Brevet FR3131074A1 — publié le 20230623

Le bras de commutation comporte : - une carte de circuit imprimé (202) ; - deux interrupteurs (HS ; LS) portés par la carte de circuit imprimé (202) et connectés l’un à l’autre et ; - une capacité (C) portée par la carte de circuit imprimé (202) et connectée à l’un des interrupteurs (HS, LS) ; et - des vias (V M , V H ) de dissipation thermique de l’un ou les deux interrupteurs (HS, LS). La carte de circuit imprimé (202) comporte, dans une couche interne (INT1), une piste (G INT1 ; H INT1 ) dite de bouclage présentant des ouvertures (208) de passage des vias de dissipation thermique (V M , V H ), la capacité (C) étant connectée à l’autre parmi l’interrupteur de côté haut (HS) et l’interrupteur de côté bas (LS) par l’intermédiaire de la piste de bouclage (G INT1 ; H INT1 ). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 BRAS DE COMMUTATION UTILISANT UNE CARTE DE CIRCUIT IMPRIMÉ Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un bras de commutation, une alimentation à découpage comportant un tel bras de commutation et un engin de mobilité comportant une telle alimentation à découpage. Arrière-plan technologique Il est connu d’utiliser un bras de commutation du type comportant : une carte de circuit imprimé comportant une couche supérieure présentant une face externe supérieure, la carte de circuit imprimé présentant en outre une face externe inférieure à l’opposé de la face externe supérieure ; un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, tous les deux portés par la face externe supérieure de la carte de circuit imprimé et connectés l’un à l’autre par une piste dite milieu de la couche supérieure ; une capacité portée par la face externe supérieure de la carte de circuit imprimé et connectée à l’un parmi l’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas par une piste dite de capacité de la couche supérieure ; et des vias de dissipation thermique de l’interrupteur de côté haut et/ou de l’interrupteur de côté bas s’étendant depuis la face externe supérieure jusqu’à la face externe inférieure. Les vias de dissipation thermique permettent d’acheminer la chaleur jusqu’à la face inférieure de la carte de circuit imprimé, où elle peut être facilement dissipée par un dissipateur de chaleur. Pour diminuer les distances entre l’interrupteur de côté haut, l’interrupteur de côté bas et la capacité, il est connu de les aligner et de prévoir, dans la couche supérieure, une piste de bouclage connectant la capacité à l’autre parmi l’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas. Cette piste de bouclage est réalisée la plus courte possible afin de limiter la surface de la boucle, et donc l’inductance parasite en résultant. En effet, cette inductance parasite peut entraîner des surtensions importantes lors de l’ouverture de l’interrupteur de côté haut et de l’interrupteur de côté bas et augmenter ainsi l’énergie perdue lors de la commutation. Il peut ainsi être souhaité de prévoir un bras de commutation présentant une faible inductance parasite de boucle. Il est donc proposé un bras de commutation du type précité, caractérisé en ce que la carte de circuit imprimé comporte en outre une couche interne dite de bouclage comportant une piste dite de bouclage présentant des ouvertures de passage des vias de dissipation thermique, la capacité étant connectée à l’autre parmi l’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas par l’intermédiaire de la piste de bouclage de la couche interne de bouclage. Ainsi, en utilisant une couche interne de la carte de circuit imprimé pour la connexion de bouclage, il est possible de placer la connexion de bouclage au plus près de la face supérieure et ainsi d’obtenir une surface de boucle très faire et donc une inductance parasite de boucle très faible, tout en gardant un refroidissement par la face inférieure de la carte de circuit imprimé. L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible. De façon optionnelle, la carte de circuit imprimé comporte plusieurs couches internes qui sont conductrices et qui se succèdent depuis la couche supérieure, la couche interne de bouclage étant la première des couches internes en partant de la couche supérieure. De façon optionnelle également, la carte de circuit imprimé comporte au moins une couche interne dite de doublage comportant, pour au moins une piste de la couche supérieure, une piste de doublage et des vias de doublage connectant la piste considérée de la couche supérieure à la piste de doublage associée. De façon optionnelle également, les vias de dissipation thermique incluent au moins un des vias de doublage. De façon optionnelle également, la couche supérieure de la carte de circuit imprimé comporte une première piste à laquelle l’autre parmi l’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas est connecté et une deuxième piste à laquelle la capacité est connectée, la carte de circuit imprimé comporte des premiers vias dits de bouclage connectant la première piste à la piste de bouclage et des deuxièmes vias dits de bouclage connectant la deuxième piste à la piste de bouclage, et la piste de bouclage comporte des portions conductrices droites s’étendant depuis les premiers vias de bouclage jusqu’aux deuxièmes vias de bouclage. De façon optionnelle également, chaque portion conductrice droite présente une largeur d’au moins 200 µm. De façon optionnelle également, les ouvertures de passage des vias de dissipation thermique sont réparties en rangées parallèles délimitant entre elles la ou les portions conductrices droites. De façon optionnelle également, le bras de commutation comporte en outre un dissipateur de chaleur plaqué contre la face inférieure de la carte de circuit imprimé. Il est également proposé une alimentation à découpage comportant au moins un bras de commutation selon l’invention. Il est également proposé un engin de mobilité comportant une alimentation à découpage selon l’invention. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est un schéma électrique d’une installation électrique dans laquelle l’invention est mise en œuvre, la est une vue en coupe transversale d’éléments d’un bras de commutation de l’installation électrique, utilisant une carte de circuit imprimé multicouche, la est une vue de dessus d’une couche supérieure de la carte de circuit imprimé du bras de commutation de la avec l‘indication en pointillés de l’emprise des composants du bras de commutation, la est une vue de dessus d’une couche interne de bouclage de la carte de circuit imprimé du bras de commutation de la , la est une vue de dessus d’une couche interne de doublage de la carte de circuit imprimé du bras de commutation de la , la est une vue en coupe transversale d’éléments d’un autre bras de commutation pouvant être utilisé dans l’installation électrique, à la place de celui de la , utilisant également une carte de circuit imprimé multicouche, et la est une vue de dessus d’une couche interne de bouclage de la carte de circuit imprimé du bras de commutation de la . Bras de commutation (104 ; 600) comportant : une carte de circuit imprimé (202) comportant une couche supérieure (SUP) présentant une face externe supérieure (204), la carte de circuit imprimé (202) présentant en outre une face externe inférieure (206) à l’opposé de la face externe supérieure (204) ; un interrupteur de côté haut (HS) et un interrupteur de côté bas (LS), tous les deux portés par la face externe supérieure (204) de la carte de circuit imprimé (202) et connectés l’un à l’autre par une piste dite milieu (M SUP ) de la couche supérieure (SUP) ; une capacité (C) portée par la face externe supérieure (204) de la carte de circuit imprimé (202) et connectée à l’un parmi l’interrupteur de côté haut (HS) et l’interrupteur de côté bas (LS) par une piste dite de capacité (H SUP ) de la couche supérieure (SUP) ; et des vias (V M , V H ; V M , V H1 ) de dissipation thermique de l’interrupteur de côté haut (HS) et/ou de l’interrupteur de côté bas (LS) s’étendant depuis la face externe supérieure (204) jusqu’à la face externe inférieure (206) ; caractérisé en ce que la carte de circuit imprimé (202) comporte en outre une couche interne (INT1) dite de bouclage comportant une piste (G INT1 ; H INT1 ) dite de bouclage présentant des ouvertures (208) de passage des vias de dissipation thermique (V M , V H ; V M , V H1 ), la capacité (C) étant connectée à l’autre parmi l’interrupteur de côté haut (HS) et l’interrupteur de côté bas (LS) par l’intermédiaire de la piste de bouclage (G INT1 ; H INT1 ) de la couche interne de bouclage (INT1). Bras de commutation (104 ; 600) selon la revendication 1, dans lequel la carte de circuit imprimé (202) comporte plusieurs couches internes (INT1, INT2) qui sont conductrices et qui se succèdent depuis la couche supérieure (SUP), la couche interne de bouclage (INT1) étant la première des couches internes (INT1, INT2) en partant de la couche supérieure (SUP). Bras de commutation (104 ; 600) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la carte de circuit imprimé (202) comporte au moins une couche interne dite de doublage (INT2) comportant, pour au moins une piste (M SUP , H SUP ; H1 SUP , H2 SUP ) de la couche supérieure (SUP), une piste de doublage (M INT2 , H INT2 ; H1 INT2 , H2 INT2 ) et des vias de doublage (V M , V H ; V H1 , V H2 ) connectant la piste (M SUP , H SUP ; H1 SUP , H2 SUP ) considérée de la couche supérieure (SUP) à la piste de doublage (M INT2 , H INT2 ; H1 INT2 , H2 INT2 ) associée. Bras de commutation (104 ; 600) selon la revendication 3, dans lequel les vias de dissipation thermique (V M , V H ; V M , V H1 ) incluent au moins un des vias de doublage (V M , V H ; V M , V H1 ). Bras de commutation (104 ; 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la couche supérieure (SUP) de la carte de circuit imprimé (202) comporte une première piste (G1 SUP ; H1 SUP ) à laquelle l’autre parmi l’interrupteur de côté haut (HS) et l’interrupteur de côté bas (LS) est connecté et une deuxième piste (G2 SUP ; H2 SUP ) à laquelle la capacité (C) est connectée, dans lequel la carte de circuit imprimé (202) comporte des premiers vias dits de bouclage (V G1 ; V H1 ) connectant la première piste (G1 SUP ; H1 SUP ) à la piste de bouclage (G INT1 ; H INT1 ) et des deuxièmes vias dits de bouclage (V G2 ; V H2 ) connectant la deuxième piste (G2 SUP ; H2 SUP ) à la piste de bouclage (G INT1 ; H INT1 ), et dans lequel la piste de bouclage (G INT1 ; H INT1 ) comporte des portions conductrices droites (402) s’étendant depuis les premiers vias de bouclage (V G1 ; V H1 ) jusqu’aux deuxièmes vias de bouclage (V G2 ; V H2 ). Bras de commutation (104 ; 600) selon la revendication 5, dans lequel chaque portion conductrice droite (402) présente une largeur d’au moins 200 µm. Bras de commutation (104 ; 600) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les ouvertures (208) de passage des vias de dissipation thermique (V M , V H ; V M , V H1 ) sont réparties en rangées parallèles délimitant entre elles la ou les portions conductrices droites (402). Bras de commutation (104 ; 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comportant en outre un dissipateur de chaleur (210) plaqué contre la face inférieure (206) de la carte de circuit imprimé (202). Alimentation à découpage comportant au moins un bras de commutation (104 ; 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Engin de mobilité comportant une alimentation à découpage selon la revendication 9.