Méthodologie et outils de calcul numérique pour la prise en compte de la compatibilité électromagnétique des nouveaux prototypes de circuits intégrés de puissance

Methodology and numerical simulation tools for the electromagnetic compatibility consideration in new integrated power converters prototypes

• Auteur / Autrice : Guillaume Lourdel
• Direction : Jean-Marc Diénot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compatibilité électromagnétique

Circuits intégrés numériques

Prototypage (informatique)

Modèles mathématiques

Mots clés libres

Cem

Intégration

Couplage

Puissance

Hybride

Modélisation

Résumé

En compatibilité Electromagnétique (CEM) on recense davantage de couplages entre les circuits électroniques. Ces interactions sont renforcées par l'intégration qui tend à réduire le volume, le poids et le coût des systèmes électronique. En électronique de puissance, on confine dans un volume restreint les fonctions de commutations (IGBT) et de commande (allumeur numérique). Dans ce contexte, nous développons une méthodologie de simulation qui prend en compte les aspects CEM tels que les couplages, inductifs et capacitifs entre les conducteurs de toute nature, du busbarre à la puce, ainsi que les modèles des composants siliciums précis en commutation. Cette méthodologie permet par la suite de simuler le comportement électrique et électromagnétique d'un bras d'onduleur, de mettre en évidence les déséquilibres de courant entre les puces, ou de simuler l'interaction d'une sonde de champ proche afin de la concevoir. Ce travail s'inscrit dans le concept d'Expérimentation Virtuelle.

In the topic of Electromagnetic Compatibility (EMC) we count more coupling problems, inside circuitry and energy emission. These interactions are strengthened by the process of system integration, which aims at the reduction of volume, weight and finally cost of the system conception. Power integration confines in a reduced volume the functions of power (IGBT) and command (digital circuits). In this context, we propose a simulation methodology to take into account EMC aspects of the power electronics devices. We shall approach the modelling of power component and electric connections: using finite elements method in order to extract R, L and C values, according to frequency effects and couplings, such as mutual inductance and parasitic capacitances. Then we are able to simulate electrical and electromagnetic behaviour of a power device, or also to detect current imbalance between semiconductor chips and get the best design. This work contributes to the EMC Virtual Experiment concept.