Vers de nouveaux modules de puissance intégrés

Toward new integrated power modules

• Auteur / Autrice : Manh Hung Tran
• Direction : Jean-Christophe Crebier, Christian Schaeffer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 02/02/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Schanen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Crebier, Christian Schaeffer, Ambroise Schellmanns
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Lefebvre, Frédéric Richardeau

Mots clés

Mots clés libres

Convertisseurs statiques

Electronique de puissance

Structure complémentaire

Cem

Composants substrat N et P

Autoalimentation bipolaire

Switch mode power supplies

Power electronics

Complementary structure

Emc

N et P type components

Bipolar self supply

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans la démarche engagée depuis quelques années et concernant l’intégration monolithique en électronique de puissance avec pour objectif de faire émerger une nouvelle structure de bras d’onduleur plus compacte, plus fiable et plus performante. En s'appuyant sur des technologies à base de transistors « complémentaires » sur substrat N et P, la nouvelle structure étudiée présente de nombreux avantages vis-à-vis de la CEM conduite, de la simplification de commande rapprochée et de la mis en œuvre. Ces aspects sont abordés et validés de manières ''théoriques'' et expérimentales. Le point pénalisant concernant le rendement de la structure par l’introduction du transistor sur substrat P est également analysé et de nouvelles topologies sont proposées afin d’améliorer cette limitation. Des techniques d’alimentation pour la commande bipolaire offrant un niveau maximal intégration sont ainsi développées.

The work presented in this Phd manuscript was targeted to the monolithic integration of the generic power stage of static converters with the goal of bringing out a new inverter leg structure. It is based on ''complementary'' transistors, N and P types, and it presents several advantages regarding the conducted EMC reduction, the simplification of the gate driver and its implementation. These aspects are studied and validated thanks to experimental results. The drawback concerning the lack of performance due to the introduction of the P type transistor is also analyzed. Several evolutions are proposed to improve the structure’s efficiency while maintaining the obtained advantages at their highest levels. Finally, bipolar gate driver supply techniques, offering high integration levels, are also developed.