MODELISATION ELECTRIQUE ET THERMIQUE DE LA DIODE ET DU TRANSISTOR MOS DE PUISSANCE. IDENTIFICATION DES PARAMETRES ELECTRIQUES ET THERMIQUES. PDF Download
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Author: ZAKIA.. BESTAOUI
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Languages : fr
Pages : 200
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Book Description
NOUS PRESENTONS DES MODELES ELECTRIQUES, SIMPLES, CAPABLES DE PREDIRE LES COMPORTEMENTS STATIQUE ET TRANSITOIRE DES COMPOSANTS. LE MODELE DE LA DIODE PREND EN COMPTE NOTAMMENT LES CHARGES STOCKEES AU BLOCAGE. LE MODELE DU MOS TIENT COMPTE LA GENERATION DE COURANT LORS DE L'AMORCAGE, LA RESISTANCE A L'ETAT PASSANT, LES CAPACITES INTER-ELECTRODES ET LE SEUIL DE CONDUCTION. NOUS AVONS PRESENTE ENSUITE UNE NOUVELLE APPROCHE ORIGINALE DE TYPE AUTOMATIQUE, POUR LA SIMULATION DES CONVERTISSEURS DE PUISSANCE. LE LOGICIEL MATLAB/SIMULINK A SERVI DE SUPPORT A CETTE ETUDE. DES METHODES PROPRES A L'AUTOMATIQUE POUR LA DETERMINATION DES MATRICES D'ETAT ONT ETE UTILISEES POUR LA DETERMINATION DE MODELES DE DIODE ET DE TRANSISTOR MOSFET DE PUISSANCE SOUS FORME DE MODELES INTERNES D'ETAT. LES RESULTATS SIMULES ONT ETE VALIDES PAR DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES TECHNIQUES DE L'AUTOMATIQUE ONT ETE MISES EN UVRE POUR L'IDENTIFICATION DES PARAMETRES INTERNES DES MODELES DE DIODE ET DE MOS, A PARTIR DE L'ANALYSE EXPERIMENTALE DES SIGNAUX D'EXCITATION ET DE REPONSE ET DE LA REPRESENTATION D'ETAT. LA QUALITE DE L'ESTIMATION DEPEND DE LA NATURE DU SIGNAL D'EXCITATION, DE LA PERIODE ET DE LA DUREE D'ECHANTILLONNAGE. ENFIN, NOUS AVONS ETUDIE LE TRANSFERT THERMIQUE DANS LE MOSFET. L'ETUDE DU TRANSFERT THERMIQUE DANS LA DIODE EST UN CAS PARTICULIER DE CELUI DU MOSFET. UN MODELE DE DIFFUSION DE CHALEUR A ETE MIS AU POINT POUR L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA TEMPERATURE AU COURS DU TEMPS CONSECUTIVEMENT A N'IMPORTE QUELLE SOLLICITATION ELECTRIQUE. IL TIENT COMPTE DES CONDITIONS DE REFROIDISSEMENT ET D'IMPLANTATION DU COMPOSANT. NOUS AVONS AUSSI PRESENTE LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL ET LA PROCEDURE UTILISEE POUR IDENTIFIER CERTAINS PARAMETRES THERMIQUES EN REGIMES PERMANENT ET TRANSITOIRE ET POUR ETUDIER LEUR SENSIBILITE SUR LES TRANSFERTS THERMIQUE.
Author: ZAKIA.. BESTAOUI
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Languages : fr
Pages : 200
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NOUS PRESENTONS DES MODELES ELECTRIQUES, SIMPLES, CAPABLES DE PREDIRE LES COMPORTEMENTS STATIQUE ET TRANSITOIRE DES COMPOSANTS. LE MODELE DE LA DIODE PREND EN COMPTE NOTAMMENT LES CHARGES STOCKEES AU BLOCAGE. LE MODELE DU MOS TIENT COMPTE LA GENERATION DE COURANT LORS DE L'AMORCAGE, LA RESISTANCE A L'ETAT PASSANT, LES CAPACITES INTER-ELECTRODES ET LE SEUIL DE CONDUCTION. NOUS AVONS PRESENTE ENSUITE UNE NOUVELLE APPROCHE ORIGINALE DE TYPE AUTOMATIQUE, POUR LA SIMULATION DES CONVERTISSEURS DE PUISSANCE. LE LOGICIEL MATLAB/SIMULINK A SERVI DE SUPPORT A CETTE ETUDE. DES METHODES PROPRES A L'AUTOMATIQUE POUR LA DETERMINATION DES MATRICES D'ETAT ONT ETE UTILISEES POUR LA DETERMINATION DE MODELES DE DIODE ET DE TRANSISTOR MOSFET DE PUISSANCE SOUS FORME DE MODELES INTERNES D'ETAT. LES RESULTATS SIMULES ONT ETE VALIDES PAR DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. LES TECHNIQUES DE L'AUTOMATIQUE ONT ETE MISES EN UVRE POUR L'IDENTIFICATION DES PARAMETRES INTERNES DES MODELES DE DIODE ET DE MOS, A PARTIR DE L'ANALYSE EXPERIMENTALE DES SIGNAUX D'EXCITATION ET DE REPONSE ET DE LA REPRESENTATION D'ETAT. LA QUALITE DE L'ESTIMATION DEPEND DE LA NATURE DU SIGNAL D'EXCITATION, DE LA PERIODE ET DE LA DUREE D'ECHANTILLONNAGE. ENFIN, NOUS AVONS ETUDIE LE TRANSFERT THERMIQUE DANS LE MOSFET. L'ETUDE DU TRANSFERT THERMIQUE DANS LA DIODE EST UN CAS PARTICULIER DE CELUI DU MOSFET. UN MODELE DE DIFFUSION DE CHALEUR A ETE MIS AU POINT POUR L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA TEMPERATURE AU COURS DU TEMPS CONSECUTIVEMENT A N'IMPORTE QUELLE SOLLICITATION ELECTRIQUE. IL TIENT COMPTE DES CONDITIONS DE REFROIDISSEMENT ET D'IMPLANTATION DU COMPOSANT. NOUS AVONS AUSSI PRESENTE LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL ET LA PROCEDURE UTILISEE POUR IDENTIFIER CERTAINS PARAMETRES THERMIQUES EN REGIMES PERMANENT ET TRANSITOIRE ET POUR ETUDIER LEUR SENSIBILITE SUR LES TRANSFERTS THERMIQUE.
Author: Zakia Bestaoui
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Christophe Lallement
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Languages : fr
Pages : 189
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LA TEMPERATURE DE FONCTIONNEMENT DES COMPOSANTS A UNE INFLUENCE DIRECTE SUR LEURS CARACTERISTIQUES STATIQUES ET DYNAMIQUES AINSI QUE SUR LES TAUX DE DEFAILLANCE. DE CE FAIT, LES ASPECTS THERMIQUES DANS LA CONCEPTION DE CIRCUITS SONT AUSSI IMPORTANTS QUE LES ASPECTS PUREMENT ELECTRIQUES. LES ETUDES SE HEURTENT A L'HEURE ACTUELLE A LA NON-PRISE EN COMPTE DE LA TEMPERATURE COMME UNE VARIABLE INTERACTIVE DANS LES MODELES PROPOSES DANS LES BIBLIOTHEQUES DES FOURNISSEURS DE CAO ANALOGIQUE. LES SOLUTIONS ENVISAGEABLES SONT NOMBREUSES, TOUTEFOIS IL NOUS A PARUT INTERESSANT, A LA LUMIERE DE TRAVAUX ANTERIEURS, DE REALISER UN COUPLAGE THERMOELECTRIQUE EN ASSOCIANT AU MODELE ELECTRIQUE DU TRANSISTOR MOSFET DE PUISSANCE UN RESEAU THERMIQUE PRENANT EN COMPTE SON HABILLAGE ET SON ENVIRONNEMENT. CE RESEAU THERMIQUE EST CONSTITUE D'UN ENSEMBLE DE CELLULES R-C MODELISANT LES ECHANGES THERMIQUES DEPUIS LA PUCE DE SILICIUM JUSQU'A L'AIR AMBIANT. CE MODELE NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR LE COMPORTEMENT THERMIQUE D'UN COMPOSANT EN UTILISANT UN MODELE SIMPLE EST PRIMORDIALE ET QUE MODELE DANS DEUX CIRCUITS A DEMONTRE TOUTES SES POTENTIALITES AUTANT SUR LE PLAN ELECTRIQUE, NOTAMMENT PAR UNE MEILLEURE PRISE EN COMPTE DE LA CAPACITE GRILLE-DRAIN, QUE SUR LE PLAN THERMIQUE PAR LE COUPLAGE THERMOELECTRIQUE. AVEC CETTE THESE NOUS AVONS MONTRE QUE LA POSSIBILITE DE POUVOIR PREDIRE LE COMPORTEMENT ELECTRIQUE DU TRANSISTOR EN REGIMES CONTINU ET TRANSITOIRE. L'UTILISATION DE CE MODELE PEUT ETRE UTILISE COMME UN OUTIL D'ANALYSE DE PERFORMANCES D'UN CIRCUIT EN ELECTRONIQUE DE PUISSANCE.
Author: Cyril Buttay
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Languages : fr
Pages : 208
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L'électronique de puissance prend une place croissante dans le domaine automobile, avec notamment l'apparition de systèmes de motorisation mixte thermique-électrique (véhicules hybrides). Dans cette optique, les outils de conception des convertisseurs basse tension doivent être suffisamment précis pour réduire les phases de prototypage, mais également pour analyser la robustesse d'un convertisseur face aux inévitables dispersions d'une fabrication en grande série. Dans la première partie, nous proposons un modèle de MOSFET valide dans les différentes phases de fonctionnement rencontrées dans un onduleur (commutation du transistor, de sa diode interne, et fonctionnement en avalanche notamment). La nécessité de modélisation du câblage est ensuite démontrée, puis nous présentons la méthode de modélisation, reposant sur l'utilisation du logiciel InCa. La seconde partie de cette thèse, qui repose principalement sur une démarche expérimentale, permet d'identifier les paramètres du modèle de MOSFET puis de valider la modélisation complète du convertisseur vis-à-vis de mesures. Pour cela, nous avons choisi un critère de comparai-son très sensible aux erreurs de modélisation : le niveau de pertes du convertisseur. La mesure de ces pertes est effectuée par calorimétrie. Nous en concluons que la modélisation proposée atteint une précision satisfaisante pour pouvoir être exploitée dans une démarche de conception, ce qui fait l'objet de la dernière partie de cette thèse. La simulation est alors utilisée pour étudier l'influence du câblage et de la commande sur les pertes d'un bras d'onduleur, puis pour étudier la répartition du courant entre transistors d'un assemblage en parallèle en tenant compte de leurs dispersions de caractéristiques. Une telle étude ne pourrait que très difficilement être effectuée de façon expérimentale (elle nécessiterait la modification du circuit pour insérer les instruments de mesure), ce qui montre l'intérêt de la conception assistée par ordinateur en tant qu'outil d'analyse.
Author: EBRAHIM.. FARJAH
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Languages : fr
Pages : 180
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L'IGBT EST BIEN ADAPTE AUX APPLICATIONS DE MOYENNE PUISSANCE. LA TENDANCE ACTUELLE EST L'AMELIORATION DE SES POSSIBILITES TANT AU NIVEAU DE LA TENSION ET DU COURANT ADMISSIBLES QU'AU NIVEAU DE LA FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT. CE TRANSISTOR DANS UN AVENIR TRES PROCHE DEVRAIT REMPLACER BON NOMBRE DE COMPOSANTS. UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE L'IGBT PASSE PAR SA CARACTERISATION ELECTRIQUE ET THERMIQUE PRECISE, AFIN D'AMELIORER LA CONCEPTION DES CONVERTISSEURS MODERNES DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS EFFECTUE UNE ETUDE DETAILLEE DES DIFFERENTES METHODES DE CARACTERISATION DES COMPOSANTS SEMICONDUCTEURS ET PLUS PARTICULIEREMENT DE L'IGBT. POUR ARRIVER A CE BUT, NOUS AVONS DEVELOPPE ET/OU UTILISE DES PROGRAMMES DE CALCUL ET DES LOGICIELS AYANT TRAIT AUX DOMAINES ELECTRIQUE ET THERMIQUE. DANS CERTAINS CAS, UN MODELE COMPORTEMENTAL, OU LE COMPOSANT EST CONSIDERE COMME UNE BOITE NOIRE EST ETUDIE PAR SES ENTREES ET SORTIES, EST SUFFISANT. FINALEMENT, COMME LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES ET THERMIQUES DE L'IGBT SONT FORTEMENT COUPLEES, NOUS AVONS ETUDIE PLUSIEURS MANIERES DE PRENDRE EN COMPTE CE PHENOMENE DANS DES OUTILS DE SIMULATION
Author: Their Ibrahim
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Languages : fr
Pages : 246
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Ce document décrit une contribution au prototypage virtuel de composants-métiers dans le contexte de la conception d’un système complexe multi-physique. Dans le cadre de cette vision, nous retenons 3 grands aspects à notre contribution : - Pour le seul métier de l’électronique de puissance, proposer des modèles des principaux composants de puissance à semiconducteur ; - Doter ces modèles de niveaux de représentation différents (depuis l’interrupteur jusqu’aux phénomènes physiques les plus importants) ; - Ecrire ces modèles avec le souci de l’échange inter-disciplinaire, et en arranger la liste sous la forme d’une bibliothèque. S’agissant de modèles dont une représentation au moins se veut physique, il est indispensable d’attacher aux modèles : - la procédure de l’identification des paramètres du modèle ; - la démonstration de la validation du modèle sur le plan expérimental. Une bibliothèque de modèles en VHDL-AMS est proposée pour la conception de convertisseur de puissance. La diode PiN, les transistors MOSFET et IGBT ont été modélisés classiquement, avec une approche à constantes localisées, pouvant être représentés graphiquement par un schéma électrique équivalent. Une telle représentation est suffisante pour les analyses électro-thermiques “ système ” du convertisseur de puissance. Une proposition de modèle thermique compact, en cohérence avec le compromis précision/complexité des autres modèles, est détaillée et vérifiée expérimentalement.
Author: ADEL.. AMIMI
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Languages : fr
Pages : 151
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DANS LE DOMAINE DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE, OU L'ENVIRONNEMENT ET LE MODE DE FONCTIONNEMENT DU COMPOSANT JOUENT UN ROLE PRIMORDIAL, NOUS CONSTATONS QUE LES ASPECTS THERMIQUES DOIVENT ETRE EVALUES DE LA MEME MANIERE QUE LES ASPECTS STRICTEMENT ELECTRIQUES. CELA SUPPOSE ENTRE AUTRES QUE LA TEMPERATURE INTERNE DES COMPOSANTS DOIT POUVOIR EVOLUER COMME TOUTES LES GRANDEURS ELECTRIQUES. DANS CE CONTEXTE, NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE ANALYTIQUE DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A GRILLE ISOLEE (IGBT) PRENANT EN COMPTE LES INTERACTIONS ELECTRO-THERMIQUES DANS LE COMPOSANT, EN ASSOCIANT AU MODELE ELECTRIQUE DU COMPOSANT UN RESEAU THERMIQUE. POUR CELA, DEUX SOLUTIONS DE COMPLEXITE DIFFERENTES ONT ETE ENVISAGEES POUR L'ELABORATION DU MODELE THERMIQUE. LA PREMIERE APPROCHE (CELLULAIRE) EST BASEE SUR L'ANALOGIE ELECTRIQUE-THERMIQUE. EN EFFET, LA PROPAGATION DU FLUX DE CHALEUR DANS LE COMPOSANT EST MODELISEE PAR UN RESEAU CELLULAIRE RTH(I) - CTH(I) DONT LES CARACTERISTIQUES SONT DETERMINEES A PARTIR DE L'IMPEDANCE THERMIQUE TRANSITOIRE ZTH DU COMPOSANT. LA SECONDE APPROCHE (DITE MIXTE), FONDEE SUR LA RESOLUTION A UNE DIMENSION DE L'EQUATION DE DIFFUSION DE LA CHALEUR, UTILISE UN CALCUL PLUS PRECIS DE LA TEMPERATURE DANS LA COUCHE DE SILICIUM, TOUT EN CONSERVANT UNE REPRESENTATION A BASE DE CELLULES RTH-CTH POUR L'ENSEMBLE DU BOITIER ET DE L'ENVIRONNEMENT. LE MODELE ELECTRO-THERMIQUE AINSI DEVELOPPE EST IMPLANTE EN LANGAGE MAST DANS LE SIMULATEUR DE CIRCUITS SABER.
Author: Janette Garcia Gomez
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Languages : fr
Pages : 229
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Book Description
Nous présentons dans ce mémoire une modélisation électrothermique bond graph à topologie fixe des éléments de commutation intervenant dans les circuits d'électronique de puissance (MOSFET, IGBT, diode, ...). Le modèle est destine à servir de modèle de commande (MLI, commande booléenne, ...), mais reste suffisamment précis pour prendre en compte des phénomènes d'instabilité thermique. Le modèle électrothermique étant défini, une méthode d'identification des paramètres des composants thermiques est présentée. Elle s'appuie sur une décomposition en parties lente et rapide réalisée directement sur le modèle bond graph. Les pertes par commutation sont alors prises en compte par une modification de la logique de commutation du paramètre représentant l'état passant ou bloque de l'interrupteur. Afin de pouvoir réaliser des simulations sur des temps très longs permettant de prendre en compte les dynamiques thermiques, un nouveau modèle au comportement égal au comportement moyen sur une période de commutation du modèle précédent est proposé. Cette procédure est comparable à la procédure de modélisation moyenne développée par les électroniciens de puissance mais elle est ici entièrement graphique, très simple à mettre en oeuvre, et permet de prendre en compte les pertes par conduction et par commutation.
Author: LAURENT.. AUBARD
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Languages : fr
Pages : 152
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Book Description
LE RENDEMENT THEORIQUE UNITAIRE DES CONVERTISSEURS A DECOUPAGE REND CEUX-CI ATTRAYANTS DES QU'IL S'AGIT DE TRAITER L'ENERGIE ELECTRIQUE. MAIS LES CONTRAINTES DE COUT ET D'ENCOMBREMENT IMPOSENT DES FREQUENCES DE COMMUTATION TOUJOURS PLUS ELEVEES (CE QUI ENTRAINE DES CONTRAINTES CEM) ET L'UTILISATION DE SUPPORTS MODERNES PERMETTANT LA MINIATURISATION (SMI, HYBRIDE, SILICIUM). DANS CE CONTEXTE, LA SIMULATION EST DEVENUE UNE ETAPE INDISPENSABLE A LA CONCEPTION DE CONVERTISSEURS ET LA MODELISATION FINE DES ELEMENTS QUI LES CONSTITUE (DONT LES TRANSISTORS MOS DE PUISSANCE FONT SOUVENT PARTIE A FAIBLE TENSION) UNE NECESSITE. CE TRAVAIL TRAITE DE LA MODELISATION DU TRANSISTOR VDMOS ET SE PARTAGE EN TROIS PARTIES. LA PREMIERE ABORDE LE CAS DE SON COMPORTEMENT STATIQUE EN INTEGRANT LA PARTICULARITE DE SON CANAL REALISE PAR DOUBLE DIFFUSION. LE MODELE SIMPLIFIE QUI EN DECOULE SE LIMITE A 5 PARAMETRES DONT LES METHODES D'EXTRACTION UTILISEES SONT DECRITES. LA SECONDE PARTIE DE CE TRAVAIL EST UNE ETUDE FINE DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE DU VDMOS DANS SA CELLULE DE COMMUTATION. ELLE COMPLETE LE MODELE STATIQUE ET PERMET UN MODELE FIABLE RENDANT COMPTE DE L'INFLUENCE DU NIVEAU DE COURANT SUR LES COMMUTATIONS MOYENNANT 6 PARAMETRES SUPPLEMENTAIRES. LES DIFFERENTES METHODES DE MESURE PERMETTANT DE DETERMINER LES VALEURS DE CES PARAMETRES SONT DETAILLEES. ENFIN, LA TROISIEME ET DERNIERE PARTIE VALIDE LE MODELE A L'AIDE DE L'OUTIL DE SIMULATION PSPICE. UNE COMPARAISON EST FAITE AVEC D'AUTRES MODELES PROPOSES DANS LA LITTERATURE.
Author: Malgorzata Napieralska
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 204
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Book Description
UN MODELE NON LINEAIRE DU TRANSISTOR V.DMOS DE PUISSANCE A CANAL COURT DONT LES ELEMENTS NE DEPENDENT QUE DES DONNEES PHYSIQUES ET TECHNOLOGIQUES DU COMPOSANT EST PRESENTE. PAR ANALYSE DES REGIONS ACTIVES DE LA STRUCTURE DU COMPOSANT EN VUE DE L'ETUDE DES REGIMES DE COMMUTATION, CE MODELE EST SIMPLIFIE JUSQU'A UNE TOPOLOGIE COMPATIBLE AVEC LE SIMULATEUR SPICE. LES PROCEDURES D'ACQUISITION DE SES PARAMETRES SONT PRECISEES AINSI QUE LES TESTS DE VALIDATION. UNE BIBLIOTHEQUE INFORMATIQUE D'INTERRUPTEURS DE PUISSANCE MOS, DESTINEE A LA CONCEPTION DES CIRCUITS DE PUISSANCE EST CREE PAR CARACTERISATION DES TRANSISTORS (CANAL N ET P) COUVRANT LES GAMMES DE TENSION 50V-1000V ET DE COURANT 2A-50A. UN MODELE UNIFIE DU V.DMOS EST ENSUITE PROPOSE, QUI NECESSITE POUR UNE TECHNOLOGIE DONNEE DEUX PARAMETRES: CALIBRE EN TENSION ET SURFACE DE PUCE DU SILICIUM. UN PROGRAMME ETABLI, BASE SUR L'ENVIRONNEMENT HYPERCARD (MACINTOSH) ET COUPLE AVEC SPICE PERMET D'ETABLIR LES MODELES DE PRODUITS CATALOGUE ET CREER UN MODELE POUR DE NOUVEAUX COMPOSANTS. CETTE MODELISATION EST COMPLETEE PAR LA PRISE EN COMPTE DE LA TEMPERATURE DE CRISTAL AINSI QUE DIVERSES CONFIGURATIONS DE TEST. UN MACROMODELE DESTINE A RENDRE COMPTE DU COMPORTEMENT ELECTRIQUE SOUS CONTRAINTES RADIATIVES DES V.DMOS EST AUSSI ETABLI ET VALIDE PAR COMPARAISON ENTRE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET LA SIMULATION. L'ELABORATION D'UN MONTAGE DE BRAS DE PONT A BASE DE TRANSISTORS MOS, ET SA SIMULATION PAR SPICE PERMET ENFIN DE METTRE EN EVIDENCE LA VALIDITE DU MODELE DANS CE TYPE D'APPLICATION EN PRENANT EN COMPTE DES PROBLEMES LIES A L'EXISTENCE DES ELEMENTS PARASITES DANS LES CIRCUITS DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE
