| Réf : D3230 v1

CSCP dans une cellule de commutation
Commande des semi-conducteurs de puissance : contextes

Auteur(s) : Stéphane LEFEBVRE, Bernard MULTON

Date de publication : 10 août 2002

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Présentation

Auteur(s)

  • Stéphane LEFEBVRE : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’École normale supérieure de Cachan - Maître de conférences au Conservatoire national des arts et métiers

  • Bernard MULTON : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’Université de Paris 6 - Professeur des Universités à l’École normale supérieure de Cachan – antenne de Bretagne

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INTRODUCTION

Les CSCP (composants à semi-conducteurs de puissance) permettent de réaliser des fonctions interrupteurs toujours plus fiables et plus performantes.

Pour commuter, le CSCP requiert une commande rapprochée, comprenant notamment des fonctions de protection, elle-même approvisionnée en énergie par une alimentation. C’est la « partie commande » de la fonction interrupteur.

Selon le type de semi-conducteur et son environnement ou la nature des commutations, la réalisation des fonctions de commande et les possibilités de contrôle peuvent varier. C’est la raison pour laquelle, nous avons séparé les composants à semi-conducteurs de puissance en trois catégories [D 3 231] :

  • les thyristors et les triacs ;

  • les transistors bipolaires et les thyristors GTO ;

  • les transistors à grille isolée (MOSFET et IGBT) ;

Pour chacune de ces catégories de CSCP, les circuits de commande seront détaillés dans les articles suivants [D 3 232] [D 3 233].

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3230


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2. CSCP dans une cellule de commutation

2.1 Commutation commandée idéale

La conversion d’énergie, contrôlée par le découpage des courants et tensions, met en œuvre des composants commutant dans la plupart des cas sur des récepteurs se comportant, au moins transitoirement, comme des sources de courant. La quasi-totalité des dispositifs existants se comporte ainsi, pendant les phases de commutation, comme la cellule de commutation « interrupteur commandé – diode » de base présentée à la figure 4.

Cette cellule impose, pour une grande part, les formes d’ondes aux bornes des composants lors des phases de commutation. En effet, les lois des nœuds et mailles appliquées à ce circuit donnent :

I0 = IK + IFUDC = VK − VF

Les commutations de la diode de roue libre sont spontanées, imposées par les seules évolutions des courants et tensions à ses bornes. Elle est nécessairement bloquée lorsque la tension à ses bornes est négative et présente une faible chute de tension directe lorsqu’un courant la traverse. Par ailleurs, pour qu’une diode se bloque, il faut attendre que le courant qui la traverse atteigne la valeur négative de recouvrement, notée IRM. Ces quelques remarques justifient les formes d’ondes associées à la cellule de commutation « interrupteur commandé – diode » présentées à la figure 5, dans laquelle les variations de courant et de tension ont été idéalement linéarisées et l’inductance de maille négligée. On parle ici de commutation commandée.

HAUT DE PAGE

2.2 Commutations spontanées et assistées

Toutefois, lorsque les commutations d’amorçage ou de blocage sont assistées (figure 6), les modes de commutation diffèrent quelque peu de ceux présentés pour la cellule de commutation « interrupteur commandé-diode » ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - COSTA (F.), ROJAT (G.) -   CEM en électronique de puissance, source des perturbations, couplages, SEM  -  . Techniques de l’Ingénieur, D 3 290, 8-1999.

  • (2) - COSTA (F.), ROJAT (G.) -   CEM en électronique de puissance, réduction des perturbations, simulation  -  . Techniques de l’Ingénieur, D 3 292, 8-1999.

  • (3) - GUITTON (F.) -   Étude des formes CEM permettant d’éliminer le filtre secteur d’un convertisseur commutant des charges résistives directement sur le réseau basse tension. Application aux circuits intégrés de puissance ASD™  -  . Thèse de Doctorat, Université de Tours, 28 Octobre 1999.

  • (4) - MOTTO (E.R.) (Powerex Inc.) -   Application Specific Intelligent Power Modules. A Novel Approach System Integration in Low Power Drives  -  . Powersystems World Conferences, 1998.

  • (5) - PETER (J.M.) -   Les composants semiconducteurs de puissances, évolutions du marché et des technologies  -  . REE, Janvier 1996.

  • ...

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