Brevet FR2927477A1 — publié le 20090814

PUCE SUR JEU DE BARRES CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne des dispositifs de commutation de jeu de barres utilisés dans des systèmes de distribution d'énergie à courant élevé pour aéronefs. Dans les systèmes typiques d'alimentation en énergie primaires (ou à courant élevé) pour aéronefs, l'énergie est amenée aux boîtes/tableaux de distribution par des fils de calibre épais. Ces fils sont boulonnés sur un bloc de connexion qui se connecte aux jeux de barres internes de la boîte. Les jeux de barres sont typiquement de lourdes bandes en aluminium ou en cuivre qui sont formées en une forme souhaitée pour une installation aisée et pour prendre le moins d'espace possible. Les jeux de barres doivent être séparés les uns des autres. Les contacteurs électromécaniques comprennent des fonctions de diagnostic et de protection (parfois appelés "contacteurs intelligents") pour commuter l'énergie fournie par ces jeux de barres entre ceux-ci. Les contacteurs électromécaniques sont boulonnés sur les jeux de barres au niveau de leurs bornes d'entrée. Les bornes de sortie des contacteurs électromécaniques sont boulonnées au jeu de barres suivant dédié à la sortie de l'énergie. Les contacteurs électromécaniques sont gros, lourds et coûteux. Ils s'usent, nécessitant un remplacement, ce qui peut être difficile lorsqu'ils se trouvent à des endroits difficiles d'accès. Ce qui est nécessaire est un système de distribution d'énergie et un dispositif de commutation qui soient légers, rentables et capables de gérer des courants élevés. RESUME Il est divulgué un ensemble de jeu de barres pour un système de distribution d'énergie qui comprend des premier et deuxième jeux de barres électriquement isolés l'un par rapport à l'autre. Les jeux de barres sont interconnectés par un élément de commutation à semi- conducteur qui est monté sur au moins l'un des premier et deuxième jeux de barres. Un dispositif de commande de circuit logique d'excitation se trouve en communication avec l'élément de commutation à semi-conducteur. Le dispositif de commande de circuit logique d'excitation est configuré pour connecter électriquement les premier et deuxième jeux de barres en réponse à une commande afin de fournir de l'énergie à un composant d'aéronef, comme une boîte de distribution d'énergie secondaire. Ces particularités de l'application, ainsi que d'autres, peuvent être le mieux comprises d'après la description suivante et les dessins, dont voici une brève description. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue schématique d'un système de distribution d'énergie comprenant des jeux de barres comportant un élément de commutation à semi-conducteur ; la figure 2 est une vue schématique d'une boîte de distribution d'énergie montrée sur la figure 1 illustrant un transistor MOSFET et un dispositif de commande de circuit logique d'excitation ; la figure 3 est une vue en coupe transversale agrandie de l'élément de commutation à semi-conducteur monté sur un jeu de barres. DESCRIPTION DETAILLEE Un système de distribution d'énergie d'aéronef 11 est montré sur la figure 1. Le système 11 comprend une boîte de distribution d'énergie 10 qui loge des jeux de barres 16. Les jeux de barres 16 sont interconnectés par des fils 14 avec un composant d'aéronef 12, comme un générateur ou une boîte de distribution d'énergie secondaire. Les jeux de barres 16 peuvent être utilisés dans des applications à courant alternatif et continu, y compris des applications à courant continu haute tension. Les jeux de barres 16 comprennent des premier et deuxième jeux de barres 15, 17 qui correspondent à des jeux de barres d'entrée et de sortie, par exemple. Un isolateur 18 est agencé entre les premier et deuxième jeux de barres 15, 17 pour isoler électriquement les premier et deuxième jeux de barres 15, 17 l'un par rapport à l'autre. Les contacteurs mécaniques typiquement utilisés entre les premier et deuxième jeux de barres 15, 17 sont remplacés par un élément de commutation à semi-conducteur 20. Dans un exemple, des MOSFET de puissance 38 sont utilisés, comme le montre schématiquement la figure 2. Le nombre et le type des MOSFET 38 dépendent des valeurs nominales de courant et de tension du MOSFET et de l'application particulière. Les connexions de source 40, de grille 42 et de drain 44 sont montrées schématiquement. On peut également utiliser des TRIAC, IGBT et SCR en tant qu'éléments de commutation à semi-conducteur 20. L'élément de commutation à semi-conducteur 20 est assemblé dans un boîtier qui peut être électriquement connecté aux premier et deuxième jeux de barres 15, 17. Par exemple, un type de boîtier est du genre SMT, qui peut être assemblé sur une carte de circuit imprimé (PCB). La PCB peut ensuite être montée sur ou enfichée dans les jeux de barres 16. Pour une meilleure réduction de poids et de volume pour les applications de bord de l'aéronef, des puces nues pourraient être assemblées directement sur la PCB. Cependant, pour des applications à courant élevé, il est difficile d'amener le courant à travers un connecteur des jeux de barres 16 à la PCB, et il est également difficile de gérer ce courant à l'intérieur de la PCB en raison de l'importante teneur en cuivre nécessaire. En général, les pertes par le cuivre et le connecteur sur la PCB représentent un défi significatif en matière de refroidissement. Au lieu de placer les broches nues sur une PCB ou un module dédié(e) qui s'enfiche dans l'un des jeux de barres 16, les puces nues 24 sont attachées directement sur le premier jeu de barres 15, par exemple. De cette manière, les pertes provenant des connexions associées à un tel agencement de PCB peuvent être éliminées. Les puces 24 peuvent être attachées en utilisant un métal de brasage 25 (figure 3), ou des connexions similaires, comme de l'époxy. Dans un exemple, le premier jeu de barres 15 est en aluminium. Une plage de connexion de cuivre 22 est fixée au premier jeu de barres 15, et les puces 24 sont fixées à la plage de connexion en cuivre 22. En revenant à la figure 1, la connexion électrique des puces 24 au côté du deuxième jeu de barres 17 est obtenue par un câblage 26 en utilisant un soudage des connexions ou une approche similaire, comme des liaisons de type ruban 28. Un matériau d'enrobage 30 est utilisé pour protéger l'élément de commutation à semi-conducteur 20 et le câblage 26 en utilisant une technologie d'endiguement et remplissage, ou une approche similaire. Les puces 24 sur le premier jeu de barres 15 sont refroidies par le refroidissement par conduction/convection fourni par le jeu de barres lui-même. Un dispositif de commande de circuit logique d'excitation 36 communique avec l'élément de commutation à semi-conducteur 20. Le dispositif de commande de circuit logique d'excitation 36 excite les puces 24 pour connecter électriquement les premier et deuxième jeux de barres 15, 17 ensemble en réponse à une commande 46. Dans un exemple, l'élément de commutation à semi-conducteur 20 et le dispositif de commande de circuit logique d'excitation 36 sont tous les deux situés à l'intérieur de la boîte de distribution d'énergie 10 mais à des emplacements 32, 34 qui sont éloignés l'un de l'autre. De cette manière, le dispositif de commande de circuit logique d'excitation 36 peut être positionné à un emplacement plus accessible que l'élément de commutation à semi-conducteur 20. Bien que des modes de réalisation aient été décrits à titre d'exemples, l'homme du métier reconnaîtrait que certaines modifications tomberaient dans la portée des revendications. C'est pourquoi il convient d'étudier les revendications suivantes pour déterminer leurs véritable portée et contenu. REVENDICATIONS 1. Ensemble de jeu de barres pour un système de distribution d'énergie, comprenant : des premier et deuxième jeux de barres électriquement isolés l'un par rapport à l'autre et interconnectés par un élément de commutation à semi-conducteur qui est supporté par au moins l'un des premier et deuxième jeux de barres ; et un dispositif de commande de circuit logique d'excitation en communication avec l'élément de commutation à semi-conducteur, le dispositif de commande de circuit logique d'excitation étant configuré pour exciter l'élément à semi-conducteur pour connecter électriquement les premier et deuxième jeux de barres en réponse à une commande. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel les jeux de barres sont en aluminium, et un des premier et deuxième jeux de barres comprend une plage de connexion en cuivre fixée à celui-ci, l'élément à semi-conducteur étant une puce semi-conductrice nue fixée à la plage de connexion en cuivre. 3. Ensemble selon la revendication 2, comprenant un câblage s'étendant de l'élément de commutation à semi-conducteur jusqu'à l'autre des premier et deuxième jeux de barres. 4. Ensemble selon la revendication 3, comprenant un isolateur agencé entre les premier et deuxième jeux de barres pour isoler électriquement les premier et deuxième jeux de barres l'un par rapport à l'autre. 5. Ensemble selon la revendication 3, comprenant un matériau d'enrobage agencé sur l'élément de commutation à semi- conducteur, le câblage et l'un des premier et deuxième jeux de barres. 6. Ensemble selon la revendication 1, comprenant un logement entourant les premier et deuxième jeux de barres, et des fils 35 s'étendant à partir des premier et deuxième jeux de barres pour fairepasser de l'énergie entre un composant d'aéronef et le logement en réponse à la commande. 7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de commande de circuit logique d'excitation est agencé à l'intérieur du logement à un emplacement éloigné de l'élément de commutation à semi-conducteur. 8. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l'élément de commutation à semi-conducteur est au moins un transistor MOSFET de puissance. 9. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l'élément de commutation à semi-conducteur comprend au moins un TRIAC, IGBT ou SCR. 10. Système de distribution d'énergie pour un aéronef, comprenant : une boîte de distribution d'énergie comprenant des premier et deuxième jeux de barres électriquement isolés l'un par rapport à l'autre et interconnectés par un élément de commutation à semi-conducteur qui est monté sur au moins l'un des premier et deuxième jeux de barres ; un composant d'aéronef interconnecté avec les premier et deuxième jeux de barres par des fils ; et un dispositif de commande de circuit logique d'excitation en communication avec l'élément de commutation à semi-conducteur, le dispositif de commande de circuit logique d'excitation étant configuré pour exciter le semi-conducteur pour connecter électriquement les premier et deuxième jeux de barres en réponse à une commande pour fournir de l'énergie au composant d'aéronef. 11. Système selon la revendication 10, dans lequel le dispositif de commande de circuit logique d'excitation est agencé à l'intérieur de la boîte de distribution d'énergie à un emplacement éloigné de l'élément de commutation à semi-conducteur. 15 12. Système selon la revendication 10, dans lequel l'élément de commutation à semi-conducteur est une puce nue qui est fixée à l'un des premier et deuxième jeux de barres, et comprenant un câblage s'étendant de l'élément de commutation à semi-conducteur à l'autre des premier et deuxième jeux de barres, un isolateur étant agencé entre les premier et deuxième jeux de barres pour isoler électriquement les premier et deuxième jeux de barres l'un par rapport à l'autre, et un matériau d'enrobage étant agencé sur l'élément de commutation à semi-conducteur, le câblage et l'un des premier et deuxième jeux de barres. 13. Système selon la revendication 12, dans lequel l'élément de commutation à semi-conducteur est au moins un transistor MOSFET de puissance. 14. Système selon la revendication 12, dans lequel l'élément de commutation à semi-conducteur comprend au moins un TRIAC, IGBT ou SCR.