Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Alain CAILLOT : Responsable du Département Alimentations à Sextant Avionique
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Lire l’articleINTRODUCTION
La fonction alimentation est la seule qui se retrouve systématiquement dans les équipements électroniques indépendamment des domaines d’utili-sation : industriel, grand public, aéronautique, médical, etc.
La fonction alimentation consiste à convertir la tension du ou des réseaux d’entrée en tensions compatibles avec les constituants de l’équipement : circuits intégrés, circuits analogiques, capteurs, actionneurs, etc. Les réseaux fournissent, généralement, des tensions de 220 ou 380 V, 50 ou 60 Hz en monophasé ou triphasé dans les domaines industriels, grand public, médical, télécommunications, etc. Les domaines aéronautiques civils et militaires utilisent quant à eux des réseaux en continu 28 V pour les équipements nécessitant d’être secourus électriquement ou en alternatif 115 V/400 Hz monophasé ou triphasé pour les autres.
Outre la fonction de conversion d’énergie, l’alimentation inclut des fonctionnalités de filtrage et de conditionnement du réseau, de maintien d’une tension minimale : fonction booster, de gestion de réseaux multiples, de génération et de gestion de réserve d’énergie, de génération de signaux de service destinés en particulier aux microprocesseurs.
L’aéronautique se distingue des autres domaines par des exigences élevées sur les critères de qualité de la régulation, susceptibilité aux agressions électromagnétiques, rendement, masse, compacité, fiabilité, tenue aux vibrations, chocs, etc.
Les progrès continuels des semi-conducteurs, transistors MOS (Metal Oxide Semiconductor) et ASICs (Application Specific for Integrated Circuit) analo-giques en particulier, permettent de prévoir des améliorations substantielles des performances des alimentations des équipements aéronautiques dans les années à venir, mais aussi dans les autres domaines d’application.
en électronique, il existe un grand nombre de termes ou d’abréviations anglais non traduisibles. Ces termes seront repris en tant que tels dans ce chapitre.
Les schémas du présent document ne fournissent que le principe des fonctions qu’ils illustrent et ne peuvent en aucun cas être considérés comme des schémas d’application.
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Évolutions5. Technologies
Les alimentations basse tension, faible puissance, destinées aux équipements aéronautiques, utilisent les circuits imprimés comme support d’interconnexion. Ces circuits imprimés sont des multicouches.
Le nombre de couches varie en général entre 4 et 6 couches. Dans certains cas particuliers, le nombre de couches peut atteindre 8, voire 10 couches. Cette technique d’interconnexion n’est pas spécifique du domaine aéronautique, elle est également employée pour les applications industrielles, les télécommunications, etc.
Le critère d’encombrement étant toujours considéré comme l’un des plus importants, nécessite d’avoir recours à des technologies particulières pour les fonctions ayant une puissance importante à dissiper. Les fonctions concernées sont : les boosters et les convertisseurs DC/DC.
Les applications aéronautiques ou militaires utilisent des convertisseurs basés sur la technologie puces et fils sur substrat céra-mique. Les substrats céramiques permettent une meilleure dissipation thermique. Les composants peuvent être montés d’un seul côté ou sur les 2 faces de la céramique. Dans ce dernier cas des trous traversants assurent la liaison entre les deux faces.
Les liaisons entre composants sont réalisées par des pistes sérigraphiées. Il s’agit de dépôts à base d’argent, d’or ou de cuivre. Cette technologie permet de déposer plusieurs niveaux de pistes sur chacune des faces.
Les composants passifs sont de type CMS (composants montés en surface ) pour les condensateurs et les inductances. Les résistances sont sérigraphiées et ajustées en valeur par laser. Les composants actifs, transistors, MOSFET, ASIC, se présentent sous forme de puces nues.
Ces puces sont collées ou brasées, puis reliées par des fils de bonding (fils d’aluminium de section variant entre 25 et 175 micromètres). Les fils de bonding sont soudés par ultrasons d’une part, sur les composants et, d’autre part, sur les plages d’interconnexion de la céramique.
L’association de la céramique avec des puces nues permet de réaliser des convertisseurs de très faible encombrement tout en fonctionnant dans des environnements thermiques sévères : jusqu’à 115 ×C.
La technologie SMI (Substrat Metal Isolated ) est également utilisée pour les applications ayant des contraintes thermiques importantes.
Le SMI est un substrat aluminium sur lequel sont déposées...
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Technologies
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FERRIEUX (J.P.), FOREST (F.) - Alimentations à découpage, convertisseurs à résonnance : principes, modélisation, composants. - Masson, 1987.
-
(2) - CUK (S.), MIDDLEBROOK (R.D.) - A new optimum topology switching DC to DC converter - . PESC 77 Record.
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(3) - CUK (S.), MIDDLEBROOK (R.D.) - Coupled inductor and other extensions of a new optimum topology switching DC to DC converter - . IAS 77 Annual.
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(4) - ERICKSON (R.W.) - Synthesis of switched-mode converters - . IEEE 027569306/83/0000-0009.
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(5) - SEVERNS (R.P.), BLOOM (G.E.) - Modern DC to DC switching-mode power converter circuits - . Van Nostrand Reinhold, 1985.
-
(6) - CHRYSSIS (G.C.) - High frequency switching power supplies, theory and design - . McGraw-Hill Publishing Company, 1989.
NORMES
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Reliability Prediction of electronic equipment - MIL HDBK 217F -
-
Requirements For the Control of EMF - MIL STD 461E -
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Guidance for Test Procedures for Demostration of Utilization Equipment Compliance to Aircraft Electrical Power Characteristics - MIL STD 704 -
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Série aérospatiale. Caractéristiques de l’alimentation électrique des aéronefs - NF EN 2282 -
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Environmental testing - IEC 60068 -
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