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EP0232300A1 - Convertisseur-abaisseur de tension electronique de forte puissance - Google Patents

Convertisseur-abaisseur de tension electronique de forte puissance

Info

Publication number
EP0232300A1
EP0232300A1 EP19860904225 EP86904225A EP0232300A1 EP 0232300 A1 EP0232300 A1 EP 0232300A1 EP 19860904225 EP19860904225 EP 19860904225 EP 86904225 A EP86904225 A EP 86904225A EP 0232300 A1 EP0232300 A1 EP 0232300A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diodes
circuits
capacitors
switches
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19860904225
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Tam Pham-Dang
Ly Pham-Dang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0232300A1 publication Critical patent/EP0232300A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/10—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device comprising a series of diode capacitors and switches mounted in a determined arrangement, intended to transform alternating or direct current into direct current at a lower voltage, to provide a very high power, and to replace advantageously any step-down transformer of the ferromagnetic type with coil.
  • the present invention is an innovation presenting advantages compared to the conventional coil transformer which it will have to replace given its lower weight, its smaller volume, its negligible heating, and its minimal parasitic effects compared to the switching converter.
  • FIG. 1 showing the simplest device transforming alternating current into direct current with lowering of the voltage at the output.
  • FIG. 2 represents a double device working during the 2 half-waves of the alternating current both at the level of the primary and secondary circuits.
  • FIG. 3 represents a double device but the switches of which are of the optoelectronic type.
  • Figure 1 during the positive (+) phase of the alternating current at the input:
  • the diodes D 1 and D 2 being in the forward direction, the capacitors C 1 , C 2 , C 3 being of the same capacity and connected in series with the diodes d 1 and d 2 ; the current charges the capacitors C 1 , C 2 , C 3 , the voltage V C 1 , V C 2 , V C3 at the terminals of each capacitor is identical and equal to one third) of the initial voltage V e at the input (or equal to tension initial if n capacitors are used).
  • the diodes D 1 and D 2 are conducting, the current charges the circuit;
  • the diodes D 1 and D 2 are blocked, no current flows and the galvanic isolation is complete;
  • the switches K 1 and K 2 are closed, the circuit delivers a current with a voltage Vs and an intensity I s at the output, which supplies the final circuit with direct current;
  • the diodes D' 1 and D ' 2 are conducting, the current charges the circuit;
  • the final circuit delivers, during the two phases (-) and (+) negative and positive of the alternating current at the input, a direct current at the output.
  • FIG. 2 representing a double device is characterized in that it comprises 2 identical primary circuits (1) (1 ') and 2 identical secondary circuits (2) (2'), said primary circuits (1 and 1 ') being connected to the input (E) on the one hand by the diodes D 1 and D ' 2 , on the other hand by D 2 , D' 1 , said secondary circuits (2 and 2 ') being connected to the output (S ) on the one hand by the switches K 1 and K ' 1 , and on the other hand by the switches (K 2 , K' 2 ) making it possible to lower the input voltage during the 2 half-waves of the current.
  • the main role of this electronic converter is to lower the voltage of the final direct current from an alternating or direct current, and to provide very high power.

Landscapes

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

Abstract

Convertisseur électronique abaisseur de tension de forte puissance comprenant 2 circuits primaires (1) et (1') et 2 circuits secondaires (2) et (2'). Les 2 circuits primaires identiques sont constitués par des condensateurs C1, C2, C3, mis en série par les diodes d1, d2 et par des condensateurs C'1, C'2, C'3 mis en série par les diodes d'1, d'2, et reliés entre eux à l'entrée par les diodes D1 à D'2 et D2 à D'1. Les deux circuits secondaires identiques sont constitués par les diodes d1, d2, d'1, d'2 et les condensateurs C1, C2, C3, C'1, C'2, C'3 mis en parallèle par les diodes D3, D4, D5, D6, D7, D8, D'3, D'4, D'5, D'6, D'7, D'8 et les commutateurs optoélectroniques T1, 10a, T2 et T'1, 10b, T'2, et reliés entre eux à la sortie par T1 à T'1 constituant le pôle (+) positif et T2 à T'2 constituant le pôle (-) négatif. Ce convertisseur très léger, très peu encombrant, et très puissant, remplacera avantageusement tous les transformateurs classiques abaisseurs de tension volumineux et lourds, à noyau ferro-magnétique dans tous les appareils électroniques qui en sont dotés tels amplificateurs, téléviseurs, ordinateurs, circuits d'automatisme, postes de soudure à arc électronique etc...

Description

CONVERTISSEUR-ABAISSEUR DE TENSION ELECTRONIQUE DE FORTE PUISSANCE
La présente Invention concerne un dispositif électronique comprenant une série de condensateurs de diodes et de commutateurs montés suivant une disposition déterminée, destiné à transformer le courant alternatif ou continu en courant continu sous une tension plus basse, à fournir une très forte puissance, et à remplacer avantageusement tout transformateur abaisseur de tension de type ferro-magnét ique à bobine.
La présente invention est une innovation présentant des avantages par rapport au transformateur classique à bobine qu'elle devra remplacer vu son poids plus faible, son volume plus réduit, son échaufferaent négligeable, et ses effets parasites minimes comparés au convertisseur à découpage.
La présente invention sera mieux coraçrise, dans son principe en référence à la description des dessins annexés.
La figure 1 représentant le plus simple dispositif transformant le courant alternatif en courant continu avec abaissement de la tension à la sortie. La figure 2 représentant un dispositif double travaillant pendant les 2 alternances du courant alternatif tant au niveau des circuits primaires que secondaires.
La figure 3 représentant un dispositif double mais dont les commutateurs sont de type optoélectronique. Dans la figure 1, pendant la phase (+) positive du courant alternatif à l'entrée :
Dans le circuit primaire (1), les diodes D1 et D2 étant dans le sens passant, les condensateurs C1, C2, C3 étant de même capacité et montés en série avec les diodes d1 et d2 ; le courant charge les condensateurs C1, C2, C3 , la tension VC1, VC2, VC3aux bornes de chaque condensateur est identique et égale au tiers ) de la tension initiale Ve à l'entrée (ou égale à de la tension initiale si n condensateurs sont utilisés). VC1 = VC2= VC3 = Dans cet exemple n = 3. La puissance Pe du courant à l'entrée est égale au produit de la tension Ve à l'entrée par l'intensité Ie à l'entrée : Pe = Ve x Ie.
Dans le circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 restant ouverts, donc aucun courant ne passe à la sortie et l'isolation galvanique est assurée.
Pendant la phase (-) négative du courant alternatif à l'entrée : Dans le circuit primaire (1), aucun courant ne traverse le circuit, les diodes
D1 et D2 étant polarisés dans le sens Inverse, ce qui conduit à l'isolation Dans le circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 se ferment, les condensateurs C1, C2, C3 de même capacité étant montés en parallèle par la disposition des diodes D3, D4 , D5, D6 , D7, D8 ; les courants i1, i2, i3 de même intensité traversant les condensateurs C1, C2, C3 s'ajoutent et l'intensité I finale obtenue à la sortie du commutateur K1 est égale à la somme des intensités i1, i2, i3 ; Is = i1 + i2 + i3 avec i1 = i2 = i3 = Ie donc Is= 3 Ie ; tandis que la tension Vs de sortie aux bornes des commutateurs K1 et K2 est égale à la tension aux bornes de chaque condensateur C1, C2, C3 et égale au — de la tension Ve initiale à l'entrée :
Vs=Vc1 = Vc2 = Vc3 = —3
Par conséquent la puissante Ps à la sortie est égale au produit de la tension
Vs à la sortie par l'intensité Is à la sortie,
Or Vs = et Is = 3 Ie
Donc P s = V s x Is = — x 3 I e = Ve x Ie = Pe
Remarque : En utilisant n condensateurs au lieu de trois comme dans l'exemple ci-dessus, le rapport n d'abaissement de tension est égal au nombre n de condensateurs assembles, dans ce cas : Vs = —
Le circuit ci-dessus décrit ne permet l'obtention de la puissance Ps à la sortie que pendant la moitié du cycle du courant alternatif c'est à dire pendant la phase (-) négative où les commutateurs K1 et K2 sont fermés. Pour une utilisation adéquate pendant les deux phases (+) positive et (-) négative du courant alternatif, un circuit double sera envisagé (Fig. 2) dans lequel le double montage du circuit de la Fig. 1 précédemment décrit se fait suivant une disposition rigoureuse.
Pendant la phase (+) positive du courant alternatif à l'entrée :
Dans le premier circuit primaire (1), les diodes D1 et D2 sont passants, le courant charge le circuit ;
Dans le premier circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 sont ouverts, aucun courant ne passe dans le circuit et l'isolation galvanique est complète ;
Dans le deuxième circuit primaire (1'), les diodes D'1 et D'2 étant bloquées, aucun courant ne passe, l'isolation galvanique est complète ;
Dans le deuxième circuit secondaire (2'), les commutateurs K'1 et K'2 sont fermés, le circuit débite un courant avec une tension Vs à la sortie et uneintensité Is a la sortie, qui alimente le circuit final en courant continu. Pendant la phase (-) négative du courant alternatif à l'entrée :
Dans le premier circuit primaire (1), les diodes D1 et D2 sont bloquées, aucun courant ne passe et l'isolation galvanique est complète ;
Dans le premier circuit secondaire (2), les commutateurs K1 et K2 sont fermés, le circuit débite un courant avec une tension Vs et une intensité Is à la sortie, lequel alimente le circuit final en courant continu ;
Dans le deuxième circuit primaire (1'), les diodes D'1 et D'2 sont passantes, le courant charge le circuit ;
Dans le deuxième circuit secondaire (2'), les commutateurs K'1 et K'2 sont ouverts, aucun courant ne passe dans le circuit.
En fin de compte, le circuit final débite, pendant les deux phases (-) et (+) négative et positive du courant alternatif à l'entrée, un courant continu à la sortie.
La figure 2 représentant un dispositif double est caractérisé en ce qu'il comprend 2 circuitc primaires identiques (1) (1') et 2 circuits secondaires identiques (2) (2'), les dits circuits primaires (1 et 1') étant reliés à l'entrée (E) d'une part par les diodes D1 et D'2, d'autre part par D2, D'1, lesdits circuits secondaires (2 et 2') étant reliés à la sortie (S) d'une part par les commutateurs K1 et K'1, et d'autre part par les commutateurs (K2, K'2) permettant d'abaisser le tension d'entrée pendant les 2 alternances du courant.
Dans la figure 3 les commutateurs mécaniques sont remplacés par les commutateurs électroniques K1, K2, K'1 et K'1 qui présentent des avantages considérables par rapport aux commutateurs mécaniques en ce sens qu'ils travaillent intensément sans s'échauffer, ayant un temps de réponse rapide, et qu'ils sont fiables car n'ayant pas de rupteurs ou de pièces mécaniques qui s'usent à la longue et génératrices de parasites.
Si la commande des transistors de commutation T1, T2, T'1 et T'2 se fait par des photocoupleurs 10a et 10b, l'isolation galvanique sera complète et satisfaisante.
Peut-être aussi utilisée à l'entrée un courant continu soit initialement, soit redressé â partir d'un courant alternatif, dans ce cas, on le découpe sous forme de signaux rectangulaires avec 2 phases positive et négative et on l'applique à l'entrée du circuit précédent. En résumé, ce convertisseur électronique a pour rôle principal d'abaisser la tension du courant continu final à partir d'un courant alternatif ou continu, et de fournir une très forte puissance.

Claims

Revendications.
1. Convertisseur électronique, abaisseur de tension caractérisé en ce qu'il comprend un circuit primaire (1) et un circuit secondaire (2), le dit circuit primaire (1) comprenant les diodes (D1) (D2) et les condensateurs (C1, C2, C3 ... Cn ) montés en série avec les diodes (d1, d2 ... dn), le dit circuit secondaire (2) comprenant les diodes (d1, d2 ... dn) et les condensateurs (C1,
C2, C3 ... Cn) lesquels étant mis en parallèle par les diodes (D3, D4, D5, D6,
D7, D8 ... Dn) et les commutateurs (K1 , K2) permettant de transformer un courant continu découpé ou un courant alternatif à l'entrée (E) en un courant continu à la sortie (S) sous une tension plus ou moins basse selon le nombre de condensateurs utilisés et ceci pendant une demie période du courant à l'entrée.
2 - Convertisseur électronique selon la, revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend 2 circuits primaires identiques (1) (1') et 2 circuits secondaires identiques (2) (2'), les dits circuits primaires (1 et 1') étant reliés à l'entrée (E) d'une part par les diodes D1- et D'2, d'autre part par D2, D'1, lesdits circuits secondaires (2 et 2') étant reliés à la sortie (S) d'une part par les commutateurs K1 et K'1, et d'autre part par les commutateurs (K2, K'2) permettant d'abaisser la tension d'entrée pendant les 2 alternances du courant.
3 - Convertisseur électronique selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un système de commutation électronique comprenant des transistors de cominutation T1, T2, T'1, T'2 commandés optiquement par des photocoupleurs 10a et 10b , permettant de remplacer avantageusement les commutateurs mécaniques K1, K2, K'1, K'2 pour des raisons de longévité, de fiabilité, de temps de commutations rapides sans création d'étincelles, d'échauffement ou de parasites.
EP19860904225 1985-08-09 1986-07-22 Convertisseur-abaisseur de tension electronique de forte puissance Pending EP0232300A1 (fr)

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FR8512193A FR2586146A1 (fr) 1985-08-09 1985-08-09 Convertisseur-abaisseur de tension electronique de forte puissance
FR8512193 1985-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0232300A1 true EP0232300A1 (fr) 1987-08-19

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