Applications des éléments piézoélectriques en électronique de puissance

INTRODUCTION

1 - APPLICATIONS DE PUISSANCE DES MATÉRIAUX PIÉZOÉLECTRIQUES

• 1.1 - Généralités
  Figure 1 - Rendement en fonction de la puissance des actionneurs piézoélectrique et magnétique [1]
• 1.2 - Matériaux piézoélectriques utilisés en puissance
  Figure 2 - Modes de couplage piézoélectrique Tableau 1 - Propriétés des matériaux piézoélectriques [3] [4]
• 1.3 - Classification des modes de conversions d'énergie au regard des applications
  Figure 3 - Structure d'un réseau de capteurs abandonnés Figure 4 - Principe de l'interrupteur sans-fil Tableau 2 - Applications de puissance des éléments piézoélectriques

2 - CONVERSION MÉCANIQUE/ÉLECTRIQUE (RÉCUPÉRATION D'ÉNERGIE)

• 2.1 - Domaines d'applications
  Figure 5 - Puissance consommée par des appareils électroniques Figure 6 - Dispositif piézoélectrique de récupération d'énergie Figure 7 - Modèle à constante localisée du générateur Tableau 3 - Accélération (m/s2) et fréquence du fondamental pour différentes [...] Tableau 4 - Données typiques pour différentes techniques de récupération d'énergie
• 2.2 - Modélisation
  Figure 8 - Schéma électrique équivalent du générateur Figure 9 - Schéma électrique à la résonance et formes d'onde
• 2.3 - Convertisseurs associés à la récupération d'énergie
  Figure 10 - Circuit classique de récupération d'énergie et formes d'onde associées Figure 11 - Technique non linéaire parallèle de récupération d'énergie et formes d'onde associées Figure 12 - Technique non linéaire série de récupération d'énergie et formes d'onde associées Figure 13 - Structure Buck-Boost et formes d'onde associées Figure 14 - Variation de la puissance normalisée en fonction de la résistance de charge et cycle de travail
• 2.4 - Microgénérateur à large bande passante
  Figure 15 - Dispositif piézoélectrique de récupération d'énergie à large bande passante Figure 16 - Énergie potentielle élastique de la poutre Figure 17 - Tension récupérée en fonction de la fréquence de vibration

3 - CONVERSION ÉLECTRIQUE/MÉCANIQUE (GÉNÉRATION ULTRASONORE ET ACTIONNEMENT)

• 3.1 - Généralités
• 3.2 - Commande d'actionneur piézoélectrique
  Figure 18 - Schéma électrique du montage multiplicateur de tension Figure 19 - Schéma électrique du montage autotransformateur Figure 20 - Schéma électrique du montage avec technique de récupération d'énergie
• 3.3 - Commande des générateurs ultrasonores
  Figure 21 - Schéma électrique du montage pour la génération d'onde large bande Figure 22 - Technique de génération d'ondes de choc

4 - CONVERSION ÉLECTRO-MÉCANO-ÉLECTRIQUE (TRANSFORMATEUR ÉLECTRIQUE)

• 4.1 - Généralités
  Figure 23 - Historique du développement des transformateurs piézoélectriques [21]
• 4.2 - Rappel du modèle du transformateur
  Figure 24 - Structures de transformateurs piézoélectriques Figure 25 - Schéma électrique équivalent d'un transformateur piézoélectrique
• 4.3 - Étage d'entrée des convertisseurs à des transformateurs piézoélectriques
  Figure 26 - Comparaison de deux étapes d'entrée Figure 27 - Formes d'ondes du mode ZVS du montage demi-pont associé à un transformateur piézoélectrique
• 4.4 - Alimentation de lampe à cathodes froides
  Figure 28 - Conditions sur la fréquence du courant i1 d'obtention du mode ZVS Figure 29 - Caractéristiques tension-courant des lampes à cathode froide Figure 30 - Alimentations piézoélectriques pour le rétro-éclairage (NEC TOKIN) Figure 31 - Gain du transformateur piézoélectrique paramétré par la résistance de charge RL Figure 32 - Alimentation de lampe à cathode froide Figure 33 - Rendement en fonction de la tension d'entrée et de la charge (topologie push-pull)
• 4.5 - Alimentation DC/DC
  Figure 34 - Régulation des alimentations piézoélectriques Figure 35 - Étages de sortie Tableau 5 - Comparaison de trois stratégies de commande Tableau 6 - Comparaison des trois étages de sortie

5 - CONCLUSION