L'homme de l'art connaît de nombreux circuits d'aide à la commutation diminuant les pertes et le stress imposés aux interrupteurs de puissance par des charges très selfiques pendant les phases de rupture et d'établissement du courant.

La rupture du courant est adoucie le plus souvent par un condensateur en série avec une diode, le tout mis en pa¬ rallèle aux bornes du commutateur de façon à dériver le cou- rant à l'ouverture du commutateur. Le condensateur se re¬ trouve chargé à la tension d'alimentation et la diode évite qu'il soit déchargé brutalement lors de la fermeture suivante du commutateur. Cette décharge est effectuée lentement par une résistance mise en parallèle sur le condensateur ou par un circuit plus sophistiqué récupérant son énergie.

L'établissement du courant est problématique quand le commutateur de puissance est en série avec une diode de puis¬ sance dite de roue libre offrant une voie de passage au cou¬ rant pendant la phase d'ouverture du commutateur, si ce cou- rant circule encore à la fermeture suivante. En effet, la diode de puissance ne recouvre pas instantanément son pouvoir de blocage et apparaîtra comme un court-circuit pendant une durée appelée temps de recouvrement inverse. Chaque fermeture occasionne alors dans le commutateur de puissance une surin- tensité que l'on peut amoindrir en interposant entre le com¬ mutateur et la diode une inductance de protection, de préfé¬ rence saturable pour diminuer son énergie stockée. Malheureu¬ sement cette inductance de protection se révèle gênante au moment de la rupture du courant puisqu'elle empêche provisoi- rement la diode de puissance d'accomplir sa fonction de roue libre. Cette fonction doit être assurée dans l'intérim par une autre diode, que l'on nommera diode "intérimaire", en sé¬ rie avec un générateur de tension e. Plus e sera élevée, plus vite l'inductance de protection pourra se saturer et la diode de puissance tenir son rôle de roue libre. Le générateur e est classiquement réalisé avec un dispositif écrêteur de ten¬ sion, par exemple une diode Zener en inverse, ou par un transformateur dont le secondaire est redressé sur une ten¬ sion continue, pour que l'énergie soit récupérée.

Ce montage n'est pas pleinement satisfaisant car le courant dans la diode intérimaire doit absolument être inter¬ rompu à la fermeture du commutateur de puissance pour ne pas générer là encore un problème de recouvrement inverse. Pour l'éviter, la tension e est délibérément élevée, ce qui néces¬ site du commutateur de puissance une tenue supérieure en ten¬ sion de claquage handicapant fortement son coût. Pourtant il est judicieux de réduire le temps de conduction de la diode intérimaire car celle-ci peut alors être de puissance très faible, de même que le circuit produisant e. L'homme de l'art connaît quelques circuits permettant de s'affranchir de ces inconvénients mais ils restent actuellement complexes, coû¬ teux et de bilan énergétique peu favorable.

C'est pourquoi l'invention a pour but de permettre une saturation rapide de l'inductance de protection sans nécessi¬ ter une tension e exagérée, tout en assurant un bilan énergé¬ tique favorable avec un montage peu complexe.

Ce problème est résolu en fournissant à l'inductance de protection un canal permettant sa saturation rapide, tout en unifiant en un seul module simple les circuits de récupéra¬ tion d'énergie des phases de fermeture et d'ouverture. Les spécifications du commutateur et de la diode de puissance de¬ viennent beaucoup moins exigeantes, tandis que les composants annexes sont de puissance plus réduites. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description qui va suivre de certains de ses modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limi¬ tatifs, en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels:

- La figure 1 représente un circuit à découpage clas- sique régulant un courant rentrant, présentant les améliora¬ tions voulues dans un module 10 encadré en pointillés.

^• - La figuré 2 représente un exemple d'oscillogranime re¬ levé en différents points de la figure 1.

- La figure 3 montre qu'un circuit identique à celui de la figure 1, mais régulant un courant sortant, est réali¬ sable de façon parfaitement symétrique.

On peut reconnaître sur la figure 1 les différents élé¬ ments cités précédemment: le commutateur de puissance 1 est mis en parallèle avec la diode 3 et le condensateur 4 qui dé-

rive le courant de sortie pendant l'ouverture du commutateur. La diode de puissance 2 est en série avec une inductance 5, de préférence satu- rable, limitant la surintensité causée à la fermeture du commutateur 1 par la diode 2 en phase de recouvrement inverse. La diode intérimaire 6 et le générateur de tension 7 limitent la surtension aux bornes du commutateur de puissance 1 et permettent au courant de sortie de trouver une voie jusqu'à ce que l'inductance 5 soit saturée. La diode 8 permet d'éviter les oscillations de tension indésirables générées lorsque la diode 2 recouvre brutalement son pouvoir de coupure. Un éventuel commutateur 9 permet à l'étage d'être bidirectionnel en courant, pour être associé à un étage de même type dans une structure dite en H.

Le module 10 caractéristique de l'invention est encadré en pointil¬ lés: à chaque ouverture du commutateur 1, le condensateur 12 mis en sé¬ rie avec la diode 11 court-circuite brièvement à la masse le côté de l'inductance 5 relié à la diode de puissance 2, la diode 11 évitant que le condensateur 12 soit déchargé à la fermeture suivante du commutateur 1. La différence de potentiel aux bornes de l'inductance, accrue par la sur¬ tension crée par la diode intérimaire 6 et le générateur e, permet une croissance rapide de son courant, ce qui permet au courant de sortie de passer entièrement dans la diode de roue libre 2. Pour remplir convena¬ blement son rôle, le condensateur 12 doit être de valeur importante, ce qui justifie pleinement de récupérer son énergie stockée. On utilise pour ce faire le circuit récupérateur d'énergie du condensateur 4, à peine complexité. La diode 14 empêche toute possibilité de décharge du condensateur

4 dans le condensateur 12. L'énergie de ces deux condensateurs est transférée dans l'inductance 13 à deux enroulements en opposition quand le commutateur 15 se ferme, mettant son point milieu à la masse, puis est retransférée par récupération selfique dans l'alimentation V quand le commutateur 15 est réouvert. Il est inutile d'attendre que les condensa¬ teurs soient complètement déchargés, cette décharge pouvant se pour¬ suivre pendant la récupération selfique.

Les différentes phases opératoires sont représentées sur les chro¬ nogrammes de la figure 2: entre T0 et Tl, le commutateur de puissance 1 s'ouvre. Son courant II peut s'interrompre très rapidement car la tension "a" à ses bornes

évolue lentement grâce au condensateur 4 chargé par le cou¬ rant de sortie et que la contre-réaction capacitive est faible. Au temps Tl cette tension, écrêtée par la diode 6 à la valeur V+e, s'applique pleinement aux bornes de l'inductance 5 et lui permet alors de se saturer assez rapi¬ dement, au temps T2. Le condensateur 12 se charge ensuite à un rythme croissant pour atteindre très vite au point d une tension égale à V au temps T3. Le peu de courant qui circu¬ lait encore dans la diode 6 s'annule bientôt et le potentiel du point a redescend à V.

Entre T4 et T5 le courant du commutateur 1 croît assez lentement à un rythme limité par l'inductance 5 saturée. La tension au point a décroît, quant à elle, très vite, ce qui réduit les pertes d'établissement. Au temps T5 l'inductance 5 a une valeur maximale car son courant s'est annulé. Aussi, pendant la durée consécutive où la diode n'a pas encore re¬ trouvé son pouvoir de blocage, le courant inverse ne peut croître que lentement dans l'inductance, limitant la surin¬ tensité du commutateur 1. Puis la diode retrouve son pouvoir de coupure et la tension à ses bornes s'établit au temps T7. La diode 8 inhibe d'éventuelles oscillations. Le commutateur 15 peut être fermé au temps T6, légèrement avant le recouvre¬ ment définitif de la diode 2, du moment que le potentiel au point b a déjà commencé à décroître, puis il peut être coupé au temps T8, dès que le potentiel des points c et d est en dessous de V/2. Le courant total 113 dans les deux enroule¬ ments de l'inductance 13 s'élève puis redescend en forme de sinusoïde tronquée entre T6, T8 et T9. Le rendement de la ré¬ cupération de l'énergie des condensateurs 4 et 12 dépasse couramment 95%, même si le commutateur 15 a une tension de saturation élevée.

Il est évident aux yeux de l'homme de l'art que le mon¬ tage de la figure 1, régulant un courant entrant, peut être transposé symétriquement comme indiqué par la figure 3 pour réguler un courant sortant, les explications restant valides si la masse est référencée au pôle positif de l'alimentation. L'invention s'applique aux circuits d'aide à la commu¬ tation d'interrupteurs de puissance, particulièrement des in¬ terrupteurs semi-conducteurs à haute fréquence.