La commutation douce : le cas du convertisseur Flyback

La conversion statique de l’énergie électrique concerne des convertisseurs à découpage. La conversion à découpage a l’avantage de présenter des rendements plus élevés en comparaison d’un régulateur linéaire de tension [D3075] .

La réalisation de convertisseur à découpage inclut le choix d’une topologie adaptée à l’application visée, le choix d’interrupteurs et de la fréquence de découpage pour réaliser la modulation de l’énergie. La topologie peut également inclure un élément d’isolation afin de faire une conversion de type isolée, tel un transformateur. Si la topologie n’est pas de type isolée telle la topologie buck ou boost, elle nécessite des éléments passifs externes de filtrage tels qu’une inductance et un condensateur.

Ces éléments passifs dépendent de la puissance à transmettre mais également de la fréquence de découpage. En effet ces éléments sont présents pour stocker de l’énergie afin de pouvoir linéariser ou moduler les puissances dans le convertisseur.

On peut donc voir immédiatement que plus la fréquence de découpage va être faible plus ces éléments passifs devront être capables de stocker de l’énergie en leur sein.

Dans un objectif de réduction logique de volume de ces convertisseurs dans des applications de type embarqué, par exemple aéronautique, automobile ou spatial, il apparaît intéressant d’augmenter au maximum la fréquence de découpage, mais sans buter sur une diminution du rendement énergétique. Plus de pertes d’énergie débouche sur un problème d’accompagnement thermique du convertisseur, qui fait alors perdre le bénéfice sur le volume ou la masse.

Cependant, les contraintes à l’augmentation de cette fréquence sont grandes : les parasites des circuits amplifient les ondulations, la compatibilité électromagnétique (CEM) devient compliquée et les normes difficiles à respecter.

C’est entre ces deux tendances antagonistes que la commutation douce trouve sa place. En effet l’interrupteur de puissance, pilote de la conversion statique, commute grâce à une impulsion générée par un élément de commande, qui vient forcer le changement d’état de celui-ci. En commutant, l’interrupteur, du fait de ses caractéristiques intrinsèques, va générer des pertes qui ont un fort impact sur le rendement de la...