Brevet FR3112886A1 — publié le 20220128

Ensemble (1) comprenant : - un support (2) définissant une surface de réception de composants électroniques, - une première inductance (3) formée par un premier noyau (8) en un matériau magnétique autour duquel est bobiné un conducteur électrique entre une première (20) et une deuxième borne (21) de la première inductance, et - une deuxième inductance (4) formée par un deuxième noyau (9) en un matériau magnétique autour duquel est bobiné un conducteur électrique entre une première (23) et une deuxième borne (22) de la deuxième inductance (4), la première (3) et la deuxième inductance (4) étant disposées sur la surface de réception de manière à ce qu’il existe au moins un plan (P) perpendiculaire à la surface de réception coupant chaque inductance entre sa première et sa deuxième borne, la première borne (20) de la première inductance (3) et la première borne (23) de la deuxième inductance (4) étant disposées d’un même premier côté de ce plan (P) et la deuxième borne (21) de la première inductance (3) et la deuxième borne (22) de la deuxième inductance (4) étant disposées d’un même deuxième côté de ce plan, la deuxième borne (21) de la première inductance (3) étant directement connectée électriquement à la deuxième borne (22) de la deuxième inductance (4). Figure d’abrégé: Fig 1 Ensemble comprenant au moins une première et une deuxième inductance La présente invention concerne un ensemble comprenant au moins une première et une deuxième inductance. Un tel ensemble est par exemple intégré à un filtre CEM, par exemple à un filtre de courant de mode commun ou à un filtre de courant de mode différentiel pour un convertisseur de tension. Le convertisseur est par exemple un convertisseur de tension continue/continue, ou encore un onduleur/redresseur. Ce convertisseur de tension peut être intégré à un véhicule hybride ou électrique, telle qu’une automobile, et appartenir au circuit électrique d’alimentation d’un moteur électrique de propulsion de ce véhicule. Il est connu de filtrer le courant de mode différentiel ou de mode commun dans un tel convertisseur à l’aide d’une cellule LC formée par un condensateur et une inductance. Le choix d’une inductance dite « fermée » dans laquelle le noyau a une forme complexe avec par exemple une jambe centrale, une ou plusieurs jambes périphériques et des parties de liaison reliant ces différentes jambes, permet de réduire l’influence sur cette inductance du champ magnétique haute fréquence issu des commutations de courant réalisées par les interrupteurs électroniques de ce convertisseur. Néanmoins, de telles inductances fermées sont chères. Pour remédier à cet inconvénient, il est possible d’utiliser une inductance dite « ouverte », formée d’un noyau magnétique de forme géométrique simple autour duquel est disposé un bobinage . Si une telle inductance ouverte est moins chère qu’une inductance fermée, sa traversée par le champ magnétique haute fréquence précité peut la faire se comporter comme une source de bruit haute fréquence dans le convertisseur, affectant alors les performances de filtrage de cette inductance. Il existe un besoin pour pouvoir utiliser une inductance d’un coût réduit sans pour autant générer un bruit haute fréquence important. L’invention a pour objet de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un ensemble comprenant : - un support définissant une surface de réception de composants électroniques, - une première inductance formée par un premier noyau en un matériau magnétique autour duquel est bobiné un conducteur électrique entre une première et une deuxième borne de la première inductance, et - une deuxième inductance formée par un deuxième noyau en un matériau magnétique autour duquel est bobiné un conducteur électrique entre une première et une deuxième borne de la deuxième inductance, la première et la deuxième inductance étant disposées sur la surface de réception de manière à ce qu’il existe au moins un plan perpendiculaire à la surface de réception coupant chaque inductance entre sa première et sa deuxième borne, la première borne de la première inductance et la première borne de la deuxième inductance étant disposées d’un même premier côté de ce plan et la deuxième borne de la première inductance et la deuxième borne de la deuxième inductance étant disposées d’un même deuxième côté de ce plan, la deuxième borne de la première inductance étant directement connectée électriquement à la deuxième borne de la deuxième inductance. Le positionnement relatif des deux inductances permet de réduire le bruit induit par la traversée par un champ magnétique haute fréquence de ces deux inductances. En effet, ces inductances sont montées en série avec un trajet du courant de la première borne de la première inductance à la deuxième borne de la première inductance, puis jusqu’à la deuxième borne de la deuxième inductance, puis de cette deuxième borne à la première borne de la deuxième inductance. Ce trajet du courant permet que le champ magnétique parasite de la première inductance, causé par la traversée de cette inductance par le champ magnétique haute fréquence, soit proche du champ magnétique parasite de la deuxième inductance, causé par la traversée de cette inductance par le champ magnétique haute fréquence. En conséquence, la valeur de la tension parasite dans la première inductance induite par le champ magnétique parasite de cette première inductance peut avoir une valeur proche de celle de la tension parasite dans la deuxième inductance induite par le champ magnétique parasite de cette deuxième inductance. Ces tensions étant de signe opposé, la somme de ces tensions est faible, voire même nulle. La connexion électrique de la deuxième borne de la première inductance à la deuxième borne de la deuxième inductance est directe signifie qu’il n’y pas de composant autre qu’un pur conducteur électrique tel par exemple qu’un câble électrique, ou une couche électriquement conductrice, ou une piste électriquement conductrice, qui relie ces deuxièmes bornes entre elles. Chaque noyau magnétique peut être réalisé en ferrite ou en poudre de fer ou même en air. La première inductance peut présenter un nombre de spires de conducteur électrique égal au nombre de spires de conducteur électrique de la deuxième inductance. Le premier noyau peut s’étendre selon un premier axe rectiligne et le deuxième noyau s’étendre selon un deuxième axe rectiligne. Au moins un des noyaux, notamment chaque noyau, peut se présenter sous la forme d’une tige. Autrement dit, chaque noyau présente une forme géométrique simple et peut donc être réalisé de manière peu coûteuse tout en ayant une exposition réduite aux bruits haute fréquence. La section de ce noyau, perpendiculairement à son axe longitudinal, peut être quelconque, par exemple circulaire, elliptique, ou polygonale telle que carrée ou rectangulaire. Le premier axe et le deuxième axe peuvent être parallèles. Le choix d’une première inductance structurellement parlant identique à la deuxième inductance et le choix pour ces deux inductances d’un positionnement parallèle peut permettre que les champs magnétiques parasites soient égaux, de sorte que la somme des tensions parasites est nulle. La distance entre le premier axe et le deuxième axe peut être comprise entre 5 mm et 1 cm, voire entre 5 mm et 10 cm. Dans tout ce qui précède, la projection sur la surface de réception de la droite reliant ensemble les premières bornes des deux inductances peut être parallèle à la projection sur cette surface de réception de la droite reliant ensemble les deuxièmes bornes de ces deux inductances. Lorsque ces deux projections sur la surface de réception sont parallèles, elles peuvent être perpendiculaires à la projection sur la surface de réception du premier axe et à la projection sur la surface de réception du deuxième axe. Chacune de la première inductance et de la deuxième inductance est de préférence dépourvue d’un boîtier disposé autour de tout ou partie du bobinage de ladite inductance. Dans tout ce qui précède, l’ensemble peut comprendre au moins un condensateur formant avec la première et la deuxième inductance un filtre du courant de mode différentiel ou un filtre du courant de mode commun. Ce condensateur peut être disposé sur la surface de réception. Le support peut, notamment via la surface de réception, porter d’autres composants électroniques, par exemple un ou plusieurs interrupteurs électroniques dont au moins un est commandable. Ces interrupteurs électroniques peuvent définir un ou plusieurs bras de commutation. Le support peut être une portion d’une carte électronique, par exemple une portion d’une carte de circuit imprimé, la surface de réception étant par exemple une surface d’extrémité de cette portion de carte. L’ensemble peut appartenir à un convertisseur de tension. Il s’agit par exemple d’un convertisseur de tension continue/continue, par exemple entre une tension continue de 12V et une tension continue de 48V, ou encore entre une tension continue de 12V et une tension continue de valeur supérieure à 300V. Un tel convertisseur peut être intégré au réseau de bord d’un véhicule électrique ou hybride. En variante, il peut s’agir d’un onduleur/redresseur, auquel cas la tension continue a par exemple une valeur de 12V ou de 48V ou de valeur supérieure à 300V. Dans tout ce qui précède, chaque interrupteur électronique peut être commandable. Chaque interrupteur commandable peut être un transistor utilisant du nitrure de gallium (GaN) ou du carbure de silicium (SiC) ou du silicium. Le convertisseur de tension peut comprendre plusieurs bras de commutation montés en parallèle, par exemple entre un et six bras de commutation. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’un exemple non limitatif de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel : - représente de façon schématique un ensemble selon un exemple de mise en œuvre de l’invention. Sur cette figure 1 est représenté un ensemble 1 qui comprend un support 2 qui est par exemple une portion de carte de circuit imprimé et qui porte sur une surface de réception une première inductance 3 et une deuxième inductance 4. On constate sur cette figure 1 que la première inductance 3 comprend un noyau 8 se présentant ici sous la forme d’une tige et par exemple réalisé en ferrite ou en poudre de fer tandis que la deuxième inductance 4 comprend un noyau 9 similaire. Chacun de ces noyaux 8 et 9 s’étend ici selon un axe rectiligne et les noyaux 8 et 9 sont disposés sur le support 2 de manière à ce que le premier axe (A1) selon lequel s’étend le premier noyau 8 soit parallèle au deuxième axe (A2) selon lequel s’étend le deuxième noyau 9. La distance entre la projection sur la surface de réception du premier axe (A1) et la projection sur la surface de réception du deuxième axe (A2) est ici comprise entre 5 mm et 1 cm. Chaque inductance 3, 4 comprend par ailleurs des spires de conducteur électrique bobinées autour du noyau respectif entre une première borne et une deuxième borne de ladite inductance. Ainsi, du conducteur électrique est bobiné entre la première borne 20 et la deuxième borne 21 de la première inductance 3 et du conducteur électrique est bobiné entre la première borne 22 et la deuxième borne 23 de la deuxième inductance 4. Dans l’exemple considéré, le nombre de spires de la première inductance 3 est égal au nombre de spires de la deuxième inductance 4. On constate encore qu’aucune de ces inductances ne comprend un boîtier encapsulant tout ou partie du noyau et/ou du bobinage. On a représenté sur la figure 1 un plan (P) perpendiculaire à la surface de réception du support 2 et qui coupe chaque inductance 3, 4 entre ses deux bornes. La première borne 20 de la première inductance 3 et la première borne 23 de la deuxième inductance sont ici disposées d’un même premier côté du plan (P) et la deuxième borne 21 de la première inductance 3 et la deuxième borne 22 de la deuxième inductance 4 sont disposées d’un même deuxième côté du plan (P). On constate dans l’exemple décrit que la deuxième borne 21 de la première inductance 3 est directement connectée électriquement à la deuxième borne 22 de la deuxième inductance 4. La première inductance 3 et la deuxième inductance 4 sont ainsi disposées en série et parcourues par le courant selon le trajet suivant : - entrée par la première borne 20 de la première inductance 3, - parcours dans la première inductance jusqu’à la deuxième borne 21 de la première inductance 3, - sortie de la première inductance 3 par la deuxième borne 21 et parcours jusqu’à l’entrée dans la deuxième inductance 4 par sa deuxième borne 22, - parcours dans la deuxième inductance jusqu’à la première borne 23 de la deuxième inductance 4, - sortie de la deuxième inductance 4 par sa première borne 23. Le courant effectue ainsi un aller-retour du fait du positionnement de ces deux inductances 3 et 4 et de la façon dont elles sont connectées électriquement entre elles. De cette façon, la valeur du champ magnétique parasite B N1 reçu par la première inductance 3 est égale à la valeur du champ magnétique parasite B N2 reçu par la deuxième inductance 4. En conséquence, la valeur de la tension parasite dans la première inductance 3 induite par le champ magnétique B N1 est égale à la valeur de la tension parasite dans la deuxième inductance 4 induite par le champ magnétique B N2 . Ces tensions parasites étant de signe opposé, la somme de ces tensions parasite est nulle, dans l’exemple décrit. On peut ainsi utiliser cette première inductance 3 et cette deuxième inductance 4, disposées et connectées électriquement entre elles comme cela vient d’être décrit, pour réaliser une inductance d’un filtre CEM de convertisseur de tension. L’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit. Ensemble (1) comprenant : - un support (2) définissant une surface de réception de composants électroniques, - une première inductance (3) formée par un premier noyau (8) en un matériau magnétique autour duquel est bobiné un conducteur électrique entre une première (20) et une deuxième borne (21) de la première inductance, et - une deuxième inductance (4) formée par un deuxième noyau (9) en un matériau magnétique autour duquel est bobiné un conducteur électrique entre une première (23) et une deuxième borne (22) de la deuxième inductance (4), la première (3) et la deuxième inductance (4) étant disposées sur la surface de réception de manière à ce qu’il existe au moins un plan (P) perpendiculaire à la surface de réception coupant chaque inductance entre sa première et sa deuxième borne, la première borne (20) de la première inductance (3) et la première borne (23) de la deuxième inductance (4) étant disposées d’un même premier côté de ce plan (P) et la deuxième borne (21) de la première inductance (3) et la deuxième borne (22) de la deuxième inductance (4) étant disposées d’un même deuxième côté de ce plan, la deuxième borne (21) de la première inductance (3) étant directement connectée électriquement à la deuxième borne (22) de la deuxième inductance (4). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la première inductance (3) présente un nombre de spires de conducteur électrique égal au nombre de spires de conducteur électrique de la deuxième inductance (4). Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier noyau (8) s’étend selon un premier axe (A1) rectiligne et le deuxième noyau (9) s’étend selon un deuxième axe (A2) rectiligne. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel le premier axe (A1) et le deuxième axe (A2) sont parallèles. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel la distance entre la projection sur la surface de réception du premier axe (A1) et la projection sur la surface de réception du deuxième axe (A2) est comprise entre 5 mm et 10 cm. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la projection sur la surface de réception de la droite reliant ensemble les premières bornes (20, 23) des deux inductances (3, 4) est parallèle à la projection sur cette surface de réception de la droite reliant ensemble les deuxièmes bornes (21, 22) de ces deux inductances (3, 4). Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un noyau (8, 9) présente une forme de tige. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier noyau (8) et le deuxième noyau (9) sont identiques. Ensemble, comprenant encore au moins un condensateur formant avec la première et la deuxième inductance un filtre du courant de mode différentiel ou un filtre du courant de mode commun. Convertisseur de tension comprenant un ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, le convertisseur étant notamment un convertisseur de courant continu/continu ou un onduleur/redresseur.