Brevet FR2858170A1 — publié le 20050128

L'invention concerne, de façon générale, la conception des appareils d'alimentation électrique, notamment de ceux dotés de fonctions de redressement et / ou de filtrage, et / ou de régulation. Plus précisément, l'invention concerne un bloc d'alimentation électrique, comprenant un ensemble de composants électriques et / ou électroniques mécaniquement et électriquement reliés entre eux, et un 10 dissipateur de chaleur, l'ensemble de composants comprenant au moins un premier composant chaud dégageant en fonctionnement une quantité de chaleur relativement élevée, et au moins un premier composant froid dégageant en fonctionnement une quantité de chaleur relativement 15 faible, et le premier composant chaud au moins étant fixé au dissipateur. La conception de tels appareils est traditionnellement soumise à la nécessité de choisir des paramètres de 20 construction dont les effets sur les performances et avantages du produit fini sont antinomiques. En particulier, alors que la recherche de performances élevées en matière de dissipation thermique conduit a 25 priori à augmenter la taille de ces appareils pour en augmenter la surface de contact avec l'air, l'encombrement de tels appareils apparaît au contraire devoir impérativement être réduit dans la perspective d'une réduction de poids, d'une réduction de coût, et / 30 ou d'une optimisation ergonomique. Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un bloc d'alimentation électrique dont la structure offre un meilleur compromis que dans l'art antérieur entre ces différentes exigences antagonistes. A cette fin, le bloc d'alimentation électrique de 5 l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule cidessus, est essentiellement caractérisé en ce que le dissipateur de chaleur comprend une partie liée et une partie libre en communication thermique l'une avec l'autre, en ce que le 10 premier composant froid et la partie liée du dissipateur sont noyés ensemble dans une même masse de résine de laquelle émerge la partie libre du dissipateur, et en ce que le premier composant chaud est fixé sur la partie libre du dissipateur. Dans un mode de réalisation très utile de l'invention, le premier composant froid est par exemple constitué par un transformateur. De préférence, le dissipateur de chaleur est formé d'un flan métallique disposé le long d'un côté au moins du premier composant froid. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention 25 dans lequel le premier composant froid est constitué par un transformateur, il est possible de prévoir que ce transformateur comprenne un circuit magnétique sensiblement parallélépipédique à quatre faces libres, et des bobinages primaire et secondaire dépassant de deux 30 faces opposées non libres du circuit magnétique, que le dissipateur soit constitué d'un flan métallique plié et présente, dans sa partie liée, au moins trois ailes entourant le circuit magnétique, que la deuxième aile soit disposée le long de la deuxième face libre du circuit magnétique, et que les première et troisième ailes, opposées et reliées l'une à l'autre par la deuxième aile, soient respectivement disposées le long des première et troisième faces libres du circuit 5 magnétique et émergent de la partie liée du dissipateur pour former au moins partiellement la partie libre de ce dissipateur. Le bloc d'alimentation de l'invention peut avantageusement comprendre un boîtier doté d'un fond et de quatre parois dressées, dont la troisième est opposée à la première et dont la quatrième est opposée à la deuxième, ce boîtier formant récipient pour la masse de résine dans laquelle sont noyés le transformateur et la 15 partie liée du dissipateur, et le transformateur et le dissipateur étant fixés l'un à l'autre pour former un sous-ensemble. De préférence, le boîtier présente, au-dessus de son 20 fond, des plots de surélévation sur lesquels repose le sous-ensemble formé par le transformateur et le dissipateur, ce sous-ensemble étant ainsi séparé du fond du boîtier par une couche de résine. Pour optimiser la circulation d'air, il est avantageux de prévoir que les première et troisième ailes du dissipateur dépassent respectivement des première et troisième parois du boîtier. Dans le cas classique où le bloc d'alimentation comprend un circuit électronique au moins formé d'un circuit imprimé et d'une partie au moins de l'ensemble des composants, les deuxième et quatrième parois du boîtier, en regard desquelles sont respectivement disposées les deuxième et quatrième faces libres du circuit magnétique, peuvent présenter, à l'opposé du fond du boîtier, des butées respectives offrant un appui au circuit imprimé. Par ailleurs, pour donner au transformateur et au dissipateur la forme d'un sous-ensemble, la deuxième aile du dissipateur peut présenter un repli fixé à l'une des faces opposées non libres du circuit magnétique, et par la fixation duquel le dissipateur est rendu solidaire du 10 transformateur. Dans l'hypothèse où les deuxième et quatrième faces libres du circuit magnétique sont respectivement disposées en regard des deuxième et quatrième parois du 15 boîtier, chacune des deuxième et quatrième parois du boîtier est par exemple surmontée de deux éléments de parois ajourés et espacés l'un de l'autre. Outre les éléments déjà cités, le bloc d'alimentation de 20 l'invention peut comprendre un couvercle métallique en U présentant deux branches reliées par un toit, les branches de ce couvercle s'inscrivant respectivement dans le prolongement des première et troisième parois du boîtier, et le toit du couvercle recouvrant les éléments 25 de parois ajourés des deuxième et quatrième parois du boîtier. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dissipateur est par exemple réalisé en aluminium ou en un 30 alliage d'aluminium, et le boîtier est réalisé en une matière thermiquement isolante, telle qu'un polyamide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un bloc d'alimentation conforme à l'invention; - la figure 2 est vue de dessus du bloc d'alimentation illustré à la figure 1; et - la figure 3 est une vue en coupe du bloc d'alimentation illustré à la figure 1 et observé suivant l'incidence définie par les flèches III-III de la figure 2. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un bloc 15 d'alimentation électrique comprenant d'une part un ensemble de composants électriques et / ou électroniques, tels qu'un transformateur 1 et des composants de plus petite taille 21 à 29, et d'autre part un dissipateur de chaleur 3. Les composants 1 et 21 à 29 sont à la fois liés mécaniquement les uns aux autres et électriquement reliés entre eux d'une façon qui dépend spécifiquement des fonctions réalisées par le bloc d'alimentation concerné. 25 Dans tous les cas, cependant, les composants électriques et / ou électroniques 1 et 21 à 29 ont des comportements thermiques variés, et comprennent typiquement un ou plusieurs composants dit "chauds" et dégageant en 30 fonctionnement une quantité de chaleur relativement élevée, et un ou plusieurs composants dit "froids" et dégageant en fonctionnement une quantité de chaleur relativement faible. Dans l'exemple illustré, le transformateur 1 constitue un composant froid, les deux premiers composants de petite taille, référencés 21 et 22, constituant en revanche des composants chauds et étant fixés au dissipateur 3. Le bloc d'alimentation illustré comprend par ailleurs un circuit électronique 2 formé par un circuit imprimé 20 et par les composants, référencés de 21 à 29, qui sont directement ou indirectement reliés au transformateur 1, 10 et dont chacun assure une fonction électronique ou une fonction électrique, par exemple une connexion galvanique. Pour optimiser la dissipation de la chaleur émise par les 15 composants chauds tels que 21 et 22, l'invention prévoit d'une part qu'un composant froid, en l'occurrence le transformateur 1, et une partie du dissipateur 3, par exemple sa partie inférieure 3A, soient noyés ensemble dans une même masse de résine 4, et d'autre part que 20 l'autre partie du dissipateur 3, en l'occurrence sa partie supérieure 3B, émerge de la masse 4 de résine, soit en contact thermique intime avec la partie noyée 3A du dissipateur 3, et porte les composants chauds tels que 21 et 22. Grâce à cet agencement, le flux calorique transmis à la partie émergente 3B du dissipateur 3 par les composants chauds 21 et 22 est écoulé vers la partie noyée 3A du dissipateur 3, puis réparti sur la masse 4 de résine et 30 sur le transformateur 1 ou autre composant froid, la résine opérant un équilibre de température propice à l'écoulement rapide de ce flux et à son absorption par l'ensemble de la masse immergée. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le dissipateur de chaleur 3 est formé d'un flan métallique, avantageusement réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium, et disposé le long d'un côté au moins du composant froid, en l'occurrence du transformateur 1. Dans le cas traditionnel où le transformateur 1 est essentiellement formé d'une part d'un circuit magnétique 10 sensiblement parallélépipédique à quatre faces libres 10 11 à 14, et d'autre part de bobinages primaire et secondaire 100 dépassant de deux faces opposées non libres 15 et 16 du circuit magnétique, le dissipateur 3 présente de préférence, dans sa partie liée 3A, au moins trois ailes 31 à 33 entourant le circuit magnétique 10. 15 Chaque aile 31 à 33 du dissipateur est disposée le long d'une face libre correspondante, 11 à 13, du circuit magnétique 10, et les première et troisième ailes 31 et 33, qui sont opposées l'une à l'autre et qui sont reliées 20 par la deuxième aile 32, émergent de la partie liée 3A du dissipateur 3 pour former au moins partiellement la partie libre 3B de ce dissipateur. Dans son mode de réalisation préféré et illustré, le bloc 25 d'alimentation électrique de l'invention comprend par ailleurs un boîtier 5 sensiblement parallélépipédique réalisé dans une matière thermiquement isolante, telle qu'un polyamide. Plus précisément, ce boîtier 5 est doté d'un fond 50 et de quatre parois dressées 51 à 54, opposée deux à deux et se raccordant entre elles et au fond pour donner à ce boîtier la forme d'un récipient ouvert dans sa partie supérieure. Ainsi constitué, le boîtier 5 fait office de contenant pour la masse de résine 4 de même que pour le transformateur 1 et la partie liée 3A du dissipateur 3 5 qui s'y trouvent noyés, le transformateur 1 et le dissipateur 3 étant par ailleurs de préférence fixés l'un à l'autre pour former un sous-ensemble facile à disposer dans le boîtier et à noyer dans la résine. Pour ce faire, la deuxième aile 32 du dissipateur 3 présente par exemple un repli 320 qui fixé au moyen de vis à la face non libre supérieure 15 du circuit magnétique 10, cet agencement permettant d'utiliser un seul modèle de dissipateur avec divers modèles de 15 transformateurs se distinguant les uns des autres par l'épaisseur de leur circuit magnétique, c'est-à-dire par la distance entre leurs faces non libres 15 et 16. Le sous-ensemble formé par le transformateur 1 et le 20 dissipateur 3 repose par exemple sur des plots de surélévation, tels que 523 et 543, prévus dans le boîtier 5 à distance du fond 50, ce sous-ensemble étant ainsi séparé du fond 50 du boîtier 5 par une couche 40 de résine. Pour une meilleure ventilation de la partie libre 3B du dissipateur, les première et troisième ailes 31 et 33 du dissipateur 3 dépassent non seulement de la masse de résine 4, mais dépassent également des parois 30 correspondantes, 51 et 53, du boîtier 5. Les deuxième et quatrième parois 52 et 54 du boîtier 5, qui sont disposées en regard des faces libres correspondantes 12 et 14 du circuit magnétique 10, présentent, à l'opposé du fond 50 du boîtier, des butées respectives telles que 524, 525 et 544, 545 sur lesquelles s'appuie le circuit imprimé 20. Par ailleurs, chacune de ces parois 52 et 54 du boîtier 5 est surmontée de deux éléments de parois tels que 521, 522 et 541, 542. Comme le montre le mieux la figure 1, les éléments de 10 parois 521, 522 et 541, 542 portés par chacune des parois 52 et 54 sont ajourés, espacés l'un de l'autre, et déportés vers l'extérieur par rapport au plan de cette paroi. Le bloc d'alimentation électrique est par ailleurs équipé d'un couvercle métallique 6 destiné à recouvrir les composants du circuit électronique 2, à l'exclusion éventuellement des composants de connectique 28 et 29. Le couvercle 6, qui est conformé en U, présente deux branches 61 et 62 reliées entre elles par un toit 60. Les branches 61 et 62 du couvercle 6 présentent des pattes de maintien telles que 610 et 620 conformées pour 25 venir s'engager dans des guides verticaux tels que 540 du boîtier 5. Lorsque le couvercle 6 est en place sur le boîtier 5, ses branches 61 et 62 s'inscrivent ainsi dans le prolongement 30 des parois 51 et 53 de ce boîtier, tandis que son toit 60 recouvre les éléments de parois ajourés 521, 522 et 541, 542 des parois 52 et 54 du boîtier 5. REVENDICATIONS 1. Bloc d'alimentation électrique, comprenant un ensemble de composants électriques et / ou électroniques (1, 21 à 29) mécaniquement et électriquement reliés entre eux, et un dissipateur de chaleur (3), l'ensemble de 5 composants comprenant au moins un premier composant chaud dégageant en fonctionnement une quantité de chaleur relativement élevée, et au moins un premier composant froid dégageant en fonctionnement une quantité de chaleur relativement faible, et le premier composant chaud (21) 10 au moins étant fixé au dissipateur (3), caractérisé en ce que le dissipateur de chaleur (3) comprend une partie liée (3A) et une partie libre (3B) en communication thermique l'une avec l'autre, en ce que le premier composant froid (1) et la partie liée (3A) du dissipateur 15 (3) sont noyés ensemble dans une même masse de résine (4) de laquelle émerge la partie libre (3B) du dissipateur (3), et en ce que le premier composant chaud (21) est fixé sur la partie libre (3B) du dissipateur (3). 2. Bloc d'alimentation électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier composant froid est un transformateur (1). 3. Bloc d'alimentation électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dissipateur de chaleur (3) est formé d'un flan métallique disposé le long d'un côté au moins du premier composant froid (1). 4. Bloc d'alimentation électrique suivant les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le transformateur (1) comprend un circuit magnétique (10) sensiblement parallélépipédique à quatre faces libres (11 à 14), et des bobinages primaire et secondaire (100) dépassant de deux faces opposées non libres (15, 16) du 5 circuit magnétique, en ce que le dissipateur (3) est constitué d'un flan métallique plié et présente, dans sa partie liée (3A), au moins trois ailes (31 à 33) entourant le circuit magnétique (10), en ce que la deuxième aile (32) est disposée le long de la deuxième 10 face libre (12) du circuit magnétique (10), et en ce que les première et troisième ailes (31, 33), opposées et reliées l'une à l'autre par la deuxième aile (32), sont respectivement disposées le long des première et troisième faces libres (11, 13) du circuit magnétique 15 (10) et émergent de la partie liée (3A) du dissipateur (3) pour former au moins partiellement la partie libre (3B) de ce dissipateur. 5. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une 20 quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (5) doté d'un fond (50) et de quatre parois dressées (51 à 54), dont la troisième (53) est opposée à la première (51) et dont la quatrième (54) est opposée à 25 la deuxième (52), ce boîtier formant récipient pour la masse de résine (4) dans laquelle sont noyés le transformateur (1) et la partie liée (3A) du dissipateur (3), le transformateur (1) et le dissipateur (3) étant fixés l'un à l'autre pour former un sous-ensemble. 30 6. Bloc d'alimentation électrique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier (5) présente, au-dessus de son fond (50), des plots de surélévation (523, 543) sur lesquels repose le sous- ensemble formé par le transformateur (1) et le dissipateur (3), ce sous- ensemble étant ainsi séparé du fond (50) du boîtier (5) par une couche (40) de résine. 7. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée aux revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les première et troisième ailes (31, 33) du dissipateur (3) dépassent respectivement des première et troisième parois (51, 53) 10 du boîtier (5). 8. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée aux revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend 15 un circuit électronique (2) au moins formé d'un circuit imprimé (20) et d'une partie au moins de l'ensemble des composants (21 à 29), et en ce que les deuxième et quatrième parois (52, 54) du boîtier (5), en regard desquelles sont respectivement disposées les deuxième et 20 quatrième faces libres (12, 14) du circuit magnétique (10), présentent, à l'opposé du fond (50) du boîtier, des butées respectives (524, 525; 544, 545) offrant un appui au circuit imprimé (20). 9. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que la deuxième aile (32) du dissipateur (3) présente un repli (320) fixé à l'une des faces opposées non libres (15) du circuit 30 magnétique (10). 10. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée aux revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les deuxième et quatrième faces libres (12, 14) du circuit magnétique (10) sont respectivement disposées en regard des deuxième et quatrième parois (52, 54) du boîtier (5), et en ce que chacune des deuxième et quatrième parois (52, 54) du 5 boîtier (5) est surmontée de deux éléments de parois (521, 522; 541, 542) ajourés et espacés l'un de l'autre. 11. Bloc d'alimentation électrique suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un 10 couvercle métallique en U (6) présentant deux branches (61, 62) reliées par un toit (60), les branches (61, 62) de ce couvercle s'inscrivant respectivement dans le prolongement des première et troisième parois (51, 53) du boîtier, et le toit (60) du couvercle (6) recouvrant les 15 éléments de parois ajourés (521, 522; 541, 542) des deuxième et quatrième parois (52, 54) du boîtier. 12. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 20 ce que le dissipateur (3) est réalisé en aluminium ou en un alliage d'aluminium. 13. Bloc d'alimentation électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la 25 revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier (5) est réalisé en une matière thermiquement isolante, telle qu'un polyamide.