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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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9. Recommandations d’utilisation des capteurs de courant
Dans le cas de mesure de courant avec un shunt de mesure, il faut veiller à réduire la surface de la boucle de mesure du courant pour éviter d’inclure une inductance parasite. Si la résistance est placée loin, une paire torsadée réduit l’influence de l’inductance de la connexion et des champs parasites environnant. Les problèmes de courant de mode commun peuvent être réduits par l’utilisation d’un amplificateur d’isolement (type AD 210 de Analog Device par exemple).
Plusieurs constructeurs commercialisent des capteurs de courant basés sur la mesure d’un champ magnétique par un capteur d’induction. Ils utilisent un principe de compensation de flux ou de boucle ouverte pour des usages industriels : LEM, Honeywell, Allegro, Bell… Leurs utilisations sont très simples. Ils nécessitent une alimentation symétrique ou asymétrique. La sortie est de type courant ou tension. Dans le cas de sortie en courant, cette grandeur est l’image du courant primaire multiplié par le rapport des nombres de spires primaire et secondaire. Certains capteurs de courant possèdent plusieurs broches d’entrée du courant de mesure (figure 26). Il est ainsi possible d’adapter le courant de mesure à la plage de mesure de courant du capteur. Pour les forts courants, les circuits sont placés en parallèle et dans le cas de faible courant, les circuits sont placés en série.
Il peut être ajouté un potentiomètre pour le réglage de la composante continue en l’absence de courant mesuré ou pour certains capteurs de courant, la référence de la tension de sortie est accessible et elle peut être utilisée pour ajuster la composante continue de sortie.
Les courants placés à proximité du capteur de courant risquent de perturber la mesure. La figure 27 montre l’influence d’un courant de proximité sur le résultat de la mesure de courant (source LEM). L’erreur introduite est plus ou moins grande suivant la valeur du courant extérieur et suivant la position du conducteur extérieur. Quatorze configurations décrites sur la figure 27 et le tableau 8 sont analysées quand il est appliqué un courant extérieur et avec ou sans courant primaire. Pour le capteur de courant testé, l’erreur est de 0,6 A maximum quand le courant mesuré est de 120 A.
En conclusion, la diversité de technologie...
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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/
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(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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