« « forward forward » »

Montage Montage

« « forward forward » »

Principes:

• Le montage forward se base sur le montage « abaisseur » (ou « buck ») auquel on a ajouté un transformateur avec un bobinage d’extinction du courant magnétisant.

• Comme pour l’abaisseur, l’accumulation et la restitution de l’énergie se font sur l’inductance à la sortie du circuit.

Forward Forward

n

₁

:n

₂

:n

₃

L

_h1

u

₃

R

_out

U

_out

U

_in

C

i

_h

u

₁

L

D

₁

D

₂

D

₃

t i_L

I ΔI

T i_L

1. Phase accumulation 1. Phase accumulation

dt L di u

u

₁

=

_IN

=

_1h ^IN

P h h

IN h

DT I L

u dt

di = = Δ

1

u

IN

n u n n

u = n ⋅ = ⋅

1 3 1 1 3 3

1 3 1 3

2

i

n i n i

i

_L

=

_D

= − = ⋅

Entrée: Sortie:

(D

₂

conduit)

n

₁

:n

₂

:n

₃

L

_h1

u

₃

R

_out

U

_out

U

_in

C

i

_h

u

₁

L

D

₁

D

₂

D

₃

i_L

T

P

D t ≤ ⋅

≤ 0

P L OUT

IN L

DT u I

n u n L dt

di ⎟⎟ ⎠ = Δ

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ ⋅ −

⋅

=

1

1

3

Forward Forward

2. Phase restitution I 2. Phase restitution I

i

h

i

₁

= −

u

IN

u

₂

= −

u

IN

n u n

n

u = n ⋅ = − ⋅

1 3 1

1 3 3

OUT C

D

L

i i i

i =

₃

= +

Entrée: Sortie:

(D

₂

bloque)

n

₁

:n

₂

:n

₃

L

_h1

u

₃

R

_out

U

_out

U

_in

C

i

_h

u

₁

L

D

₁

D

₂

D

₃

i_L

( ^{t − D ⋅ T}

_P

) ^{≤ t}

_m

≤ 0

L u dt

di

_L

= −

_OUT

i

h

n i n n i n

2 1 1 2 1

2

= − =

h IN h

L u n n dt

di

1 2

−

1

& =

(D

₃

conduit)

switch

=

u

2. Phase restitution II 2. Phase restitution II

2

0

1

= i = i

_IN

=

i u

₃

= 0

OUT C

D

L

i i i

i =

₃

= +

Entrée: Sortie:

(D

₂

bloque)

n

₁

:n

₂

:n

₃

L

_h1

u

₃

R

_out

U

_out

U

_in

C

i

_h

u

₁

L

D

₁

D

₂

D

₃

i_L

( )

( ^{t − t}

_m

^{+ t}

_ON

) ^{≤ t}

_OFF

≤ 0

L u dt

di

_L

= −

_OUT

2

0

1

= u =

u

(D

₃

conduit)

switch

= u

(D

₁

bloque)

u_switch

IN

IN U

n U n

2

+ 1

UIN

n n

1

− 3

u_D3

I_L

UIN

D₃ n₁:n₂:n₃

L_h1 u₃ R_out U_out

U_in

C i_h

u₁

L

D₁

D₂

i_L

Formes de courants/tensions Formes de courants/tensions

i_h, i₁, i_IN u₁

UIN

n n

2

− 1

UIN

t_m t_ON

t_OFF

Forward Forward

• Comme pour les autres convertisseurs, la tension

moyenne aux bornes de l’inductance sera nulle en régime permanent, ce qui revient à dire pour la tension sur D₃:

IN OUT

D D U

n U n

u =− =− ⋅ ⋅

1 3 3

n D n U

U

IN

OUT = ⋅

1 3

Rapport de transformation

Rapport de transformation

• Afin d’éviter a saturation de l’inductance de magnétisation L_h du transformateur, il faut pouvoir démagnétiser celui-ci, avant d’entamer la période suivante:

( )

_P

P D T

T n D

n ⋅ ⋅ = 1− ⋅

1 3

1

1 2

1 n D n

≤ +

Limitation du rapport cyclique Limitation du rapport cyclique

i_h, i₁, i_IN

t_OFF

t_m t_ON

T_P

1.

u

_Lh

= 0

IN m

IN

ON U

n t n U

t ⋅ = ⋅ ⋅

2 1

2.

t

_m

≤ t

_OFF

1 2

n t n t_m= _ON⋅

Rappels / conclusions Rappels / conclusions

• Le rapport n₂/n₁ sert à « moduler » le temps de démagnétisation par rapport à t_ON (magnétisation)

• Le courant de démagnétisation est « récupéré » à l’entrée (i_IN<0 pendant t_m).

• Le rapport cyclique n’est pas indépendant de n₂/n₁.

Push-Push-PullPull

Montage Montage

« « Push Push - - Pull Pull » »

Principes:

• Comme le montage forward, le push-pull se base sur le montage « abaisseur » (ou

« buck ») auquel on a ajouté un transformateur avec 3 bobinages.

• Comme pour l’abaisseur, l’accumulation et la restitution de l’énergie se font sur l’inductance à la sortie du circuit.

n

₁

:n

₂

:n

₂

u

₂

R

_out

U

_out

U

_in

C u

₁

D

₂

L

D

₃

i_L

T

₁

T

₂

T

₃

T

₄

u’

₂

• Les paires T₁&T₂ ainsi que T₃&T₄ travaillent en alternance.

• U_IN est appliquée dans le sens positif et négatif au primaire du transfo (u₁).

Push-Push-PullPull

n₁:n₂:n₂

u₂ R_out U_out

U_in

C u₁

D₂ L

D₃

i_L T₁

T₂ T₃

T₄

u’₂

1. Phases accumulation (transfo id

1. Phases accumulation (transfo id é é al) al)

n₁:n₂:n₂

u₂ R_out U_out

U_in

C u₁

D₂ L

D₃

i_L T₁

T₂ T₃

T₄

u’₂

t u₁(t)

t i_L(t)

t u_s(t)

I

ΔiL

n₂ n1 U

U

L t

I dt di

ON L

L = Δ =

t_ON

T_p

P

L D T

I = L ⋅ ⋅

Δ

n₁:n₂:n₂

u₂ R_outU_out

U_in

C u₁

D₂ L

D₃

i_L T₁

T₂ T₃

T₄

u’₂

2. Phase restitution (transfo id

2. Phase restitution (transfo id é é al) al)

'

0

2 2

1

= u = u =

u

L2 i

L2 i

t i_L(t)

t u_s(t)

t i_D5(t)

t i_D6(t)

I

ΔiL

n₂ n1U

i(t)

0.5 i(t)

i(t) 0.5 i(t)

)

2(t i_D

)

3(t i_D

• Les diodes D₂&D₃ se partagent le courant i_L(t).

• Le flux totalisé dans le transfo s’annule à tout instant.

t_ON

T_p

• Comme pour les autres convertisseurs, la tension moyenne aux bornes de l’inductance sera nulle en régime permanent:

n D n U

U

IN

OUT = ⋅

1

2 (0 < D < 1)

Rapport de transformation

Rapport de transformation

Push-Push-PullPull

n₁:n₂:n₂

u₂ R_outU_out

U_in

C u₁

D₂ L

D₃

i_L T₁

T₂ T₃

T₄

u’₂

1. Phases accumulation (transfo avec

1. Phases accumulation (transfo avec L L _{h h} ) )

t i_h(t)

t u₁(t)

t i_L(t)

t u_s(t)

I

ΔiL

n2

n1 U U

( )

L u u t

I dt

di n _{IN OUT}

n

ON L

L ⋅ −

Δ =

= ^{2 1}

t_ON

T_p L_h

h IN ON

Lh Lh

L u t

I dt

di = Δ =

i1

i i_IN = _Lh +

n₁:n₂:n₂

u₂ R_out U_out

U_in

C u₁

D₂ L

D₃

i_L T₁

T₂ T₃

T₄

u’₂

2. Phase restitution (transfo avec

2. Phase restitution (transfo avec L L _{h h} ) )

' 2 2 2 2 1

1 i n i n i

n ⋅ =− ⋅ − ⋅

L2 i

L2 i

t i_L(t)

t u_s(t)

t i_D5(t)

t i_D6(t)

I

ΔiL

n₂ n1U

i(t)

0.5 i(t)

i(t) 0.5 i(t)

)

2(t i_D

)

3(t i_D

• La somme des courants du transfo (P_IN=P_OUT):

t_ON

T_p

L_hintroduit une dissymétrie dans le secondaire.

L_h

iLh

• En posant pour les courants du transfo:

3 ' 2 2 2

1 i_h; i i_D ; i i_D

i =− =− =

Lh L

D

Lh L

D

n i i n

i

n i i n

i

2 1 3

2 1 2

2 1 2

1

2 1 2

1

⋅ +

⋅

=

⋅

−

⋅

=