Bibliographie & annexes
Présentation
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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Technologies4. Performances
Les performances d’une alimentation destinée à un équipement aéronautique, se situent dans les 4 domaines suivants :
-
les performances électriques ;
-
la fiabilité ;
-
la tenue à l’environnement ;
-
les dimensions et la masse.
La performance d’une alimentation est égale à la somme des performances de chacune des fonctions constitutives de l’alimentation.
4.1 Performances électriques
Les paramètres dimensionnants pour un usage en milieu aéronautique sont :
-
le rendement ;
-
la plage de tension d’entrée ;
-
la régulation en ligne ;
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la régulation en dynamique ;
-
le temps de maintien de l’alimentation en cas de coupure réseau ;
-
l’ondulation résiduelle.
-
Le rendement de ce type d’alimentation à découpage varie de 60 à 80 %. Le rendement des convertisseurs pris individuellement se situe dans la plage 70 à 90 %. Les pertes sont essentiellement dues aux pertes par commutation dans les interrupteurs statiques de puissance (MOSFET ) et les pertes dans les éléments magnétiques : transformateurs et inductances.
Des circuits d’aide à la commutation des MOSFET, permettent de diminuer ce type de pertes. Elles sont dues aux temps de commutation des interrupteurs statiques. La commutation n’étant pas instantanée, il y a simultanément circulation de courant dans l’interrupteur et apparition d’une tension à ses bornes : la puissance dissipée dans l’interrupteur devient alors importante. Les circuits d’aide à la commutation diminuent les temps de commutation, donc diminuent l’énergie mise en jeu lors de la commutation de l’interrupteur sta-tique.
Les pertes dans les éléments magnétiques sont les pertes Joule dans les conducteurs, les pertes ferromagnétiques par hystérésis et par courant de Foucault. Lorsque les fréquences de découpage sont importantes, au voisinage de 1 MHz, les pertes par effet de peau ne sont plus négligeables. Ce dernier point montre bien que l’augmentation de la fréquence n’est pas la solution à tous les problèmes : dimensions en particulier.
La diminution de ces pertes passe par un dimensionnement de qualité des éléments de ce type de composants et la recherche de solutions adaptées à la topologie employée...
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Performances
BIBLIOGRAPHIE
-
(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.
-
(3) - CUK (S.), MIDDLEBROOK (R.D.) - Coupled inductor and other extensions of a new optimum topology switching DC to DC converter - . IAS 77 Annual.
-
(4) - ERICKSON (R.W.) - Synthesis of switched-mode converters - . IEEE 027569306/83/0000-0009.
-
(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
-
Reliability Prediction of electronic equipment - MIL HDBK 217F -
-
Requirements For the Control of EMF - MIL STD 461E -
-
Guidance for Test Procedures for Demostration of Utilization Equipment Compliance to Aircraft Electrical Power Characteristics - MIL STD 704 -
-
Série aérospatiale. Caractéristiques de l’alimentation électrique des aéronefs - NF EN 2282 -
-
Environmental testing - IEC 60068 -
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