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Défis technologiques >> Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels
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Convertisseur DC/DC piézoélectrique à transfert de puissance adiabatique

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Ingénieur, BAC+5, Electronique, Electrotechnique, Automatique

01-10-2020

SL-DRT-20-1148

ghislain.despesse@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

L'objectif de cette thèse est de proposer des systèmes de conversion de puissance DC-DC à haut rendement basés sur des structures piézoélectriques résonantes assurant une transduction d'énergie Electrique-Mécanique-Electrique, alternatives aux techniques actuelles de commande directe d'un transformateur piézoélectrique. Une grande partie du travail vise la mise au point du cycle électrique de fonctionnement du résonateur piézoélectrique qui doit permettre à la fois d'entretenir la résonance de la structure et d'effectuer des transferts de puissance électrique adiabatiques, donc à faibles pertes. La mise en ?uvre de ce cycle nécessitera, en outre, la mise au point d'une électronique très basse consommation qui intègrera plusieurs mécanismes de synchronisation et de régulation pour assurer des commutations à zéro de tension, assurer l'entretien des oscillations et réguler la tension de sortie. La miniaturisation du convertisseur sera également étudiée, notamment en vue d'une intégration de type MEMS (Micro Electro Mechanical System) ainsi que les différentes déclinaisons d'architectures électriques que l'on peut envisager pour répondre aux différents cas applicatifs, telles que les architectures Buck, Boost, Cuk, Forward, Flyback en électronique de puissance. Le candidat pourra s'appuyer sur l'expertise du laboratoire d'accueil dans le domaine de la conversion et de la piézoélectricité. La thèse se déroulera au CEA/LETI situé à Grenoble (laboratoire orienté microélectronique et microsystème), elle sera dirigée par Mr Ghislain DESPESSE du CEA et par Mr François COSTA du SATIE (laboratoire de physique appliqué et génie électrique rattaché à l'ENS Paris-Saclay).

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Développement de boîtiers de puissance (type PQFN ou autres?) optimisé pour les composants de puissance GaN/Si

DMIPY (CTReg)

Autre DMIPY

Master ou école d'ingénieur en physique

01-09-2020

SL-DRT-20-1196

emmanuel.marcault@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

L'introduction de matériaux « grand-gap », tels que le Nitrure de Gallium (GaN) ou le Carbure de Silicium (SiC) représente une véritable rupture technologique pour tous les acteurs du domaine de l'électronique de puissance. Les nouveaux composants de puissance ainsi réalisés permettent de concevoir des convertisseurs à très forte densité de puissance et supportant des tensions de plus en plus élevées. Ce qui est un atout majeur pour la transition énergétique. Toutefois, à ce jour, il n'existe pas de packaging parfaitement optimisé et compatible avec les propriétés intrinsèques de ces nouveaux transistors de puissance GaN. Dans ce contexte, l'objectif principal de la thèse CIFRE proposé ici ave la société SYNERGIE CAD, sera de contribuer au développement d'un nouveau packaging discret permettant de tirer le maximum des performances des composants GaN sans alourdir le coût de fabrication ainsi que l'intégration de ces interrupteurs au sein de systèmes de conversion de l'énergie. Pour ce faire, après une étude bibliographique approfondie, le candidat devra réaliser des simulations multi-physiques afin de bien comprendre l'impact de la géométrie et du choix des matériaux sur les principales caractéristiques des modules de puissances : fiabilité, faibles éléments parasites et refroidissement. Il devra par la suite proposer des évolutions compatibles avec les solutions industriels de SYNERGIE CAD et pour finir comparer la / les solutions proposées à l'existant.

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