Conception, réalisation et mise en oeuvre d'un micro-convertisseur intégré pour la conversion DC/DC
Résumé
This thesis deals with design, integration and implementation of an isolated micro-converter. From a theoretical study based on simplified models, pre-designs of active and passive parts have been led to target our needs. A first phase of our work was to design the active parts. These integrated active structures in 0.35 μm CMOS technology consist in the power circuit, a single-phase inverter composed of two power switching cells driven with the help of optimized drivers and a digital command for the management of an interleaved command for the purposes of a project related to networks of micro-converters. The second phase of this work consisted in the design and realization of passive magnetic components such as the HF transformer and output inductor. The studies of these components have been focused on planar structures, based on a technology kapton with copper or copper on silicon, both of them with magnetic core. The last aspect presented in this thesis concerns the techniques used to manufacture these passive components and to allow hybridization of the entire micro-converter. This study allows to address the difficulties related to such devices.
Ce mémoire traite des différents aspects liés à la conception et à la réalisation intégrée de l'ensemble d'un micro-convertisseur isolé. À partir d'une étude théorique se basant sur des modèles simplifiés, un pré-dimensionnement des éléments actifs et passifs a été mené pour cibler nos besoins. Une première phase de nos travaux a consisté en la conception des parties actives. Ces structures actives sont intégrées en technologie CMOS 0,35μm et sont constituées du circuit de puissance, à savoir un onduleur monophasé, d'un circuit de commande rapprochée optimisée, ainsi que d'un circuit de commande semiéloignée permettant la gestion d'une commande entrelacée dans le cadre d'un projet de recherche sur les réseaux de micro-convertisseurs. La seconde phase de ces travaux a consisté en la conception et la réalisation des composants passifs magnétiques que sont le transformateur HF et l'inductance de sortie. L'étude de ces composants s'est portée sur des structures planar, sur la base d'une technologie Kapton cuivré ou silicium avec circuit magnétique reporté. Le dernier aspect présenté dans ce mémoire concerne, d'une part, les techniques de réalisation utilisées pour ces composants passifs et, d'autre part, l'hybridation de l'ensemble du micro-convertisseur. Cette étude permet ainsi d'aborder les difficultés liées à la réalisation de tels dispositifs.
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