie (courbe (2400), de la tension de sortie (2401) et d'une tension de référence (courbe 2402) à suivre par le circuit de conversion. Le circuit de conversion est commandé (via les rapports cycliques Dsu et Dsp) pour fournir à partir de la tension d'entrée, une tension proportionnelle à la tension de référence, qui correspond ici à une tension pour la fourniture de puissance à un circuit. Cette tension évolue peu (rampes au départ à la fin, et un palier de puissance entre les deux).

Comme on peut le constater, comme précédemment, la tension de sortie se confond presque exactement avec la tension de référence. En régime continu de la tension de référence (figure 24), comme en régime permanent (figure 23), le circuit permet une conversion de tension satisfaisante. Le circuit offre une bonne bande passante.

Dans une configuration (non représentée) de ce mode de réalisation, au lieu d'avoir l'interrupteur commandé S18 connecté entre le noeud 4 et l'entrée 1, l'interrupteur commandé S1$ est connecté entre le noeud 4 et un régulateur de tension linéaire qui délivre une tension VR inférieure et proportionnelle à la tension d'entrée. Dans cette configuration, la tension VBOOST vaut VBAT + VR. Le fonctionnement général du circuit reste le même.

Circuits de commande

En référence à la figure 12 on décrit un premier circuit de commande d'interrupteurs. Ce circuit comporte un amplificateur d'erreur 120 qui reçoit en entrée une tension VCMD de commande, ainsi qu'ne tension correspondant à la transformation de la tension de sortie d'un circuit selon un mode de réalisation VouT par un réseau de compensation 121. Le réseau de compensation sert à compenser la réponse en fréquence du filtre de sortie constitué par l'association de l'inductance et de la capacité comme il apparaitra à la personne du métier. La sortie de l'amplificateur d'erreur correspond ainsi à une amplification de la différence entre la tension de commande (c'est-à-dire la tension que l'on souhaite obtenir en sortie du circuit commandé). Cette sortie est fournie à un comparateur 122 qui compare cette sortie à une tension en dents de scie VSAW. La sortie du comparateur 122 est alors une tension PWM qui a un état haut lorsque la sortie de l'amplificateur d'erreur 120 est supérieure à la tension VSAW, et un état bas sinon. Ainsi, comme il apparaitra à la personne du métier, selon le niveau de la tension de sortie de l'amplificateur d'erreur 120 (donc de l'écart entre la commande et la sortie du circuit commandé), le rapport cyclique entre l'état haut et l'état bas peut varier. La tension PWM est ensuite fournie à un circuit de génération de phase 123 (circuit « non overlapping ») pour générer deux signaux de commande cpletcp2 en opposition de phase. Le circuit décrit en référence à la figure 12 peut servir à contrôler un circuit selon l'un de modes de réalisation précédents et leurs variantes lorsqu'ils alternent entre deux phases, pour commander les différents interrupteurs. Par exemple, les signaux fournis par le circuit 123 commandent les grilles des transistors utilisés comme interrupteurs. Le circuit décrit en référence à la figure 12 peut servir à contrôler un circuit élévateur ou un circuit abaisseur. A titre d'exemple, dans le circuit élévateur décrit en référence à la figure 2, le signal de commande (pl peut commander les interrupteurs SI et S2 et le signal 92 l'interrupteur S3. Les signaux (pl et 92 étant en opposition de phase, les interrupteurs SI et S2 d'une part, et l'interrupteur S3 d'autre part s'ouvriront et se fermeront en opposition de phase comme décrit ci-avant. A titre d'exemple encore, dans le circuit élévateur décrit en référence à la figure 4, le signal de commande (pl peut commander les interrupteurs S7 et S9 et le signal 92 l'interrupteur S8. Les signaux (pl et 92 étant en opposition de phase, les interrupteurs S7 et S9 d'une part, et l'interrupteur S8 d'autre part s'ouvriront et se fermeront en opposition de phase comme décrit ci-avant.

En référence à la figure 13, on décrit un deuxième circuit de commande d'interrupteurs. Dans ce circuit, on retrouve des éléments 130, 131, 132, et 133 respectivement similaires aux éléments 120, 121, 122, et 123 de la figure 12. Une première tension en dents de scie VsA . est fournie au comparateur 132, et une deuxième tension en dents de scie VsA . est fournie à un comparateur 134 qui compare cette tension à la sortie du comparateur 130. Ainsi, le comparateur 134 génère une tension PWM2 qui a un état haut lorsque la sortie du comparateur 130 est supérieure à la tension VsAW, et un état bas sinon. Cette tension PWM2 est fournie à un circuit de génération de phase 135 (circuit « non overlapping ») pour générer deux signaux de commande en opposition de phase.

Les tensions VsA . et V,4. sont décalées par un « offset » et ont des valeurs moyennes différentes et la même phase et la même amplitude pour permettre de générer en sortie des circuits 133 et 132 des phases différentes. On obtient ainsi quatre signaux de commande (pl, 92, 93, et cp4. On peut ainsi obtenir des signaux (pl et 92 étant en opposition de phase avec un rapport cyclique donné sur une demi période, et des signaux 93 et 94 étant en opposition de phase avec un autre rapport cyclique sur la même demi période. Le circuit décrit en référence à la figure 13 peut être utilisé pour commander les interrupteurs d'un circuit selon le troisième mode de réalisation. A titre d'exemple, dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 8, on peut obtenir le même rapport cyclique pour les signaux PWM1 et PWM2, et dans le premier mode de fonctionnement, commander les interrupteurs S13 et S14 avec le signal (pl, et commander l'interrupteur S15 avec le signal 92, puis dans le deuxième mode de fonctionnement, commander les interrupteurs S13 et S15 avec le signal 93, et commander l'interrupteur S14 avec le signal cp4. A titre d'exemple encore, dans la variante décrite en référence à la figure 10, on peut, sur une durée TS (correspondant aux phases F11 et F12) on peut commander les interrupteurs S16 et S19 avec le signal (pl, et commander l'interrupteur S18 avec le signal 92, puis sur une durée TS suivante (correspondant aux phases F13 et F14) commander les interrupteurs S16 avec le signal 93, et commander l'interrupteur S17 avec le signal cp4. A cet effet, on connecte alternativement les circuits 133 et 135 au circuit commandé, et lorsqu'un interrupteur n'est pas connecté à un signal de commande, il reste bloqué.

La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. D'autres variantes, modes de réalisation et combinaisons de modes de réalisation décrits peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des figures annexées. Dans les revendications, le terme "comporter" n'exclut pas d'autres éléments ou d'autres étapes. L'article indéfini « un » n'exclut pas le pluriel. Un seul processeur ou plusieurs autres unités peuvent être utilisées pour mettre en oeuvre l'invention. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n'excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l'invention.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Circuit de conversion de tension continue, comportant : - une borne d'entrée (100) pour recevoir une tension d'entrée continue à convertir, - une borne de sortie (101) pour délivrer une tension de sortie résultant de la conversion de la tension d'entrée, - un module filtre passe bas (109) dont une sortie est connectée à la borne de sortie, et dont une entrée est connectée à un premier noeud (107) du circuit, et - un module capacitif (106) connecté entre le premier noeud et un deuxième noeud (104) du circuit, dans lequel, le premier noeud est connecté à un premier module de commutation (108) configuré pour appliquer ou non au premier noeud des potentiels en fonction de phases de fonctionnement du circuit, et le deuxième noeud est connecté à un deuxième module de commutation (103) configuré pour appliquer ou non au deuxième noeud des potentiels en fonction de phases de fonctionnement du circuit, et dans lequel la tension de sortie est une fonction d'un rapport cyclique entre les durées des phases de fonctionnement du circuit d'une part, et de la tension d'entrée d'autre part.
2. 2. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit alternant entre deux phases de fonctionnement, qui sont : - une première phase de fonctionnement (F1) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée (VBAT), et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, et - une deuxième phase de fonctionnement (F2) dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel proportionnel au potentiel de la borne d'entrée.
3. 3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel : - le premier module de commutation comporte un premier interrupteur commandé (Si) connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée, et - le deuxième module de commutation comporte un deuxième interrupteur commandé (S2) connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et un troisième interrupteur commandé (S3) connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et dans lequel les premier et deuxième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le troisième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la première phase, et les premier et deuxième interrupteurs sont commandés pour être alors que le troisième interrupteur est commandé pour être passant bloqués dans la deuxième phase.
4. 4. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit alternant entre deux phases de 15 fonctionnement, qui sont : - une troisième phase de fonctionnement (F3) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne de d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, et 20 - une quatrième phase de fonctionnement (F4) dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne de sortie (VOUT). 25
5. 5. Circuit selon la revendication 4, dans lequel : - le premier module de commutation comporte un quatrième interrupteur commandé (S4) connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée, et - le deuxième module de commutation comporte un cinquième interrupteur commandé (S5) connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, 30 et un sixième interrupteur commandé (S6) connecté entre le deuxième noeud et la borne de sortie, et dans lequel les quatrième et cinquième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le sixième interrupteur est commandé pour être bloquédans la troisième phase, et les quatrième et cinquième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le sixième interrupteur est commandé pour être passant dans la quatrième phase.
6. 6. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit alternant entre deux phases de fonctionnement, qui sont : - une cinquième phase de fonctionnement (F5) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud un potentiel de référence du circuit, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne d'entrée (VBAT), et - une sixième phase de fonctionnement (F6) dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de référence du circuit.
7. 7. Circuit selon la revendication 6, dans lequel : - le premier module de commutation comporte un septième interrupteur commandé (S7) connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence, et - le deuxième module de commutation comporte un huitième interrupteur commandé (S8) connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et un neuvième interrupteur commandé (S9) connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et dans lequel les septième et neuvième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le huitième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la cinquième phase, et les septième et neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le huitième interrupteur est commandé pour être passant dans la sixième phase.
8. 8. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit alternant entre deux phases de fonctionnement, qui sont : - une septième phase de fonctionnement (S7) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud un potentiel de référence du circuit,et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne d'entrée (VBAT), et - une huitième phase de fonctionnement (F8) dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne de sortie (VOUT).
9. 9. Circuit selon la revendication 8, dans lequel : - le premier module de commutation comporte un dixième interrupteur 10 commandé (S10) connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence, et - le deuxième module de commutation comporte un onzième interrupteur commandé (S11) connecté entre le deuxième noeud et la borne de sortie, et un douzième interrupteur commandé (S12) connecté entre le deuxième noeud et 15 la borne d'entrée, et dans lequel les dixième et douzième interrupteurs sont commandés pour être passants dans la septième phase alors que le onzième interrupteur est commandé pour être bloqué, et les dixième et douzième interrupteurs sont commandés pour être bloqués dans la huitième phase alors que le onzième 20 interrupteur est commandé pour être passant.
10. 10. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit fonctionnant sélectivement selon les deux modes de fonctionnement suivants : - un premier mode de fonctionnement dans lequel le circuit alterne entre deux 25 phases de fonctionnement, qui sont : - une neuvième phase de fonctionnement (F9) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud le potentiel de la borne d'entrée, et 30 - une dixième phase de fonctionnement (F10) dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, et- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le circuit fonctionne selon la revendication 2.
11. 11. Circuit selon la revendication 10, dans lequel : - le premier module de commutation comporte un treizième interrupteur commandé (S13) connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée, et - le deuxième module de commutation comporte un quatorzième interrupteur commandé (S14) connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et un quinzième interrupteur commandé (S15) connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et dans lequel, - dans le premier mode de fonctionnement, les treizième et quatorzième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le quinzième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la neuvième phase, et les treizième et quatorzième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le quinzième interrupteur est commandé pour être passant dans la dixième phase, et - dans le deuxième mode de fonctionnement, les treizième et quinzième interrupteurs sont commandés pour être passants alors que le quatorzième interrupteur est commandé pour être bloqué dans la première phase, et les treizième et quinzième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le quatorzième interrupteur est commandé pour être passant dans la deuxième phase.
12. 12. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit alternant entre quatre phases de fonctionnement, qui sont : - une onzième phase de fonctionnement (F11) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel de référence du circuit, - une douzième phase de fonctionnement (F12) dans laquelle le premier module de commutation n'applique pas de potentiel au premier noeud, et ledeuxième module de commutation applique au deuxième noeud un potentiel proportionnel au potentiel de la borne d'entrée, - une treizième phase de fonctionnement (F13) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de la borne d'entrée, et le deuxième module de commutation n'applique pas de potentiel au deuxième noeud, et - une quatorzième phase de fonctionnement (F14) dans laquelle le premier module de commutation applique au premier noeud le potentiel de référence du circuit, et le deuxième module de commutation n'applique pas de potentiel au deuxième noeud.
13. 13. Circuit selon la revendication 12, dans lequel : - le premier module de commutation comporte un seizième interrupteur commandé (S16) connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée et un dix-septième interrupteur commandé (S17) connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence du circuit, et - le deuxième module de commutation comporte un dix-huitième interrupteur commandé (S18) connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et un dix-neuvième interrupteur commandé (S19) connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, et dans lequel dans la onzième phase, les dix-septième et dix-huitième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que les seizième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être passants, dans la douzième phase, les seizième, dix-septième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le dix-huitième interrupteur est commandé pour être passant, dans la treizième phase, les dix-septième, dix-huitième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le seizième interrupteur est commandé pour être passant, et dans la quatorzième phase, les seizième, dix-huitième et dix-neuvième interrupteurs sont commandés pour être bloqués alors que le dix-septième interrupteur est commandé pour être passant.
14. 14. Circuit selon la revendication 1, ledit circuit fonctionnant sélectivement selon au moins deux des trois modes de fonctionnement suivants : - un troisième mode dans lequel le circuit fonctionne selon la revendication 2, - un quatrième mode dans lequel le circuit fonctionne selon la revendication 6, et - un cinquième mode dans lequel le circuit fonctionne selon la revendication 12.
15. 15. Circuit selon la revendication 1, dans lequel - le premier module de commutation comporte un vingtième interrupteur commandé (S20) connecté entre le premier noeud et la borne d'entrée et un vingt-et-unième interrupteur commandé (S21) connecté entre le premier noeud et le potentiel de référence du circuit, et - le deuxième module de commutation comporte un vingt-deuxième interrupteur commandé (S22) connecté entre le deuxième noeud et la borne d'entrée, et un vingt-troisième interrupteur commandé (S23) connecté entre le deuxième noeud et le potentiel de référence, ledit circuit fonctionnant sélectivement selon l'un des trois modes de fonctionnement suivants : - un sixième mode dans lequel les vingtième et vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être passants, alors que les vingt-et-unième, et vingt-deuxième interrupteurs sont commandés pour être bloqués dans une quinzième phase de fonctionnement (F15), et dans lequel les vingtième, vingt-et-unième, et les vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être bloqués, alors que le vingt-deuxième interrupteur est commandé pour être passant, dans une seizième phase de fonctionnement (S16), le circuit alternant entre les deux phases, - un septième mode dans lequel les vingt-et-unième, vingt-deuxième, et vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être bloqués, alors que le vingtième interrupteur est commandé pour être passant dans une dix-septième phase de fonctionnement (S17), et danslequel les vingtième, vingt-deuxième, et vingt-troisième interrupteurs sont commandés pour être bloqués, alors que le vingt-et-unième interrupteur est commandé pour être passant dans une dix-huitième phase de fonctionnement (S18), le circuit alternant entre les deux phases, et - un huitième mode, dans lequel le circuit alterne entre les quinzième, seizième, dix-septième, et dix-huitième phases de fonctionnement.