APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

Marie-Therese

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• Langue: Français

Extrait

Sujet de Thèse

DEVELOPPEMENT D’ARCHITECTURES HYBRIDES POUR ALIMENTATIONS A DECOUPAGE

INTEGREES, UTILISEES EN REGULATEUR OU MODULATEUR

Responsable

:

Gildas BESANCON

Email :

[e-mail]

Tel : [phone]

Thèse CIFRE STMicroelectronics (Cellular Terminal Division)

Contrat d’accompagnement demandé

Candidat pressenti :

Raphael Allegre

CADRE ET OBJECTIFS :

La gestion de l’énergie représente un enjeu de plus en plus important pour le développement des

équipements portables tels que les téléphones. En premier lieu, l’autonomie, facteur clé de ces

systèmes, dépend des différents types de batteries utilisées. La tendance actuelle conduit à réduire le

poids et les dimensions de ces batteries, et par conséquent les tensions d’alimentation disponibles.

Ceci impose l’utilisation d’une

gestion « intelligente » de l’énergie

par des circuits intégrés pour

garantir une autonomie correcte voire de plus en plus importante. Par ailleurs, les puissances mises

en jeu dans les systèmes portables, tant pour l’émission des données que l’utilisation d’écrans

couleurs et autres innovations, augmentent de façon importante. Ceci se traduit par une dissipation

thermique plus importante au niveau des boîtiers des circuits intégrés et donc de nouvelles contraintes

pour la conception de ceux-ci. Enfin, le facteur clé de ces systèmes reste leur coût. La solution finale

doit présenter une autonomie correcte, gérer des puissances importantes et utiliser une surface de

silicium minimale.

Dans ce contexte, les alimentations à découpage, jusqu’à présent réservées à la gestion de

forts courants et fortes tensions, s’avèrent très intéressantes pour les systèmes portables. Ces

régulateurs permettent d’obtenir des rendements importants, et offrent la possibilité d’élever ou

d’abaisser les tensions à réguler. Cependant, certaines contraintes apparaissent à l’intégration de ces

structures. En premier lieu, l’utilisation de technologie CMOS standard apparaît comme une nécessité

forte pour réduire le coût de l’intégration. Par ailleurs, ces régulateurs utilisent des éléments inductifs

qui apparaissent désormais intégrables sous la forme de module. Les différents éléments mis en jeu,

composants externes, boîtiers, technologie, participent de façon plus au moins importante, à dégrader

le rendement global de ces régulateurs. Il est particulièrement intéressant d’identifier le plus

précisément possible la contribution de chacun afin de développer une solution optimale au regard

des spécifications attendues.

Laboratoire d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex

PLAN DU TRAVAIL :

La thèse proposée s’articule en deux grandes parties.

1.

La première partie consiste à étudier théoriquement une architecture de

régulateur à découpage intégré, élévateur-abaisseur de tension basée sur une structure

hybride. Ce type d’architecture se caractérise par la présence de un ou plusieurs

systèmes linéaires ou commutés qui cohabitent pour assurer la régulation. Les méthodes

d’analyse traditionnelles ne permettent pas une compréhension et une maîtrise parfaite

de ce type de système de régulation. Un objectif important est de construire une méthode

d'analyse prenant en compte la globalité du système afin d'assurer la stabilité et les

performances attendues.

2.

La deuxième partie du travail de thèse devra conduire à l’élaboration d’un

modulateur utilisant les résultats obtenus sur l'architecture hybride. La conception sur

silicium de l’architecture sera proposée avec une modélisation associée utilisant un

langage de description matériel (type VHDL-AMS). Cette architecture devrait conduire à

proposer une implémentation physique de la solution proposée. L’intégration des

composants passifs traditionnellement externes pourra être étudiée selon l’état de l’art

dans cette discipline au cours du travail de thèse. Les aspects, testabilité industrielle et

sensibilité électromagnétique devront être abordés. Cette deuxième partie sera exécutée

sous couvert des compétences disponibles chez STMicroelectronics.

Le travail se déroulera principalement au sein de l’entreprise STMicroelectronics à Grenoble

dans la division

Cellular Terminals

, en collaboration avec le laboratoire d’Automatique de Grenoble.

Cette étude reste aussi ouverte à d’autres collaborations pour les besoins du travail à mener.

A noter que le caractère novateur de l’étude devrait permettre une avancée importante dans

l’aide à la conception des alimentations à découpage intégrées sur silicium.

Laboratoire d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex