Intégrer l’électronique de puissance « moderne » dans les systèmes

• Disposer d’un état des lieux des composants en électronique de puissance et de la filière associée.
• Connaître les contraintes de conception et de fabrication en électronique de puissance et les causes de défaillance.
• Savoir identifier et sélectionner des composants de puissance à intégrer dans des systèmes.
• Savoir définir de nouvelles architectures de convertisseurs pour réduire l’encombrement et améliorer l’efficacité.

> Session ouverte du 06 au 08 juin 2023, à Bouguenais (44).

PARTIE 1 | ETAT DES LIEUX DES COMPOSANTS & FILIERE EN ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

1- Etat des lieux des composants actifs & passifs

• Les composants passifs
  Résistance, capacité, inductance, refroidissement, encapsulation.
  
• Les semi-conducteurs
  Qu’est-ce qu’un semi-conducteur ? / Bref rappel sur le Si et Ge / Les composants semi-conducteurs / Les grands gaps : SiC, GaN, Diamant… / Avantages et inconvénients des grands gaps)

2- Méthode de fabrication pour grand gap

• Étapes de fabrication d’un grand gap, ex SiC.
• Packaging de puissance & tendances.
• Les acteurs dans la filière.

3- Les marchés de l’électronique de puissance

• Taille du marché de l’électronique de puissance.
• Aéronautique : Convertisseur DC/DC.
• Automobile : Convertisseur AC/DC et DC/AC.
• Énergie : Convertisseur AC/AC.
• Grand public : alimentation à découpage.

4- Les nouvelles perspectives d’architectures

• ZVS & ZCS
  Problème pour le Si / Pour les grands gaps ?
• Les nouveaux composants en SiC et GaN.

PARTIE 2 | CONTRAINTES DE CONCEPTION ET DE FABRICATION, FIABILITE DES ALIMENTATIONS DE PUISSANCE

1- Contraintes sur les alimentations de puissance

• Bilan de puissance
• Interface mécanique & électrique
• Solutions de refroidissement
• Alimentation centralisée/décentralisée
• Distributions des tensions de sortie

2- Contraintes de fabrication

• Conception des PCB adapté aux composants de puissance.
  Rappel des principes de la fabrication d’un PCB, détail de conception des couches externe et vis enterrés autour des composants avec « exposed pads ».
• Contraintes à l’assemblage des composants.
  Câblage des cartes ayant une mixité de tailles de composants (ex : ouverture et écrans multi auteur).
• Moyens de contrôle.
• Critères de contrôle en relation avec les IPC.

3- Diagnostic des mécanismes de défaillance

• Comment casse un transistor de puissance ?
  Tension, courant, température, vieillissement.
• Causes de surtension, sur-courant et sur-t°
• Parades & fiabilisation
  Limitation des self de fuites, protection en courant analogique rapide, cross-conduction.

PARTIE 3 | L’INGENIERIE DE PUISSANCE

1- Les datasheets de composants de puissance (atelier de décryptage)

• Datasheet de transistor de puissance
• Datasheet de condensateur et compréhension des technologies en fonction des fréquences de switching (polypropylène, électrochimique…)
• Datasheet de self

2- Reverse ingénierie de modules

• Alimentation de PC
• Convertisseur DC/DC pour véhicule hybride
• Buck GaN

3- Contraintes de puissance

• Boîtiers de transistor (minuscules GaN, SiC, D2PAck, TO247, modules…) et calculs thermiques
• Rappel des topologies de base (buck, boost, onduleur, DAB…)

PARTIE 4 | INTEGRATION DE L’ELECTRONIQUE DE PUISSANCE DANS LES SYSTEMES

1- Inventaire des enjeux

• Challenge du design des PCB de puissance (forts courants, fortes tensions, diélectriques élevés, clearance, creepage, extraire les calories de petits packages, CEM…)
• Comparaison des topologies à commutation « dure » et commutation « douce »
• Spécificités de la CEM en électronique de puissance, étude du cas d’un onduleur de datacenters de plusieurs kW embarquant 3 convertisseurs (AC-DC, DC-DC, DC-AC)
• Introduction rapide aux normes applicables aux convertisseurs de puissance (sécurité, performance, CEM, environnement)

2- Etude de cas complète sur la réalisation d’un convertisseur DC/DC résonnant LLC

• Explication du fonctionnement de cette topologie « moderne »
• Les étapes de dimensionnement (selfs, transistors, condensateurs, transformateur)
• La fréquence de switching (possible jusqu’à 1MHz)
• Détails de routage
• La cellule de commutation optimale, inductances parasites en HF

MOYENS PÉDAGOGIQUES ET MODALITÉS D’ÉVALUATION 

Moyens pédagogiques :

• Exposés illustrés de cas pratiques et échanges sur les contextes et les retours d’expériences
• Support de cours
•  Déjeuner – rencontre pris en commun avec les intervenants
•  Séance de questions/réponses directement durant la formation

Moyens permettant d’apprécier les résultats de l’action :

• Pour comprendre les attentes et les connaissances des stagiaires un questionnaire préalable à la formation devra être complété et restitué au pôle S2E2 dans un délai minimal de 4 jours avant la formation.
• Pour juger de la pertinence de la formation vis-à-vis des attentes des stagiaires, et dans une démarche d’amélioration continue, un questionnaire de satisfaction devra être rempli et restitué au pôle S2E2 à l’issue de la formation.

Le pragmatisme des éléments fournis pendant cette formation permettra au stagiaire de mettre en place des actions concrètes et rapidement au sein de sa structure.

MODALITÉS ET DÉLAIS D’ACCÈS :
Aucune modalité ou délai d’accès hormis la signature de la convention au moins 1 semaine avant le début de la formation.
Pour plus de renseignements ou pour manifester un intérêt, merci de vous adresser aux contacts de la formation indiqués ci-dessous.

CONTACTS DE LA FORMATION :

• Le contact administratif et financier de la formation :
  Dorothée Deschamps
  02 47 42 41 21
  dorothee.deschamps-s2e2-ext@st.com
  
• Le contact technique de la formation :
  Stéphane OURY
  06 80 33 73 61
  stephane.oury-s2e2-ext@st.com