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DUDKA Andrii

Docteur
Équipe : CIAN
Date de départ : 18/02/2014
Direction de recherche : Dimitri GALAYKO

Étude, optimisation et implémentation en silicium du circuit de conditionnement intelligent haute-tension pour le système de récupération électrostatique d'énergie vibratoire

Cette thèse se porte sur les récupérateurs d'énergie vibratoire (REV) employant des transducteursélectrostatiques, qui se composent d'un transducteur capacitif, d’un circuit de conditionnement et d’unélément de stockage. Ce travail se concentre sur l'examen du circuit de conditionnement auto-synchrone qui combine la pompe de charge et le convertisseur DC-DC inductif (flyback). Cettearchitecture est très prometteuse car elle élimine la commande de grille précise des transistors utilisésdans les architectures synchrones. La thèse propose une analyse théorique du circuit de conditionnement. Nous avons développé unalgorithme qui par commutation appropriée de flyback implémente la stratégie de conversiond'énergie optimale. En ajoutant une fonction de calibration, le système devient adaptatif pour lesfluctuations de l'environnement. Une autre contribution est la réalisation de l'algorithme proposé au niveau du circuit CMOS. Lesdifficultés majeures de conception étaient liées à l'exigence de haute tension (HT) et à la priorité de laconception faible puissance. Nous avons conçu un contrôleur du commutateur HT de faible puissanceen utilisant la technologie AMS035HV. Sa consommation varie entre quelques centaines denanowatts et quelques microwatts, en fonction des niveaux de tension de la pompe de charge, lafréquence de la commutation de commutateur, la fréquence de calibration, etc. Nous avons réalisé en silicium, fabriqué et testé un commutateur à HT avec une nouvelle architecturede l'élévateur de tension. En montant sur des composants discrets de la pompe de charge et du circuitde retour et en utilisant l'interrupteur conçu, nous avons caractérisé le fonctionnement large bande HTdu prototype de transducteur MEMS fabriqué à côté de cette thèse. Lorsque le capteur est excité pardes vibrations stochastiques ayant un niveau d'accélération de 0,8 g rms distribué dans la bande 110-170 Hz, jusqu'à 0,75 µW de la puissance nette a été récupérée.
Soutenance : 18/02/2014 - 14h - Site Jussieu 25-26/105
Membres du jury :
Elie Lefeuvre, professeur, univ. Paris-Sud, IEF, [rapporteur]
Pascal Nouet, professeur, univ. Montpellier, LIRMM, [rapporteur]
Skandar Basrour, professeur, INPG, TIMA
Philippe Basset, enseignant-chercheur, ESIEE
Pascal Fornara, PhD, ST Microelectronics
Dimitri Galayko, HDR, UPMC, LIP6
François Pêcheux, professeur, UPMC, LIP6

Publications 2008-2015

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