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Fiche Architecture

1.     Topologies

a.     Linéaire :

·         LDO

·         Isolé

b.    Découpage :

·         Buck

            • o   Convertisseur abaisseur de tension à découpage

o  

  • Limite les pertes associées au LDO (thermique)

  • o   Présente un bon rendement de conversion

  • o   Mode continu (Forced Continuous Mode), rendement optimal dans la gamme haute de courant, mais bonne régulation de la tension de sortie

  • o   Mode PFM ou Eco-mode ou Pulse Skipping Mode ou Power Save Mode, rendement optimal sur toute la gamme, mais régulation moins performante sur les faibles courants

  • ·         Boost

    ·         Buck-Boost

    ·         SEPIC

    ·         Cuk

    ·         Puissance partielle

    ·         Capacités commutées (Pompe de charges)

    ·         Isolé

    c.     PMIC

    ·

          • Application specific (Processor, Instrumentation)
          • Multiples Buck et Boost/Buck-Boost

          • ·         Buck ou Boost + LDO

          • ·         Buck, Boosts, Battery Chargers


    2.     Synthèse

     

    Topologie

     

    AC/DC

    DC/DC

     

    Linéaire

    Découpage

    Linéaire

    Découpage

     

    Contrôleur

    LDO

    Non Isolé

    Isolée

    Caractéristiques

     

     

     

     

    Buck

    Boost

    Buck-Boost

    SEPIC

    Cuk

    Puissance partielle

    Capacités commutées

    Forward

    Flyback

    Push-Pull

    Capacitif

    Taille des composants

    (transfo)

    😐

     

     

    😊

    😐

    😐

     

     

    😐

    😐

     

     

     

     

    Occupation du PCB

     

     

     

    😐

     

     

     

     

     

    😐

    😊

    Matériaux

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Rendement

     

     

    😐

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Fiabilité

     

     

     

     

    😐

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Réparabilité

    😐

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Poids

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Impact environnemental

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Exemples d'évaluation d'impacts environnementaux

    2 mini ACV à titre d'exemple sur 2 topologies de bloc d'alim

    Recommandations des industriels

    à traiter, ventiler ...

    Industriel

    Verbatim

    Etape Roue de Brezet

    ATLANTIC

    Piles? Batterie? Condensateur, SuperCap, Energy harvesting...

    0 ; 1

    EMKA

    réduire le poids des alimentations permet de réduire les emballages car réduit de beaucoup les poids des produits (SWaP : Size Weight and Power)

    2

    4MOD

    Une alimentation adaptée au dispositif.

    S'assurer que le moyen d'alimentation choisi soit le plus optimal par rapport aux fonctions espérées du produit.

    0 ; 2

    4MOD

    Alimentation "standard" (Ex: USB-C permettant de minimiser l'impact d'un câble supplémentaire et d'un adaptateur secteur --> mettre ACV à l'appui)

    0

    ATLANTIC

    Alim à découpage ou linéaire ?

     

    1

    ATLANTIC

    Dimensionnement  (au plus juste)          

    Comment optimiser l'arbre d'alimentation ?

    1 ; 2

    BODET

    Choisir la bonne typologie de convertisseur pour maximiser les rendements (DC/DC vs LDO qui sont souvent moins efficaces)

    Même pour des applications ultra-low power, le choix du DC/DC peut-être pertinent et permet souvent d'allonger l'autonomie de l'équipement car le mode Boost est possible.

    Attention, dans ce cas précis, il faut choisir avec soin le convertisseur qui doit être prévu pour minimiser sa consommation propre (rechercher des convertisseurs plutôt orientés "Energy Harvesting").

    1 ; 5

    BODET

    Bien identifier les modes d'énergie de l'équipement (ALLUME, ETEINT, VEILLE RAPIDE, VEILLE PROFONDE, TRANSPORT, etc…) et les budgets de consommation associés.

    L'idée étant de pouvoir choisir les régulateurs en conséquence

    5

    BODET

    Faire un arbre d'alimentation avec les rendements renseignés pour chaque régulateur (exemple d'outil Ptree, voir image ci-contre).

    Cf Annexes

    1 ; 2

    Critères principaux de choix d'une alim externe sur étagère

    LACROIX

    ü Bon dimensionnement de la puissance

    ü Rendement essentiel

    ü Conso à vide / en veille

    5

     

     

    LACROIX

    ü Capacités environnementales compatibles avec l'utilisation (pour éviter pannes juvéniles et améliorer durabilité)

    ü MTBF : durabilité à titre comparative

    6

    LACROIX

    Masse totale + dimensions/matière boitier méca, emballage, déchets, etc.

    2

    Critères principaux d'éco-conception d'une alim interne (mêmes critères que sur alim externe mais sous-ensembles où on a la main sur la conception)

    LACROIX

    GUILLEMOT

    ü Bon dimensionnement de la puissance

    § Alimentation se défini autour d'un noyau magnétique --> choix juste de la bonne carcasse magnétique qui va définir la capacité en puissance de l'alimentation (qté cuivre etc)

    § Choix juste de la taille des semi-conducteurs de puissance (surface de silicium)

    ü Rendement essentiel

    § Choix de topologie la plus performante selon le besoin (bon // entre courant et tension en fonction de l'usage)

    § Chasse aux consommations inutiles (rapport conso à vide)

    ü Conso à vide / en veille

    § Chasse au consommation inutiles (ex : circuit mal dimensionné)

    5

    LACROIX

    ü Capacités environnementales compatibles avec l'utilisation (pour éviter pannes juvéniles et améliorer durabilité)

     

    ü MTBF : durabilité à titre comparative

    § Choix de composant à haute durée de vie (évaluation du Failure In Time)

    § Evaluation de la durabilité via un plan d'essai pertinent pour trouver des pistes pour l'améliorer (ex : MTBF : durabilité à titre comparative)

    6

    EMKA

    voir si plusieurs fonctions peuvent-être réalisées par un seul module (au lieu de penser un module, une fonction)

    0