Eric Feltrin soutient sa thèse le 10/04/2019 à 10:00.
Lieu : amphi 202, Bâtiment W1), Ecole Centrale de Lyon (Ecully).
Titre :
Analyse des mécanismes de pollution d’une alimentation à découpage sur des fonctions analogiques embarquées sur un même « Système sur Puce » et développement de techniques de minimisation du bruit de l’alimentation à découpage.
Jury :
Rapporteurs : Marie-Minerve Louerat - Aleksandar Prodic
Examinateurs : Françoise Paladian - Etienne Sicard
Encadrement : Christian Vollaire, Bruno Allard
Invité : Jose Cobos
Résumé :
Le marché des microcontrôleurs est en pleine mutation et devrait croître propulsé par le développement de l’Internet des objets. La puissance de calcul, la connectivité, les performances des périphériques et l’efficacité énergétique sont les facteurs clés de ce développement.
Le module de gestion de l’alimentation est entièrement intégré au sein même du microcontrôleur lui permettant de fonctionner avec uniquement quelques composants passifs. Ce module doit assurer le maintien de la tension d’alimentation indépendamment de la consommation du microcontrôleur qui augmente avec la puissance de calcul. L’architecture choisie doit également optimiser le rendement selon la consommation du microcontrôleur sans impacter le fonctionnement de blocs sensibles. L’intégration de l’étage de puissance d’une alimentation à découpage engendre du bruit de commutation ayant un impact sur les fonctions analogiques du circuit.
L’objectif de ce travail est l’analyse de la génération du bruit par l’étage de puissance et sa propagation au sein du circuit complexe.
Le modèle de génération du bruit est constitué de circuits RLC équivalents. Les expressions des R, L et du C sont exprimées dans chaque état de l’étage de puissance en fonction des composants parasites du système. Ces modèles permettent de comprendre le mécanisme de génération du bruit et de donner une estimation de l’amplitude et de la fréquence des résonances.
L’ensemble du système c’est-à-dire le circuit, le boitier et la carte électroniques, est modélisé pour extraire les chemins de propagation entre l’alimentation à découpage et les cellules sensibles du système.
Ces modèles sont vérifiés en mesurant un circuit de test.
Finalement trois solutions sont proposées pour réduire l’impact du bruit de l’alimentation à découpage : deux changements dans l’architecture de l’étage de puissance pour réduire la génération du bruit et une modification des interconnexions globales du circuit pour améliorer l’isolation entre les différentes parties du système.
Cette thèse présente une méthodologie originale pour construire un modèle au niveau système de la génération et de la propagation du bruit de commutation. Les connaissances acquises ont été vérifiées expérimentalement et appuyées par la conception d’un démonstrateur (qui doit être testé).