TITRE : MODULE DE CONVERSION DE TENSION ET CONVERTISSEUR DE TENSION DC/DC COMPRENANT UN TEL MODULE DE CONVERSION DE TENSION

[0001] La présente invention concerne un module de conversion de tension ainsi qu’un convertisseur de tension DC/DC comprenant un tel module de conversion de tension.

[0002] De manière connue, de nombreux véhicules automobiles sont équipés d’un convertisseur de tension DC/DC (de l’anglais « Direct Current/Direct Current ») configuré pour convertir une tension d’entrée, par exemple de 48 V, en une première tension de sortie par exemple en 12 V. Le convertisseur de tension DC/DC est par exemple utilisé pour alimenter une batterie par exemple de 12V à charger ou encore pour alimenter un équipement électrique, tel qu’un autoradio.

[0003] Ces convertisseurs de tension DC/DC comprennent généralement un ou plusieurs modules de conversion de tension.

[0004] Ces modules de conversion de tension comprennent une borne de haute tension destinée à présenter une haute tension par rapport à une masse électrique, une borne de basse tension destinée à présenter une basse tension par rapport à la masse électrique, une borne de masse destinée à être connectée à la masse électrique, une inductance, un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas connectés l’un à l’autre en un point milieu, le bras de commutation étant connecté entre la borne de haute tension et la borne de masse, tandis que le point milieu est connecté électriquement à la borne de basse tension par l’intermédiaire de ladite inductance dans un premier mode de fonctionnement du module de conversion de tension et un dispositif de commande des interrupteurs conçu pour, dans le premier mode de fonctionnement du module de conversion de tension, alternativement placer le bras de commutation dans une configuration haute et dans une configuration basse, l’interrupteur de côté haut étant fermé et l’interrupteur de côté bas étant ouvert dans la configuration haute, l’interrupteur de côté haut étant ouvert et l’interrupteur de côté bas étant fermé dans la configuration basse..

[0005] Un tel module de conversion de tension mis en oeuvre par exemple dans le domaine automobile peut en cas de défaillance de l’un de ses interrupteurs, en particulier celui de cote haut, creer des courts-circuits qui peuvent endommager de façon irréversible le module de conversion de tension lui-même mais également les équipements auxquels il est connecté.

[0006] Afin de résoudre ce problème, Il est proposé, selon un premier aspect de l’invention, un module de conversion de tension du type précité, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif de détection d’un disfonctionnement de type court-circuit de l’interrupteur de côté haut.

[0007] Ce dispositif de détection d’un disfonctionnement de type court-circuit de l’interrupteur de côté haut comprenant : soit un générateur de tension comportant deux bornes d’entrée et une borne de sortie, le générateur de tension étant configuré pour recevoir sur une de ses bornes d’entrée la tension du point milieu et sur l’autre de ses bornes d’entrée une première tension de référence, le générateur de tension étant en outre configuré pour générer sur sa borne de sortie une tension croissante à partir d’une tension prédéterminée inférieure à une valeur de seuil tant que la tension du point milieu est supérieure ou égale à la première tension de référence et pour générer une tension inférieure à la valeur de seuil dans le cas contraire, et un premier module de comparaison de tension configuré pour comparer la tension au niveau de la borne de sortie du générateur de tension à la valeur de seuil et pour générer un signal d’erreur lorsque la tension au niveau de la borne de sortie est supérieure à la valeur de seuil, soit un générateur de tension comportant deux bornes d’entrée et une borne de sortie, le générateur de tension étant configuré pour recevoir sur une de ses bornes d’entrée la tension du point milieu et sur l’autre de ses bornes d’entrée une première tension de référence, le générateur de tension étant en outre configuré pour générer sur sa borne de sortie une tension décroissante à partir d’une tension prédéterminée supérieure à une valeur de seuil tant que la tension du point milieu est supérieure ou égale à la première tension de référence et pour générer une tension supérieure à la valeur de seuil dans le cas contraire, et un premier module de comparaison de tension configuré pour comparer la tension au niveau de la borne de sortie du générateur de tension à la valeur de seuil et pour generer un signal d erreur lorsque la tension au niveau de la borne de sortie est inférieure à la valeur de seuil.

[0008] Dans la première alternative, lorsque l’interrupteur de côté haut est fermé, la tension du point milieu est supérieure ou égale à la première tension de référence et le générateur de tension crée sur sa borne de sortie une tension croissante. Si cette tension croissante dépasse la valeur de seuil, alors la tension du point milieu est resté supérieure ou égale à la première tension de référence pendant une durée excessive. En d’autres termes, l’interrupteur de côté haut est resté fermé, i.e. passant pendant une durée excessive, ce qui est caractéristique d’un court-circuit au niveau de cet interrupteur.

[0009] Dans la deuxième alternative, lorsque l’interrupteur de côté haut est fermé, la tension du point milieu est supérieure ou égale à la première tension de référence et le générateur de tension crée sur sa borne de sortie une tension décroissante. Si cette tension décroissante passe en dessous de la valeur de seuil, alors la tension du point milieu est resté supérieure ou égale à la première tension de référence pendant une durée excessive. En d’autres termes, l’interrupteur de côté haut est resté fermé, i.e. passant pendant une durée excessive, ce qui est caractéristique d’un court-circuit au niveau de cet interrupteur.

[0010] Ainsi, en monitorant la durée pendant laquelle la tension du point milieu est supérieure ou égale à la première tension de référence, il est possible, grâce à l’invention de détecter la mise en court-circuit de l’interrupteur de côté haut.

[0011] Un module de conversion de tension selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.

[0012] De façon optionnelle, la première tension de référence est inférieure ou égale à la haute tension.

[0013] De façon optionnelle, la première tension de référence est égale à la tension présente au niveau de la borne de basse tension ou est égale à la tension présente au niveau de la borne de basse tension additionnée à une tension positive de décalage.

[0014] De façon optionnelle, la tension positive de décalage est constante.

[0015] De façon optionnelle, la première tension de référence est supérieure ou égale à la tension présente au niveau de la borne de basse tension. [0016] De façon optionnelle, la borne d entree du générateur de tension recevant la première tension de référence est reliée directement à la borne de basse tension ou à la borne de sortie d’un dispositif additionneur de tension présentant sur sa borne de sortie la tension présente au niveau de la borne de basse tension additionnée à une tension positive de décalage.

[0017] De façon optionnelle, la tension prédéterminée est égale à zéro lorsque le générateur de tension est configuré pour générer sur sa borne de sortie une tension croissante.

[0018] De façon optionnelle, la tension prédéterminée est égale à la première tension de référence lorsque le générateur de tension est configuré pour générer sur sa borne de sortie une tension décroissante.

[0019] De façon optionnelle, interrupteurs de côté haut et/ou l’interrupteur de côté bas sont des transistors MOSFET (transistor à effet de champ à grille isolée de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »), par exemple en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET), ou des transistors FET (transistor à effet de champ= de l’anglais « Field Effect Transistor »), en nitrure de gallium ou des transistors IGBT (transistor bipolaire à grille isolée de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor »).

[0020] De façon optionnelle, le module de conversion de tension comprend en outre un dispositif de sécurité, ce dispositif de sécurité connectant l’inductance à la borne de basse tension dans le premier mode de fonctionnement, le dispositif de sécurité déconnectant l’inductance de la borne de basse tension dans un deuxième mode de fonctionnement, le module de conversion de tension fonctionnant dans le deuxième mode de fonctionnement lorsque le signal d’erreur est généré.

[0021] De façon optionnelle, le dispositif de commande des interrupteurs est également conçu pour dans le deuxième mode de fonctionnement maintenir l’interrupteur de côté bas ouvert.

[0022] De façon optionnelle, le générateur de tension comprend en outre une borne de masse destinée à être connectée à la masse électrique et une capacité connectée entre la borne de sortie et la borne de masse du générateur de tension.

[0023] De façon optionnelle, le générateur de tension configuré pour générer sur sa borne de sortie une tension croissante comprend en outre : une borne d alimentation en tension destmee a recevoir une tension d’alimentation ; une première résistance et un interrupteur commandable, la première résistance et l’interrupteur commandable étant chacun connecté en parallèle de la capacité, l’association en parallèle de la première résistance, de l’interrupteur commandable et de la capacité étant destinée à être connectée entre la borne d’alimentation en tension et la borne de masse du générateur de tension, et un deuxième module de comparaison de tension configuré pour, lorsque la tension du point milieu est supérieure à la première tension de référence, ouvrir l’interrupteur commandable et pour le fermer sinon.

[0024] De façon optionnelle, le module de conversion de tension comprend en outre une source de tension d’alimentation, la source de tension d’alimentation étant connectée à la borne d’alimentation.

[0025] De façon optionnelle, l’interrupteur commandable est un transistor, par exemple un transiter bipolaire, par exemple de type NPN.

[0026] De façon optionnelle, le module de conversion de tension dans lequel le générateur de tension est configuré pour générer sur sa borne de sortie une tension décroissante comprend en outre : une première résistance et un interrupteur commandable, la première résistance étant connectée en parallèle de la capacité et l’interrupteur commandable étant connecté en série entre la borne d’entrée recevant la première tension de référence et la capacité, et un pont diviseur de tension configuré pour, lorsque la tension du point milieu est supérieure ou égale à la première tension de référence, ouvrir l’interrupteur commandable et pour le fermer sinon.

[0027] De façon optionnelle, le pont diviseur est connecté entre les bornes d’entrée du générateur de tension.

[0028] De façon optionnelle, l’interrupteur commandable est un transistor, par exemple un transistor MOSFET, par exemple de type P.

[0029] Il est également proposé, selon un deuxième aspect de l’invention un convertisseur de tension comprenant au moins un module de conversion de tension selon le premier aspect de l’invention. [0030] De façon optionnelle, ce convertisseur de tension comprend au moins deux modules de conversion de tension selon le premier aspect de l’invention et le premier module de comparaison de tension est commun audits au moins deux module de conversion de tension.

[0031] De façon optionnelle, lesdits au moins deux modules de conversion de tension sont connectés en parallèle entre la borne de haute tension et la borne de basse tension.

[0032] De façon optionnelle, le premier module de comparaison de tension comprend une entrée connectée à la borne de sortie du générateur de tension par l’intermédiaire d’une diode.

[0033] De façon optionnelle, la diode est connectée par son anode à la borne de sortie du générateur de tension.

[0034] Il est également proposé, selon un troisième aspect de l’invention un système électrique comprenant une masse électrique, une source de haute tension par rapport à la masse électrique et un convertisseur de tension selon le deuxième aspect de l’invention et dans lequel la borne de haute tension est connectée à la source de haute tension et la borne de masse est connectée à la masse électrique (M).

[0035] De façon optionnelle, le système électrique comprend en outre une charge connectée à la borne de basse tension.

[0036] Il est également proposé, selon un quatrième aspect de l’invention, un engin de mobilité comportant un module de conversion de tension selon le premier aspect de l’invention ou un convertisseur de tension selon le deuxième aspect de l’invention ou encore un système électrique selon le troisième aspect de l’invention.

[0037] Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.

[0038] Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou un fauteuil roulant motorisé.

[0039] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : [0040] La [Fig. 1 ] est un schema fonctionnel d un exemple de système electnque et de convertisseur de tension DC/DC dans un premier mode de réalisation de l’invention,

[0041 ] La [Fig. 2] est un circuit électrique illustrant la réalisation d’un module de conversion de tension du convertisseur de tension DC/DC de la figure 1 ,

[0042] La [Fig. 3] est un circuit électrique illustrant un premier module de comparaison de tension du module de conversion de tension de la figure 2.

[0043] La [Fig. 4] est un circuit électrique illustrant un deuxième module de comparaison du module de conversion de tension de la figure 2.

[0044] La [Fig. 5] est un circuit électrique illustrant un dispositif de sécurité d’un module de conversion de tension du convertisseur de tension DC/DC de la figure 1 .

[0045] La [Fig. 6] présente sous forme de chronogrammes les différents signaux électriques faisant le lien entre l’évolution de la tension du point milieu du bras de commutation et de la sortie du premier module de comparaison de tension d’un module de conversion de tension de la figure 2,

[0046] La [Fig. 7] est un circuit électrique illustrant une réalisation d’un module de conversion de tension dans une deuxième mode de réalisation de l’invention.

[0047] La [Fig. 8] présente sous forme de chronogrammes les différents signaux électriques faisant le lien entre l’évolution de la tension du point milieu du bras de commutation et de la sortie du premier module de comparaison de tension d’un module de conversion de tension selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.

[0048] La [Fig. 9] est un circuit électrique illustrant une réalisation d’un module de conversion de tension dans une troisième mode de réalisation de l’invention.

[0049] La [Fig. 10] présente sous forme de chronogrammes les différents signaux électriques faisant le lien entre l’évolution de la tension du point milieu du bras de commutation et de la sortie du premier module de comparaison de tension d’un module de conversion de tension selon le troisième mode de réalisation de l’invention.

[0050] La [Fig. 1 1] décrit un profil type de fonctionnement du convertisseur de tension DC/DC de la figure 1 lorsqu’il est intégré dans un véhicule automobile. [0051 ] En reference a la figure 1 , un système electnque 100 destine a equiper un engin de mobilité, par exemple un véhicule automobile, va à présent être décrit dans un premier mode de réalisation de l’invention.

[0052] Le système 100 comporte tout d’abord une masse électrique M, une source de tension continue 102 (telle qu’une batterie) conçue pour fournir une tension haute HT (par exemple 48 V) par rapport à la masse électrique M et une charge 104 apte à être alimentée électriquement par une basse tension BT (par exemple 12 V) par rapport à la masse électrique M.

[0053] De manière générale, la tension haute HT est supérieure à la basse tension BT.

[0054] Afin d’obtenir la basse tension BT à partir de la haute tension HT, le système 100 comporte en outre un convertisseur de tension DC/DC 106.

[0055] Le convertisseur de tension DC/DC 106 comporte tout d’abord une borne de masse B _M connectée à la masse électrique M, une borne de haute tension BHT connectée à la source de tension continue 102 afin de présenter la haute tension HT par rapport à la masse électrique M, une borne de basse tension BBT connecté à la charge 104 afin de présenter la basse tension BT par rapport à la masse électrique M.

[0056] Le convertisseur de tension DC/DC comporte en outre une capacité Ci connectée entre la borne de masse B _M et la borne de basse tension BBT.

[0057] Le convertisseur de tension DC/DC 106 comporte en outre au moins un nombre N supérieur ou égal à 1 de modules de conversion de tension MCT connectés en parallèle entre la borne de haute tension BHT et la borne de basse tension BBT pour réaliser une conversion entre la haute tension HT et la basse tension BT.

[0058] Dans l’exemple décrit, le nombre N est égal à trois, i.e. le convertisseur de tension DC/DC 106 comprend trois modules de conversion de tension connectés en parallèle.

[0059] Chacun de ces 3 modules de conversion de tension MCT comprend une cellule de conversion 1081-3 de tension connectée électriquement à la borne de masse B _M , à la borne de haute tension BHT et à un point de sortie PS1-3, un dispositif de détection d’un disfonctionnement D1-3 de cette cellule de conversion 1081-3 et un dispositif de sécurité 1261-3 connecte électriquement au point de sortie PS1-3 et a la borne de basse tension BBT.

[0060] Dans l’exemple décrit, chaque cellule 1081-3 est une cellule à commutation.

[0061 ] En référence à la figure 2, nous allons maintenant décrire la réalisation de ces modules de conversion de tension dans le premier mode de réalisation de l’invention.

[0062] Chaque cellule 1081-3 comporte un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut 202I- ₃ et un interrupteur de côté bas 204I- ₃ connectés l’un à l’autre en un point milieu PM1-3. Le bras de commutation est connecté électriquement entre la borne de haute tension BHT et la borne de masse B _M pour recevoir la haute tension HT.

[0063] Les interrupteurs 202I- ₃ , 204I- ₃ sont par exemple des interrupteurs à transistor tels que des transistors MOSFET en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET).

[0064] Dans l’exemple décrit ici, le transistor 202I- ₃ est de type N, sa source est connectée électriquement au point milieu PM1-3 et son drain à la borne de haute tension BHT.

[0065] Dans l’exemple décrit ici, le transistor 204I- ₃ est de type N, sa source est connectée électriquement à la borne de masse B _M et son drain est connectée électriquement au point milieu PM1-3.

[0066] Chaque cellule I O81-3 comporte en outre une inductance 2O81-3 connectant électriquement le point milieu PM1-3 au point de sortie PS1-3 et une capacité 2101-3 connectant le point de sortie PS1-3 à la masse électrique M, par exemple directement ou bien, comme illustré, en étant connectée à la borne de masse B _M . En variante, les cellules 1081-3 ne comporte pas de capacité 2101-3.

[0067] Chaque cellule 1081-3 est associée à un dispositif de détection d’un disfonctionnement D1-3, ledit disfonctionnement étant liée à une mise en court-circuit de l’interrupteur de côté haut 202I- ₃ .

[0068] Le dispositif de détection d’un disfonctionnement D1-3 comprend un générateur de tension G1-3 et un premier module de comparaison de tension CO1-3.

[0069] Le générateur de tension G1-3 comporte deux bornes d’entrée bi, b2 et une borne de sortie SG. [0070] Ce générateur de tension Gi-s est configure pour recevoir sur une de ses bornes d’entrée la tension du point milieu PMi. ₃ et sur l’autre de ses bornes d’entrée la tension de la borne de basse tension BBT.

[0071 ] Ce générateur de tension G1-3 est en outre configuré pour générer sur sa borne de sortie SG une tension V1-3 croissante à partir d’une tension prédéterminée Vmin tant que la tension du point milieu PM1.3 est supérieure à la tension de la borne de basse tension BBT et pour générer une tension V1-3 inférieure ou égale à ladite tension prédéterminée Vmin dans le cas contraire.

[0072] Le premier module de comparaison de tension CO1-3 est configuré pour comparer la tension au niveau de la borne de sortie SG du générateur de tension G1-3 à une valeur de seuil V _s et pour générer un signal d’erreur ST1-3 lorsque la tension au niveau de la borne de sortie du générateur de tension G1-3 est supérieure à cette valeur de seuil V _s .

[0073] Dans l’exemple décrit ici, le premier module de comparaison de tension CO1-3 comprend deux bornes d’entrée bei, be ₂ et une borne de sortie b _s . L’une des bornes d’entrée est connectée à un générateur de tension fournissant la tension de référence V _s et l’autre borne d’entrée est connectée à la borne de sortie du générateur de tension G1-3 de préférence par l’intermédiaire d’une diode DI1-3 dont l’anode est connectée à la borne de sortie du générateur de tension G1-3.

[0074] La borne de sortie du premier module de comparaison de tension CO1-3 présente un premier niveau de tension dit « bas » lorsque la tension au niveau de la borne de sortie du générateur de tension G1-3 est supérieure à la valeur de seuil V _s et un deuxième niveau de tension dit « haut », supérieure au premier niveau de tension, dans le cas contraire. En d’autres termes, le signal d’erreur ST1-3 correspond à un niveau de tension « bas » au niveau de la borne de sortie bs du premier module de comparaison de tension CO1-3.

[0075] Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, le générateur de tension G1-3 comporte une borne d’alimentation B _a en tension destiné à recevoir une tension d’alimentation V _a , une borne de masse B _Ma destiné à être connectée à la masse M et une association en parallèle d’un résistance 3101-3, d’une capacité 32O1-3 et d’un interrupteur commandable 330I-3, cette association en parallèle étant destiné à être connectée entre la borne d’alimentation en tension et la borne de masse du générateur de tension G1-3. [0076] Dans I exemple de realisation décrit ICI, I interrupteur commandable 330I-3 est un transistor bipolaire de type npn. Dans cette exemple, la capacité 320I-3 et la résistance 3101-3 sont connectée en parallèle entre l’émetteur et le collecteur du transistor bipolaire 330I-3 tandis que l’émetteur du transistor bipolaire 330I-3 est connectée à la borne de masse.

[0077] Dans ce mode particulier de réalisation, l’association en parallèle précédemment décrite est en outre connectée à la borne d’alimentation en tension par l’intermédiaire d’une résistance 350I-3. En variante, l’association en parallèle précédemment décrite est connectée directement à la borne d’alimentation en tension.

[0078] Dans ce mode particulier de réalisation, le générateur de tension G1-3 comprend en outre un deuxième module de comparaison de tension 340I-3 configuré pour, lorsque la tension du point milieu PM1.3 est supérieure à la tension de la borne de basse tension BBT, ouvrir l’interrupteur commandable 330I-3 et pour le fermer sinon.

[0079] En référence à la figure 3, nous allons maintenant décrite le premier module de comparaison de tension CO1-3.

[0080] Le premier module de comparaison de tension CO1-3 comprend un amplificateur opérationnel AO et deux résistances R5 et Re.

[0081 ] La borne de sortie de l’opérateur opérationnel AO est connectée directement à la borne de sortie bs du premier module de comparaison de tension CO1-3.

[0082] La résistance Re est connectée par une de ses bornes à la borne de sortie de l’opérateur opérationnel AO et par l’autre de ses bornes à l’entrée + de l’amplificateur opérationnel AO.

[0083] L’entrée + de l’amplificateur opérationnel AO est en outre connectée par l’intermédiaire de la résistance R5 à la borne d’entrée bei tandis que l’entrée - de l’amplificateur opérationnel est connectée directement à la borne d’entrée be2du premier module de comparaison de tension CO1-3.

[0084] Ainsi, si on néglige les seuils d’hystérésis associés à ce montage, la borne de sortie de l’amplificateur opérationnel AO présente une tension de saturation négative lorsque la tension d’entrée sur la borne be2 est supérieure à la tension d’entrée sur la borne bei et une tension de saturation positive sinon. En d’autres termes, la tension de saturation negative correspond au premier niveau de tension dit « bas » et la tension de saturation positive correspond au deuxième niveau de tension dit « haut ».

[0085] En référence à la figure 4, nous allons maintenant décrite le deuxième module de comparaison de tension 340I-3.

[0086] Le deuxième module de comparaison de tension 340I-3 comprend un amplificateur opérationnel AO’ et quatre résistances Ri, R2, R3 et R4.

[0087] La résistance R2 est connectée par une de ses bornes à la borne de sortie de l’opérateur opérationnel AO’ et par l’autre de ses bornes à l’entrée + de l’amplificateur opérationnel AO’.

[0088] L’entrée + de l’amplificateur opérationnel AO’ est en outre connectée par l’intermédiaire de la résistance Ri à la borne d’entrée bi tandis que l’entrée - de l’amplificateur opérationnel est connectée directement à la borne d’entrée b2du deuxième module de comparaison de tension 34O1-3.

[0089] Ainsi, la borne de sortie de l’opérateur opérationnel AO’ présente une tension de saturation négative lorsque la tension d’entrée sur la borne b2 est supérieure à la tension d’entrée sur la borne bi et une tension de saturation positive sinon.

[0090] La borne de sortie de l’opérateur opérationnel AO’ est reliée à la borne de sortie S du deuxième module de comparaison de tension 340I-3 par l’intermédiaire d’un pont diviseur de tension formé par les résistances R3 et R4. Plus précisément, la résistance R4 est connectée par une de ses bornes à la masse M et par l’autre de ses bornes à la sortie S du deuxième module de comparaison de tension 340I-3 tandis que la résistance R3 est connectée par une de ses bornes à la sortie de l’amplificateur AO’ et par l’autre de ses bornes à la sortie S du deuxième module de comparaison de tension 340I-3.

[0091] En référence à la figure 5, nous allons maintenant décrire un dispositif de sécurité 1261-3.

[0092] Chaque dispositif de sécurité 1261-3 comporte par exemple deux interrupteurs d’isolement à transistor 302I- ₃ , 304I- ₃ montés en série et en opposition l’un par rapport à l’autre. Ainsi, lorsqu’ils sont ouverts tous les deux, le dispositif de sécurité 1261-3 est dit ouvert et le passage de courant est empêché dans les deux sens d’écoulement. En particulier, le passage de courant par la diode inverse de l’un est alors empêché par l’autre. De même, lorsque les deux interrupteurs d’isolement sont tous les deux fermes, le dispositif de sécurité est dit ferme et la borne de basse tension B _T est connectée au point de sortie PS1-3.

[0093] Dans l’exemple décrit à la figure 3, les deux interrupteurs d’isolement à transistor 302I- ₃ , 304I- ₃ sont des transistors MOSFET de Type N connectés par leur source.

[0094] De retour à la figure 1 , nous allons maintenant expliquer comment fonctionne le convertisseur de tension DC/DC 106.

[0095] Ce convertisseur de tension DC/DC 106 comprend un dispositif de commande 500 conçu pour dans un premier mode de fonctionnement fermer les dispositifs de sécurité 126i , 1262, 126 ₃ au moyen de commande CS1, CS2, CS ₃ afin de réaliser une conversion entre la haute tension HT et la basse tension BT.

[0096] Dans ce premier mode de fonctionnement, chaque cellule 108I- ₃ est conçue pour être commandée par des commandes CCi- ₃ pour alternativement ouvrir et fermer les interrupteurs de côté haut 202I- ₃ et de côté bas 204I- ₃ , en opposition l’un de l’autre selon un rapport cyclique afin de convertir la haute tension HT en la basse tension BT.

[0097] En outre, les commandes CCi- ₃ sont émise par le dispositif de commande et elles sont déphasées de T/3 où T est la période du cycle de fonctionnement du convertisseur de tension DC/DC 106. En d’autres termes, le premier rapport cyclique au sein de chacune des cellules 108I- ₃ est identique mais les commandes des transistors sont déphasées de T/3 d’une cellule à l’autre.

[0098] Le dispositif de commande est également conçu pour dans un deuxième mode de fonctionnement ouvrir les dispositifs de sécurité 126I- ₃ et les interrupteurs de côté bas 204I- ₃ pour mettre en sécurité le convertisseur de tension DC/DC 106.

[0099] Ainsi, lorsque les dispositifs de sécurité 126i , 1262 et 126 ₃ sont ouverts, la première borne de basse tension BBT est déconnectée électriquement des points de sortie PS1, PS2 et PS ₃ .

[0100] Dans le premier mode de fonctionnement du convertisseur de tension DC/DC 106, la tension au niveau du point milieu PMI. ₃ est sensiblement égale à la haute tension HT lorsque l’interrupteur de côté haut 202I- ₃ est fermé et est sensiblement égale à zéro (potentiel de la masse M) lorsque l’interrupteur de côté haut 202I. ₃ est ouvert. [0101 ] Ainsi lorsque I interrupteur de cote haut 202I- ₃ est ouvert, le deuxieme module de comparaison de tension 340I- ₃ détecte que la tension du point milieu PMI- ₃ est inférieur à la tension du point de basse tension et ferme l’interrupteur commandable 330I- ₃ .

[0102] Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le deuxième module de comparaison de tension 340I- ₃ émet, par l’intermédiaire de sa borne de sortie, une tension de fermeture sur la grille de l’interrupteur bipolaire 330i - ₃ . Le transistor bipolaire 330I- ₃ étant fermée, la capacité 320I- ₃ est court-circuitée de sorte que la tension à ses bornes est nulle.

[0103] Le premier module de comparaison de tension COi- ₃ compare la tension nulle aux bornes de la capacité 320I- ₃ à la valeur de référence V _s et le premier module de comparaison de tension COi- ₃ génère un niveau de tension « haut » sur sa borne de sortie indiquant que la tension aux bornes de la capacité 320I- ₃ n’excède pas la valeur de référence V _s .

[0104] Par contre, lorsque l’interrupteur de côté haut 202I- ₃ est fermé, le deuxième module de comparaison de tension 340I- ₃ détecte que la tension du point milieu PMi. ₃ est supérieure à la tension du point de basse tension et ouvre l’interrupteur commandable 330I- ₃ .

[0105] Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le deuxième module de comparaison de tension 340I- ₃ émet, par l’intermédiaire de sa borne de sortie, une tension d’ouverture sur la grille de l’interrupteur bipolaire 330I- ₃ . Le transistor bipolaire 330I- ₃ étant ouvert, la capacité 320I- ₃ se charge de sorte que la tension à ses bornes croît à partir d’une tension prédéterminée V _m in, en l’occurrence ici une tension prédéterminée nulle.

[0106] Le premier module de comparaison de tension COi- ₃ compare la tension Vi- ₃ aux bornes de la capacité 320I- ₃ à la valeur de référence V _s et le premier module de comparaison de tension COi- ₃ génère un niveau de tension « bas » lorsque cette tension aux bornes de la capacité 320I- ₃ excède la valeur de référence V _s et un niveau de tension « haut » sinon.

[0107] La figure 6 présente sous forme de chronogrammes, l’évolution de la tension de commande VGEI- ₃ du transistor de côté haut 202I- ₃ , l’évolution de la tension Vi- ₃ aux bornes de la capacité 320I- ₃ ainsi que l’évolution de la tension Vbi- ₃ au niveau de la borne de sortie du premier module de comparaison de tension COi- ₃ . [0108] Ainsi, dans le premier mode de fonctionnement du convertisseur de tension DC/DC 106, le transistor de côté haut 202I- ₃ est successivement fermé pendant les intervalles de temps [t ₀ , ti], [t2, t ₃ ] et ouvert pendant les intervalles de temps ]ti, t ₃ [, ]t ₃ , t ₄ [.

[0109] Lorsque le transistor de côté haut 202I- ₃ est fermé, la tension du point milieu PMI- ₃ est sensiblement égale à la haute tension HT, le transistor 330I- ₃ est ouvert et la capacité 320I- ₃ se charge. Comme cela est visible sur la figure 6, la valeur de la capacité 320I- ₃ , des résistances 350I- ₃ et 310i- ₃ et le rapport cyclique de la cellule 108I- ₃ sont choisis de tel sorte que la tension Vi- ₃ aux bornes de la capacité 320I- ₃ évolue de façon quasi linéaire sans toutefois atteindre la tension de seuil V _s .

[01 10] Lorsque le transistor de côté haut 202I- ₃ est ouvert, l’interrupteur de côté bas 204I- ₃ est fermé, la tension du point milieu PMI- ₃ est sensiblement égale à la tension de la masse M, le transistor 330I- ₃ est fermé et la capacité 320I- ₃ est court-circuitée. Comme représenté sur la figure 6, la tension Vi- ₃ aux bornes de la capacité 320I- ₃ est donc nulle.

[01 11 ] En d’autres termes, la tension Vi- ₃ aux bornes de la capacité 320I- ₃ évolue au cours du temps en dents de scie.

[01 12] A partir de l’instant t ₄ , le transistor de côté haut 202I- ₃ est fermé, la tension du point milieu PMI- ₃ est sensiblement égale à la haute tension HT, le transistor 330 _4-3 est ouvert et la capacité 320I- ₃ se charge. A l’instant ts, le transistor de côté haut 202I- ₃ bien que commandé à l’ouverture ne s’ouvre pas et reste fermé. Par conséquent, la tension du point milieu PMI. ₃ reste sensiblement égale à la haute tension HT, le transistor 330 _4-3 reste ouvert et la capacité 320I- ₃ continue à se charger jusqu’à dépasser la valeur de seuil V _s à l’instant te. Ainsi, à l’instant te, le premier module de comparaison de tension COi- ₃ détecte ce franchissement par la tension aux bornes de la capacité 320I- ₃ de la valeur de seuil V _s et génère sur sa borne de sortie un niveau de tension « bas » correspondant à la génération d’un signal d’erreur STI- ₃ .

[01 13] Sur réception de ce signal d’erreur, le module de commande du convertisseur de tension DC/DC 106 ouvre les dispositifs de sécurité 126i , 1262 et 126 ₃ et les interrupteurs de côté bas 204I- ₃ pour mettre le convertisseur de tension DC/DC 106 en sécurité en le faisant fonctionner dans son deuxième mode de fonctionnement. [0114] Ainsi, en monitorant le niveau de tension aux bornes de la capacité 320I-3, il est possible de détecter que le transistor de côté haut 202I- ₃ est dans un état fermé pendant une période de temps [t ₄ , te] anormalement longue. En d’autres termes en monitorant le niveau de tension aux bornes de la capacité 320I-3, il est possible de détecter que le transistor de côté haut 202I- ₃ est en court-circuit.

[0115] La figure 11 décrit un profil type de fonctionnement du convertisseur de tension DC/DC 106 intégré dans un véhicule automobile. Plus précisément, la figure 11 présente la puissance délivrée par le convertisseur de tension DC/DC 106 au cours du temps lors de deux phases différentes d’utilisation du véhicule automobile. Lors de la première phase, correspondant à la partie gauche du profil, le véhicule automobile évolue dans une agglomération et à chaque arrêt du véhicule (par exemple à un stop ou à un feu rouge), le convertisseur de tension DC/DC 106 est à l’arrêt (puissance délivrée nulle). Lors de la deuxième phase, correspondant à la partie droite du profil, le véhicule automobile évolue hors agglomération (par exemple sur une route nationale) et le convertisseur DC/DC 106 présente un fonctionnement plus régulier.

[0116] Lorsque le convertisseur de tension DC/DC 106 ne réalise pas de conversion de tension, les interrupteurs 202I- ₃ et 202I- ₄ sont ouverts et la tension présente au point milieu PM1.3 est légèrement inférieure (en particulier à cause de la présente du dispositif de sécurité 1261-3 et de la résistance de l’inductance 2O81-3) à la tension présente à la borne de basse tension BBT. A cause de cette différence de tension, le deuxième module de comparaison 340I-3 ferme l’interrupteur commandable 330I-3 et aucun signal d’erreur ST1-3 n’est généré par le premier module de comparaison de tension CO1-3. Ainsi le deuxième module de comparaison 340I-3 permet d’éviter de fausse détection d’un court-circuit de l’interrupteur de côté haut 202I- ₃ par le dispositif de détection d’un disfonctionnement D1.3 lorsque le convertisseur de tension DC/DC 106 ne réalise pas de conversion de tension.

[0117] En outre, les inventeurs ont remarqué que la tension présente à la borne de basse tension BBT pouvait varier de façon assez substantielle au court du temps, et cela même si le convertisseur de tension DC/DC 106 ne réalise pas de conversion de tension. Ainsi, l’utilisation comme référence de tension de la tension présente à la borne de basse tension BBT pour déclencher la fermeture de l’interrupteur commandable 330I-3 par le deuxième module de comparaison 340I-3 au lieu d’une référence de tension fixe permet également d’éviter de fausses détections d’un disfonctionnement de I interrupteur 202I- ₃ . De ce fait, le dispositif de detection D1-3 est plus robuste.

[0118] Dans une variante de réalisation du système électrique 100, le deuxième module de comparaison 340I- ₃ compare la tension du point milieu PMI- ₃ non pas à la tension présente à la borne de basse tension mais à la tension présente à la borne de basse tension additionnée à une tension positive de décalage. De cette façon, le dispositif de détection DI- ₃ est encore plus robuste. Pour ce faire, la borne d’entrée bi du générateur de tension GI- ₃ est par exemple reliée à la borne de sortie d’un dispositif additionneur de tension présentant sur sa borne de sortie la tension présente au niveau de la borne de basse tension BBT additionnée à la tension positive de décalage.

[0119] Nous allons maintenant décrire un système électrique 100’ destiné à équiper un engin de mobilité dans un deuxième mode de réalisation de l’invention.

[0120] Les éléments communs et identiques au système électrique 100 précédemment décrit seront désignés par les mêmes signes de référence.

[0121] Le système électrique 100’ se distingue du système électrique par son convertisseur DC/DC 106’. Ce convertisseur DC/DC 106’ se distingue du convertisseur DC/DC 106’ par ses trois modules de conversion de tension MCT’ que nous allons maintenant décrire en référence à la figure 7.

[0122] Chacun de ces 3 modules de conversion de tension comprend une cellule de conversion 108I- ₃ de tension, un dispositif de détection d’un disfonctionnement D’I- ₃ de cette cellule de conversion 108I- ₃ et un dispositif de sécurité 126I- ₃ connecté électriquement au point de sortie PSi- ₃ et à la borne de basse tension BBT.

[0123] Le dispositif de détection d’un disfonctionnement D’I- ₃ comprend un générateur de tension G’I- ₃ et un premier module de comparaison de tension CO’i- ₃ .

[0124] Le générateur de tension G’ 1 - ₃ comporte deux bornes d’entrée b’i , b’2 et une borne de sortie S’G-

[0125] Ce générateur de tension G’I- ₃ est configuré pour recevoir sur une de ses bornes d’entrée la tension du point milieu PMi. ₃ et sur l’autre de ses bornes d’entrée une première tension de référence égale dans l’exemple décrit ici à la tension BT de la borne de basse tension BBT.

[0126] Ce générateur de tension G’I- ₃ est en outre configuré pour générer sur sa borne de sortie S’G une tension V’i- ₃ décroissante à partir d’une tension predeterminee V _m ax supérieure a une tension de seuil V _s tant que la tension du point milieu PM1-3 est supérieure à la tension de la borne de basse tension BBT et pour sinon générer une tension V’1-3 supérieure à la tension de seuil V’ _s .

[0127] Le premier module de comparaison de tension CO’i- ₃ est configuré pour comparer la tension au niveau de la borne de sortie S’G du générateur de tension G’i- ₃ à la valeur de seuil V’ _s et pour générer un signal d’erreur ST’I- ₃ lorsque la tension au niveau de la borne de sortie du générateur de tension G’I- ₃ est inférieure à cette valeur de seuil V’ _s .

[0128] Dans l’exemple décrit ici, le premier module de comparaison de tension CO’i- ₃ comprend deux bornes d’entrée be’i, be’2 et une borne de sortie b’ _s . L’une des bornes d’entrée est connectée à la borne de basse tension fournissant ainsi une tension de référence V’ _s et l’autre borne d’entrée est connectée à la borne de sortie du générateur de tension G’I- ₃ de préférence par l’intermédiaire d’une diode DI’I- ₃ dont l’anode est connectée à la borne de sortie du générateur de tension G’I- ₃ .

[0129] La borne de sortie du premier module de comparaison de tension CO’i- ₃ présente un premier niveau de tension dit « bas » lorsque la tension au niveau de la borne de sortie du générateur de tension G’I- ₃ est inférieure à la valeur de seuil V’ _s et un deuxième niveau de tension dit « haut », supérieure au premier niveau de tension, dans le cas contraire. En d’autres termes, le signal d’erreur ST’1-3 correspond à un niveau de tension « bas » au niveau de la borne de sortie bs’ du premier module de comparaison de tension CO’i- ₃ .

[0130] Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le premier comparateur de tension CO’i- ₃ est structurellement identique au premier comparateur de tension COi- ₃ représenté à la figure 3.

[0131 ] En outre, le générateur de tension G’1 - ₃ comporte une borne de masse B’ _Ma connectée à la masse M et une association en parallèle d’un résistance 410i- ₃ et d’une capacité 420I- ₃ cette association en parallèle étant destiné à être connectée entre la première borne d’entrée b’1 du générateur de tenson G’I- ₃ et la borne de masse du générateur de tension G’i- ₃ par l’intermédiaire d’un interrupteur commandable 430I- ₃ . L’interrupteur 430I- ₃ étant connectée à la première borne d’entrée b’1 et à l’association en parallèle de la résistance 410i- ₃ et de la capacité [0132] Dans I exemple de realisation décrit ICI, I interrupteur commandable 430I-3 est un MOSFET de type P dont la source est connectée à la première borne b’i et dont le drain est connecté à l’association en parallèle de la résistance 4101-3 et de la capacité 42O1-3.

[0133] Par ailleurs, le dispositif de génération de tension G’1-3 comprend en outre un pont diviseur de tension connectée entre la première borne b’1 et la deuxième borne b’2 d’entrée du générateur de tension G’1-3.

[0134] Ce pont diviseur de tension comprend une résistance R7 et une résistance R8 connectée l’une à l’autre en un point de connexion auquel est également connectée la grille du MOSFET réalisant l’interrupteur commandable 430I-3.

[0135] La figure 8 présente sous forme de chronogrammes, l’évolution de la tension de commande VGE1-3 du transistor de côté haut 202I- ₃ , l’évolution de la tension V’1-3 aux bornes de la capacité 42O1-3 ainsi que l’évolution de la tension Vb’1-3 au niveau de la borne de sortie du premier module de comparaison de tension CO’1-3.

[0136] Ainsi, dans le premier mode de fonctionnement du convertisseur de tension DC/DC 106’, le transistor de côté haut 202I- ₃ est successivement fermé pendant les intervalles de temps [t ₀ , ti], [t2, t ₃ ] et ouvert pendant les intervalles de temps ]ti, t2[, ]ts, t ₄ [.

[0137] Lorsque le transistor de côté haut 202I- ₃ est fermé, la tension du point milieu PM1-3 est sensiblement égale à la haute tension HT, le transistor 43O1-3 est ouvert et la capacité 42O1-3 se décharge à travers la résistance 410i -3. Comme cela est visible sur la figure 8, pour une valeur de seuil V’ _s positive donnée, la valeur de la capacité 42O1-3, et le rapport cyclique de la cellule 1 O81-3 sont choisis de tel sorte que la tension V’1-3 aux bornes de la capacité 42O1-3 décroit de façon quasi linéaire à partir d’une valeur V _ma x égale à la basse tension BT sans toutefois atteindre la tension de seuil V’s.

[0138] Lorsque le transistor de côté haut 202I- ₃ est ouvert, l’interrupteur de côté bas 204I- ₃ est fermé, la tension du point milieu PM1.3 est sensiblement égale à la tension de la masse M, le transistor 43O1-3 est fermé et la capacité 42O1-3 se charge. Comme représenté sur la figure 6, la capacité 42O1-3 se charge quasi instantanément et la tension V’1-3 aux bornes de la capacité 420I-3 revient à la tension BT.

[0139] En d’autres termes, la tension V’1-3 aux bornes de la capacité 32O1-3 évolue au cours du temps en dents de scie. [0140] A partir de I instant t4, le transistor de cote haut 202I- ₃ est ferme, la tension du point milieu PM1-3 est sensiblement égale à la haute tension HT, le transistor 430I- ₃ est ouvert et la capacité 420I- ₃ se décharge. A l’instant ts, le transistor de côté haut 202I- ₃ bien que commandé à l’ouverture ne s’ouvre pas et reste fermé. Par conséquent, la tension du point milieu PMI. ₃ reste sensiblement égale à la haute tension HT, le transistor 430I- ₃ reste ouvert et la capacité 320I- ₃ continue de se décharger jusqu’à passer sous la valeur de seuil V’ _s à l’instant te. Ainsi, à l’instant te, le premier module de comparaison de tension CO’i- ₃ détecte ce franchissement par la tension aux bornes de la capacité 420I- ₃ de la valeur de seuil V’ _s et génère sur sa borne de sortie un niveau de tension « bas » correspondant à la génération d’un signal d’erreur ST’I- ₃ .

[0141] Sur réception de ce signal d’erreur, le module de commande du convertisseur de tension DC/DC 106’ ouvre les dispositifs de sécurité 126i , 1262 et 126 ₃ et les interrupteurs de côté bas 204I- ₃ pour mettre le convertisseur de tension DC/DC 106’ en sécurité en le faisant fonctionner dans son deuxième mode de fonctionnement.

[0142] Ainsi, en monitorant le niveau de tension aux bornes de la capacité 420I- ₃ , il est possible de détecter que le transistor de côté haut 202I. ₃ est dans un état fermé pendant une période de temps [t4, te] anormalement longue. En d’autres termes en monitorant le niveau de tension aux bornes de la capacité 420I- ₃ , il est possible de détecter que le transistor de côté haut 202I- ₃ est en court-circuit.

[0143] Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le générateur de tension G’1-3 est configuré pour comparer la tension du point milieu PMI- ₃ à la tension de la borne de basse tension BBT afin d’éviter de fausses détections d’un disfonctionnement de l’interrupteur 202I- ₃ dans les cas où par exemple le convertisseur de tension DC/DC 106’ ne réalise pas de conversion de tension.

[0144] Nous allons maintenant décrire un système électrique 100” destiné à équiper un engin de mobilité dans un troisième mode de réalisation de l’invention.

[0145] Les éléments communs et identiques au système électrique 100’ précédemment décrit seront désignés par les mêmes signes de référence.

[0146] Le système électrique 100” se distingue du système électrique par son convertisseur DC/DC 106”. Ce convertisseur DC/DC 106” se distingue du convertisseur DC/DC 106’ sur les trois points suivants : • La borne b 1 du générateur de tension G 1-3 est connectée a la borne de haute tension et non pas à la borne de basse tension,

• La borne be’2 du premier comparateur de tension CO’1-3 est connectée à la borne de basse tension BT et non pas à un générateur de tension fournissant la tension de référence V’ _s , i.e. la valeur de la tension de référence V’ _s est choisie égale à la basse tension BT, et

• Les valeurs numériques des composants du dispositif de détection d’un disfonctionnement D’1-3 sont adaptées aux modifications décrites aux deux points précédents.

[0147] La figure 9 présente sous forme de chronogrammes, l’évolution de la tension de commande VGE1.3 du transistor de côté haut 202I- ₃ , l’évolution de la tension V’1-3 aux bornes de la capacité 42O1-3 ainsi que l’évolution de la tension Vb’1-3 au niveau de la borne de sortie du premier module de comparaison de tension CO’1-3 dans ce troisième mode de réalisation de l’invention.

[0148] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

[0149] Par exemple, des résistances de pull down peuvent être mises de façon optionnelle sur les bornes d’entrée des comparateurs précédemment décrits.

[0150] En outre, dans une variante de réalisation, le premier module de comparaison de tension est commun à l’ensemble des modules de conversion de tension. En d’autres termes, chacun des modules de conversion de tension comprend un générateur de tension G1-3 OU G’1-3 dont la borne de sortie est connectée directement ou par l’intermédiaire d’une diode DI1-3 OU DI’1-3 à la borne d’un seul et unique premier module de comparaison de tension.

[0151 ] De même, au lieu d’être des transistors MOSFET, les interrupteurs de côté haut 202I- ₃ et de côté bas 204I- ₃ peuvent être des transistors FET en nitrure de gallium ou des transistors IGBT.

[0152] De même, au lieu d’être réalisé au moyen d’un transistor bipolaire, l’interrupteur commandable 330I-3 peut être un transistor FET, par exemple un MOSFET ou un transistor IGBT. [0153] Par ailleurs, au lieu d’avoir une tension de saturation négative et une tension de saturation positive, les amplificateurs opérationnels AO et AO’ peuvent avoir une tension de saturation nulle et une tension de saturation positive.

[0154] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.