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RÉSUMÉ
Cet article dresse un bilan des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant en s’appuyant sur les exemples d’applications spécifiques à l’électronique de puissance. Les capteurs de courant permettent de garantir la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes. Le domaine de l’automobile, tout comme celui des transports, a de plus en plus recours à ces composants dont les performances et les exigences ont considérablement évolué ces dernières années.
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François COSTA : Professeur des universités à l’IUFM de Créteil
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Patrick POULICHET : Enseignant-chercheur ESIEE
INTRODUCTION
Le marché du capteur de courant s’est fortement développé ces dernières années : de nouvelles applications ayant pour objet d’améliorer la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes sont apparues, comme par exemple dans le domaine de l’automobile où l’électronique de puissance et de commande a subi un développement quasi exponentiel. Ces secteurs de grande diffusion et leurs contraintes de prix ont fait évoluer les besoins en matière de capteurs de courant, leurs performances et les contraintes qu’ils subissent. Ceux-ci font désormais appel à des techniques d’intégration proches de celles rencontrées en microélectronique, certaines fabrications intègrent un ASIC ou d’autres sont directement déposées sur un substrat de silicium. Enfin, des progrès sensibles ont été réalisés sur la fabrication des capteurs magnétiques (effet Hall, magnétorésistance géante, etc.) depuis une dizaine d’années seulement.
Outre le secteur de l’automobile déjà évoqué, les capteurs de courant sont utilisés dans d’autres secteurs des transports, (traction électrique, avionique), dans les procédés industriels mais aussi dans les domaines de l’instrumentation et de la métrologie. Pour ces derniers, la précision de mesure est un critère de grande importance.
Ce dossier se propose d’établir un état de l’art des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant et de les situer dans quelques domaines d’application spécifiques à l’électronique de puissance.
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5. Capteur de courant en boucle ouverte associé à un transformateur
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Principe
Dans le cas du capteur à compensation flux, nous avons constaté les limitations induites par la nécessité de contrôler un courant secondaire significatif sur une large plage fréquentielle. Pour remédier à cette limitation, il est possible d’associer les principes de la mesure en boucle ouverte et du transformateur de courant. Ainsi, la tension de sortie du générateur de Hall est ajoutée avec la tension de sortie du transformateur. La figure 13 donne le schéma de principe et présente son modèle équivalent. La résistance R 3 placée en extrémité du câble de liaison permet d’adapter l’impédance du câble en haute fréquence. En effet, à 100 MHz un câble coaxial de 1 m correspond à une demi-longueur d’onde (en considérant une vitesse de propagation de l’onde dans le câble coaxial de 2.10 8 m × s–1). Si ce câble n’est pas adapté, l’impédance ramenée est nulle ce qui correspond à une tension nulle sur le capteur.
Le capteur d’induction et son amplificateur sont représentés par un convertisseur courant-tension de gain
. Le schéma équivalent du transformateur est représenté par un coupleur parfait de gain m, et une inductance magnétisante L µ. Les résistances primaires et secondaires, les inductances de fuites primaire et secondaire sont négligées. Le courant I µ est l’image de l’induction dans le circuit magnétique.
La tension de sortie V s s’exprime en fonction du courant à mesurer I par l’expression :
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Les capteurs de courant de marque LEM : http://www.lem.com/
-
(2) - * - Capteur d’induction et de courant de marque Honeywell : http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/current/
-
(3) - * - Résistance magnétique géante GMR : http://www.nve.com/spec/PDFs/catalog.pdf
-
(4) - * - Résistance de type shunt : http://www.caddock. com/
-
(5) - * - Capteur à effet Hall de marque Allegro : http:// www.allegromicro.com/
-
(6) - * - Les capteurs magnétiques et les capteurs de courant de marque Bell : http://www.sypris. com/stm/content.asp?page id=671
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