Brevet FR3163203A1 — publié le 20251212

------ Dispositif de commutation intégrant un mécanisme de protection aux dégradations de contacts L’invention concerne un dispositif de commutation (1), comprenant une entrée (E), une sortie (S), N éléments à résistance variable (R), et N+1 commutateurs primaires (P1, P2), les N éléments à résistance variable (R) et les N+1 commutateurs primaires (P1, P2) étant connectés en série pour former une chaîne avec, pour tout maillon de la chaîne comprenant un élément à résistance variable (R) connecté en série en amont avec un commutateur primaire amont (P1) et en série en aval avec un commutateur primaire aval (P2), un commutateur secondaire amont (S1) connecté en parallèle entre l’entrée du commutateur primaire amont (P1) et la sortie de l’élément à résistance variable (R), et un commutateur secondaire aval (S2) connecté en parallèle entre l’entrée de l’élément à résistance variable (R) et la sortie du commutateur primaire aval (P2), le dispositif de commutation comprenant en outre un dispositif de commande (C). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1 Dispositif de commutation intégrant un mécanisme de protection aux dégradations de contacts La présente invention concerne le domaine des systèmes microélectromécaniques, désignés par l’acronyme MEMS, et porte plus particulièrement sur un dispositif de commutation à commutateurs MEMS intégrant un mécanisme de protection aux dégradations de contacts. Le commutateur est une fonction de base en électronique qui permet d’isoler/bloquer ou de faire passer du courant électrique pour assurer les fonctionnalités d’un appareil. C’est par exemple un commutateur qui permet aux essuie-glaces d’une voiture de balayer toutes les secondes ou à un téléphone portable de passer en mode Bluetooth®. Ils se retrouvent partout (appareils électroménagers, avions, satellites, ascenseurs, prises électriques, ampoules …). Parmi les technologies de commutateur disponibles, les relais électromécaniques qui existent depuis près de deux siècles occupent toujours une part significative du marché mondial. En effet, contrairement à son unique alternative (le semi-conducteur), le relais électromécanique est souvent moins cher. Il est également bidirectionnel et présente une isolation galvanique dans son état bloqué et de faibles niveaux d’échauffement à l’état passant. Il est donc à ce jour difficile à remplacer malgré les compromis que doivent accepter les systémiers sur son encombrement, son poids, sa lenteur et la consommation d’énergie significative de son système d’activation. Un dispositif de commutation à MEMS est capable de conserver les avantages du relais électromécanique (bidirectionnalité, isolation galvanique, faible échauffement à l’état passant) tout en permettant un niveau d’intégration comparable aux semi-conducteurs, une commutation 1000 fois plus rapide, et une consommation d’énergie proche de 0. C’est une technologie potentiellement très peu coûteuse à fabriquer puisqu’elle utilise des procédés de fabrication semi-conducteurs d’ancienne génération (ne nécessitant pas de nœuds avancés). Les dispositifs de commutation à MEMS selon la présente invention peuvent être tous types de commutateur permettant, selon son état, de bloquer ou véhiculer un signal électrique ou électronique, quels que soient sa forme d’onde, sa fréquence, son niveau de puissance. Ceci peut être par exemple, sans limitations : - un commutateur électrique (aussi appelé télérupteur ou contacteur électrique) permettant le routage de signaux continus (CC) ou alternatifs (CA) d’un appareil ou d’un réseau électrique (12-5000 V, 1-200 A, DC-50 Hz) ; - un disjoncteur permettant de couper l’alimentation d’une installation au moment d’une surcharge ou d’un court-circuit électrique ; - un commutateur électronique permettant le contrôle de signaux digitaux de faible puissance (5 V, 0,5 A) ; - un commutateur radiofréquences (RF) de type ohmique ou capacitif permettant de réaliser des opérations de commutation sur une impédance 50 Ohms ou 75 Ohms sur des signaux pouvant atteindre jusqu’à 200 GHz. La brique élémentaire des dispositifs de commutation à MEMS sont des commutateurs MEMS. Le commutateur MEMS comprend généralement un élément déformable (en tout ou partie métallique ou semi-conducteur) suspendu en vis-à-vis d’un substrat (en tout ou partie isolant ou semi-conducteur) et solidaire du substrat au moyen d’au moins un ancrage. Il peut s’agir par exemple d’une poutre (en anglais cantilever beam ou plus simplement beam ou parfois par raccourci cantilever) ou d’une membrane, qui doit pouvoir être déformable entre deux états : un premier état dans lequel un contact électrique est réalisé par l’élément déformable entre une ligne d’entrée de signal et une ligne de sortie de signal du commutateur MEMS (état passant ou état « ON »), et un deuxième état dans lequel une isolation électrique est réalisée par l’élément déformable entre la ligne d’entrée de signal et la ligne de sortie de signal du commutateur MEMS (état bloqué ou état « OFF »). Selon le niveau de puissance requis par l’application, le dispositif de commutation à MEMS peut être constitué de plusieurs commutateurs MEMS disposés en série (pour une meilleure tenue en tension à l’état OFF) et/ou en parallèle (pour une meilleure tenue en courant à l’état ON). Il est par exemple aujourd’hui possible de concevoir des dispositifs de commutation à MEMS capables de véhiculer plusieurs dizaines d’ampères à l’état ON et de bloquer plusieurs centaines de volts à l’état OFF. Cette technologie serait donc en théorie capable de commuter des niveaux de puissance supérieurs à 1kW. Cependant, la zone de contact de chaque commutateur MEMS du dispositif se dégrade au moment du transitoire de commutation (passage de l’état ON à l’état OFF ou de l’état OFF à l’état ON) pour des niveaux de puissance bien inférieurs. Ce phénomène, qui réduit la fiabilité du dispositif de commutation dans son ensemble, est principalement lié à la tension présente aux bornes des contacts de chaque commutateur MEMS qui doit rester suffisamment basse au moment du transitoire pour éviter : - des phénomènes d’émissions de champ lorsque les contacts sont très proches, - des échauffements par effet Joule importants lorsque les contacts se touchent à peine. Le document Hot switching damage mechanisms in MEMS contacts − evidence and understanding (Mécanismes d'endommagement par commutation à chaud dans les contacts MEMS - preuves et compréhension), Basu & al., Journal of Micromechanics and Microengineering, Volume 24, Issue 10, octobre 2014, décrit de tels mécanismes d’endommagement. Pour surmonter ces problèmes de dégradation, il serait en théorie possible de disposer un nombre important de commutateurs MEMS en série et en parallèle. Cette solution présente cependant l’inconvénient de devoir prévoir une parfaite synchronisation de la fermeture des commutateurs, impossible à obtenir dans la réalité. C’est la raison pour laquelle l’état de l’art actuel (demandes de brevets européens EP3654358A1, EP1681694A1, EP2485232A1, demande de brevet américain US2019172672A1, demande de brevet français FR3067165 et brevet américain US7864491) présente des dispositifs hybrides à base de semi-conducteurs et de commutateurs MEMS permettant de faire chuter la tension aux bornes de chaque contact à un niveau acceptable au moment du transitoire de commutation. Toutefois, ces solutions ne s’avèrent pas satisfaisantes pour au moins une des raisons suivantes : - elles sont trop coûteuses : elles nécessitent l’utilisation de composants semi-conducteurs de dernière génération (GaN, SiC) pour tenir le niveau de tension requis par l’application ; - elles ne sont pas symétriques et bidirectionnelles : elles ne permettent pas de supporter à la fois des signaux continus et alternatifs et leurs performances dépendent du sens dans lequel est positionnée la protection ; - elles dégradent les performances du commutateur MEMS et rendent la solution non-attractive : elles augmentent les échauffements à l’état ON et/ou elles ne permettent plus une isolation galvanique et/ou elles augmentent la sensibilité du commutateur à la température. La Demanderesse a donc cherché à résoudre les inconvénients de l’état de la technique en proposant une solution conçue pour que l’architecture de protection soit beaucoup moins dépendante des contraintes électriques liées à l’application. La solution proposée permet en effet de descendre les contraintes en tension supportées par le circuit de protection à l’état OFF. De plus, la solution proposée permet de gérer des signaux AC et DC pour une même architecture, et est donc standard. Elle est avantageusement symétrique et ses performances ne dépendent pas du sens dans lequel est disposée la protection. En outre, elle évite au circuit de protection d’impacter négativement la résistance du dispositif à l’état passant. La solution proposée est également capable de garantir une isolation galvanique, à savoir aucun point de contact électrique entre l’entrée et la sortie. Enfin, le dispositif de protection n’impacte pas la sensibilité du commutateur en température. La présente invention a donc pour objet un dispositif de commutation, caractérisé par le fait qu’il comprend une entrée, une sortie, N éléments à résistance variable, N étant un entier naturel supérieur ou égal 1, et N+1 commutateurs primaires à systèmes microélectromécaniques, MEMS, les N éléments à résistance variable et les N+1 commutateurs primaires étant connectés en série pour former une chaîne avec un élément à résistance variable entre deux commutateurs primaires et un commutateur primaire à chaque extrémité connecté respectivement à l’entrée et à la sortie du dispositif de commutation, avec, pour tout maillon de la chaîne comprenant un élément à résistance variable connecté en série en amont avec un commutateur primaire amont et en série en aval avec un commutateur primaire aval, un commutateur MEMS secondaire amont connecté en parallèle entre l’entrée du commutateur primaire amont et la sortie de l’élément à résistance variable, et un commutateur MEMS secondaire aval connecté en parallèle entre l’entrée de l’élément à résistance variable et la sortie du commutateur primaire aval, le dispositif de commutation comprenant en outre un dispositif de commande configuré pour commander les commutateurs primaires, les commutateurs secondaires et le ou les éléments à résistance variable de telle sorte que : - pour faire passer le dispositif de commutation de l’état ouvert à l’état fermé, le ou les éléments à résistance variable étant à leur état de résistance maximale, le dispositif de commande ferme les commutateurs primaires, fait passer le ou les éléments à résistance variable de leur état de résistance maximale à leur état de résistance minimale, puis ferme les commutateurs secondaires, et - pour faire passer le dispositif de commutation de l’état fermé à l’état ouvert, le ou les éléments à résistance variable étant à leur état de résistance minimale, le dispositif de commande ouvre les commutateurs secondaires, fait passer le ou les éléments à résistance variable de leur état de résistance minimale à leur état de résistance maximale, puis ouvre les commutateurs primaires. Ainsi, la résistance variable protège la dégradation : - des commutateurs MEMS primaires en présentant une impédance élevée en série qui va réduire les phénomènes d’émission de champ lorsque les contacts sont proches (voir la thèse An Experimental Investigation of Hot Switching Contact Damage in RF MEMS Switches (Étude expérimentale des dommages causés par les contacts de commutation à chaud dans les commutateurs MEMS RF), A. Basu, 2013, disponible à l’adresse https://repository.library.northeastern.edu/files/neu:1425) et faire chuter la tension lorsque les contacts se touchent ; - des commutateurs MEMS secondaires en présentant une impédance basse en parallèle qui va faire chuter la tension avant que les contacts ne soient proches puis se touchent. Aussi, la configuration de ce nouveau dispositif de commutation offre un certain nombre de bénéfices : - la résistance variable de protection présente avantageusement une tension nulle à ses bornes lorsque le dispositif de commutation est à l’état OFF ou à l’état ON. Ceci signifie en particulier que : - le système de protection n’impacte pas les performances d’isolation du dispositif de commutation lorsqu’il est à l’état OFF, - le système de protection n’impacte pas la résistance Ron du dispositif à l’état ON et donc n’engendre pas d’échauffement supplémentaire du dispositif de commutation, - le système de protection, même s’il est sensible à la température, n'affecte pas la sensibilité thermique du dispositif de commutation lorsqu'il est en position ON ou OFF. Ainsi, la résistance variable est uniquement susceptible de supporter un peu de puissance pendant le transitoire de commutation du dispositif. Le concepteur aura alors la possibilité de choisir des technologies de résistances variables bas coûts pour la réalisation du dispositif. Egalement, le dispositif de commutation peut fonctionner de manière bidirectionnelle, et ce même lorsque la résistance variable de protection utilise une technologie monodirectionnelle, ce qui rend le dispositif de commutation simple, standard et adaptable à des applications DC ou AC. Enfin, il n’y a aucune connexion électrique entre l’entrée et la sortie du dispositif de commutation à l’état OFF, ce qui offre la possibilité de conserver une isolation galvanique lorsque l’application le requiert. Il est bien entendu que, pour deux maillons consécutifs, le commutateur primaire aval d’un maillon correspond au commutateur primaire amont du maillon suivant, dans le sens allant de l’entrée vers la sortie du dispositif de commutation. Le dispositif de commande peut intégrer, sans limitations, un ou plusieurs commutateurs (comme par exemple des photodiodes, MOSFETs), un ou plusieurs convertisseurs de tension (comme par exemple une pompe de charge), un ou plusieurs circuits de pilotage (en anglais circuit driver), un ou plusieurs circuits logiques programmables (comme par exemple un microcontrôleur). De préférence, le rapport entre la valeur de résistance maximale et la valeur de résistance minimale du ou des éléments à résistance variable est supérieur à 10 3 , avantageusement supérieur à 10 5 , de préférence supérieur à 10 7 , de façon davantage préférée supérieur à 10 9 . Selon un mode de réalisation, les commutateurs primaires MEMS sont avantageusement identiques. Selon un mode de réalisation, les commutateurs secondaires MEMS sont avantageusement identiques. Selon un mode de réalisation, les commutateurs primaires MEMS et les commutateurs secondaires MEMS sont avantageusement identiques. Une solution symétrique est ainsi proposée. Selon un mode de réalisation, le dispositif de commande est en outre configuré pour faire passer le ou les éléments à résistance variable à leur état de résistance maximale après fermeture des commutateurs secondaires lors de la fermeture du dispositif de commutation et faire passer le ou les éléments à résistance variable à leur état de résistance minimale avant l’ouverture des commutateurs secondaires lors de l’ouverture du dispositif de commutation. Le comportement du dispositif de commutation à l’état passant est ainsi amélioré par le fait que la consommation électrique du ou des éléments à résistance variable est rendue minimale. Selon un mode de réalisation, une résistance de valeur R est connectée en parallèle de chaque commutateur primaire. La sensibilité du dispositif de commutation à l’état ouvert est ainsi réduite, la tension étant répartie uniformément aux bornes des différents commutateurs. Selon un mode de réalisation, une résistance de valeur R est connectée en parallèle de chaque commutateur secondaire. La sensibilité du dispositif de commutation à l’état ouvert est ainsi réduite, la tension étant répartie uniformément aux bornes des différents commutateurs. Selon un mode de réalisation, la chaîne comprend P maillons, P étant un entier naturel supérieur ou égal à 2, et pour un maillon i, i étant un entier naturel compris entre 1 et P, chaque commutateur secondaire amont comprend P-i commutateurs secondaires redondants connectés en parallèle, et chaque commutateur secondaire aval comprend i-1 commutateurs secondaires redondants connectés en parallèle, pour former une matrice ayant P+1 lignes et P+1 colonnes, chaque élément de la matrice étant constitué par un commutateur. Selon un mode de réalisation, les commutateurs sur une ligne de la matrice étant connectés en série, les lignes de la matrice étant connectées en parallèle entre l’entrée et la sortie du dispositif de commutation, l’entrée des commutateurs de la première colonne étant par conséquent connectée à l’entrée du dispositif de commutation et la sortie des commutateurs de la dernière colonne étant connectée à la sortie du dispositif de commutation, la sortie du commutateur de la ligne i et de la colonne j, avec i étant un entier naturel compris entre 1 et P, j étant un entier naturel compris entre 1 et P, étant connectée à l’entrée du commutateur de la ligne i+1 et de la colonne j+1 par l’un parmi un fil et l’un des N éléments à résistance variable. Selon un mode de réalisation, une résistance de valeur R est connectée en parallèle à chaque extrémité de la colonne de la matrice. Selon un mode de réalisation, chaque commutateur primaire est constitué par un ou plusieurs commutateurs identiques montés en série et/ou en parallèle et commandés simultanément. Selon un mode de réalisation, chaque commutateur secondaire est constitué par un ou plusieurs commutateurs identiques montés en série et/ou en parallèle et commandés simultanément. Selon un mode de réalisation, le dispositif de commande est l’un parmi une matrice prédiffusée programmable (FPGA) et un circuit intégré à application spécifique (ASIC). Selon un mode de réalisation, chaque élément à résistance variable est un ou plusieurs parmi un transistor à effet de champ, notamment de type MOSFET, un transistor, un phototransistor, un transistor IGBT, un transistor bipolaire, un transistor HEMT, une diode, une diode transil, un triac, un thyristor, un capteur résistif, un matériau à changement de phase. Selon un mode de réalisation, les commutateurs primaires, les commutateurs secondaires, le dispositif de commande et le ou les éléments à résistance variable sont sur une même puce ou sont répartis sur deux puces ou plus. Ainsi, le dispositif de commutation peut être réparti en : - une puce monolithique intégrant le dispositif de commande, les circuits MEMS et les éléments à résistance variable, - deux puces : une puce portant les circuits MEMS et les éléments à résistance variable et une puce portant un ASIC de commande, - trois puces : une puce portant les circuits MEMS, une puce portant les éléments à résistance variable et une puce portant un ASIC de commande. - une carte de circuits imprimés sur laquelle sont connectés un ensemble de puces dont la puce portant les circuits MEMS, les puces portant les éléments à résistance variable, les puces nécessaires au contrôle. Le dispositif de commutation selon l’invention peut être encapsulé dans un SiP (acronyme de l’anglais System in Package signifiant système en boîtier) ou un SoC (acronyme de l’anglais System on Chip signifiant système sur puce) ou dans un boîtier électronique (QFN, DIN, SOT…). Lorsqu’il y a plusieurs éléments, ils peuvent être reliés entre eux par des fils de soudure (wirebonding) ou par l’intermédiaire de la carte de circuits imprimés sur laquelle ils sont reportés. Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, des modes de réalisation particuliers, indiqués à titre illustratif et non limitatif, vont maintenant être décrits, en liaison avec les dessins annexés. Sur ces dessins : FIG. 1 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 1 est une vue schématique du fonctionnement du dispositif de commutation de la FIG. 1 selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 1 est une vue schématique analogue à la FIG. 1 pour un fonctionnement en mode AC ; FIG. 2 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 3 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 4 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 5 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 6 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon un sixième mode de réalisation de la présente invention ; FIG. 7 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon la présente invention avec son dispositif de commande ; FIG. 8 représente les chronogrammes des signaux émis par le dispositif de commande du dispositif de commutation de la FIG. 7 ; FIG. 9 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon la présente invention mis en œuvre sur deux puces ; FIG. 10 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon la présente invention mis en œuvre sur une puce ; et FIG. 11 est une vue schématique d’un dispositif de commutation selon la présente invention mis en œuvre sur quatre puces. Si l’on se réfère à la FIG. 1 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 1 selon la présente invention. Le dispositif de commutation 1 comprend un commutateur MEMS primaire P1, dit commutateur MEMS primaire amont, en série avec un élément à résistance R variable, lui-même en série avec un autre commutateur MEMS primaire P2, dit commutateur MEMS primaire aval. Un commutateur MEMS secondaire S1, dit commutateur MEMS secondaire amont, est branché en parallèle entre l’entrée du commutateur MEMS primaire P1 et la sortie de l’élément à résistance variable R, tandis qu’un autre commutateur MEMS secondaire S2, dit commutateur MEMS secondaire aval, est branché en parallèle entre l’entrée de l’élément à résistance variable R et la sortie du commutateur MEMS primaire P2. L’entrée E du dispositif de commutation 1 est située à gauche et correspond à l’entrée du commutateur MEMS primaire P1, la sortie S du dispositif de commutation 1 étant située à droite et correspondant à la sortie du commutateur MEMS primaire P2. Il est à noter que, comme d’ailleurs dans tous les modes de réalisations, le dispositif de commutation 1 est symétrique. L’entrée E et la sortie S sont donc interchangeables. La FIG. 1 montre deux représentations schématiques équivalentes du dispositif de commutation 1, la représentation de gauche montrant un motif ou maillon comprenant les deux commutateurs MEMS primaires P1 et P2 en série avec l’élément à résistance variable R. Le dispositif de commande du dispositif de commutation 1, non représenté sur ces premières figures pour ne pas alourdir le dessin, sera décrit en détail avec les Figures 9 à 11 et commande les commutateurs MEMS primaires et secondaires P1, P2, S1 et S2 et l’élément à résistance variable R. Si l’on se réfère maintenant à la FIG. 1 , on peut voir que l’on a représenté le fonctionnement d’un dispositif de commutation 1 selon la présente invention, sur la base du mode de réalisation de la FIG. 1 . L’état ouvert (OFF) du dispositif de commutation 1 est représenté à gauche de la FIG. 1 , et correspond à l’état dans lequel l’ensemble des commutateurs MEMS primaires et secondaires P1, P2, S1 et S2 sont ouverts et l’élément à résistance variable R a une valeur de résistance maximale. On peut voir que, dans cet état ouvert du dispositif de commutation 1 selon l’invention, l’isolation galvanique est préservée entre l’entrée E et la sortie S puisqu’il n’y a pas de point de contact électrique entre l’entrée E et la sortie S du dispositif de commutation 1. Par ailleurs, à l’état OFF, la résistance variable dispose avantageusement d’une tension nulle à ses bornes. De ce fait, elle n’impacte pas les performances et la sensibilité en température du dispositif de commutation 1. Pour passer à l’état fermé (ON) du dispositif de commutation 1, on passe d’abord par un état transitoire A dans lequel, l’élément à résistance variable R restant à sa valeur de résistance maximale, les commutateurs MEMS primaires P1 et P2 sont fermés. Comme l’élément à résistance variable R est à sa valeur de résistance maximale, les phénomènes d’émission de champ intervenant au moment du rapprochement des contacts des commutateurs primaires sont donc réduits. De même, l’augmentation de température par effet Joule intervenant lors du contact des commutateurs MEMS primaires P1 et P2 est rendue minimale. Une fois les commutateurs MEMS primaires P1 et P2 fermés, on fait passer dans un état transitoire B l’élément à résistance variable R à sa valeur de résistance minimale. Le passage de l’élément à résistance variable R à sa valeur de résistance minimale fait passer le courant entre l’entrée E et la sortie S du dispositif de commutation 1 par les deux commutateurs MEMS primaires P1 et P2. Une fois que le courant circule, les deux commutateurs MEMS secondaires S1 et S2 peuvent être fermés. Comme le courant circule déjà, la tension entre l’entrée E et la sortie S du dispositif de commutation 1 est faible, et les risques d’émission de champ ou d’échauffement par effet Joule à la fermeture des commutateurs MEMS secondaires S1 et S2 sont rendus minimaux. Une fois les commutateurs MEMS secondaires S1 et S2 fermés, le dispositif de commutation 1 est dans son état fermé (ON). Afin de rendre minimale la consommation du dispositif de commutation 1 à l’état fermé, il est possible de passer dans un état optionnel (ON (option)) dans lequel on fait passer l’élément à résistance variable R à sa valeur de résistance maximale. Par ailleurs, à l’état ON ou ON (option), la résistance variable R dispose avantageusement d’une tension nulle à ses bornes. De ce fait, elle n’impacte pas les performances et la sensibilité en température du dispositif de commutation 1. On passe de l’état fermé à l’état ouvert en réalisant les étapes dans l’autre sens. Si on se trouve dans l’état ON (option), on passe d’abord à l’état ON en faisant passer l’élément à résistance variable R à sa valeur de résistance minimale. Si on se trouve déjà dans l’état ON, alors on passe par l’état transitoire B, l’état transitoire A et l’état OFF. La FIG. 1 représente le fonctionnement du dispositif de commutation dans le mode courant alternatif (AC). Dans le cas où l’élément à résistance variable R est unilatéral (c’est-à-dire ne peut faire passer que des signaux DC positifs par exemple, comme un MOSFET), et si le dispositif de commutation 1 véhicule des signaux AC, l’opération de commutation devra s’opérer lorsque le courant ou la tension va dans le sens que peut supporter l’élément à résistance variable R. Le sens du courant ou de la tension peut être repéré par le dispositif de commande du dispositif de commutation 1 qui peut ordonner de commuter lorsque le courant/la tension est dans le bon sens. A l’état OFF, l’élément à résistance variable R ne voit pas la tension de l’entrée E. Il n’y a que dans l’état transitoire A que l’élément à résistance variable R voit cette valeur. Ainsi, pour des signaux AC, le dispositif de commande peut détecter la forme d’onde du signal électrique et décider de commuter lorsque la tension, respectivement le courant, est proche de 0 V, respectivement 0 A. Ceci permet d’utiliser des architectures d’élément à résistance variable R à bas coût qui n’ont pas besoin de tenir des tensions élevées. Ainsi, le fonctionnement est identique à celui décrit en liaison avec la FIG. 1 , sauf que la commutation des commutateurs MEMS primaires et secondaires P1, P2, S1, S2 se fait autour de la valeur de 0 V (commutation à 0V, correspondant à l’acronyme anglais ZVS pour Zero Voltage Switching). Par la suite, on désignera les états des dispositifs de commutation en rapport avec les états ON, OFF, état transitoire A, état transitoire B, ON (option) en référence aux états décrits aux Figures 1A et 1B, à savoir : - état OFF : tous les commutateurs MEMS primaires et secondaires ouverts, élément(s) à résistance variable à leur valeur de résistance maximale ; - état transitoire A : tous les commutateurs MEMS primaires fermés, commutateurs MEMS secondaires ouverts, élément(s) à résistance variable à leur valeur de résistance maximale ; - état transitoire B : tous les commutateurs MEMS primaires fermés, commutateurs MEMS secondaires ouverts, élément(s) à résistance variable à leur valeur de résistance minimale ; - état ON : tous les commutateurs MEMS primaires et secondaires fermés, élément(s) à résistance variable à leur valeur de résistance minimale ; - état ON (option) : tous les commutateurs MEMS primaires et secondaires fermés, élément(s) à résistance variable à leur valeur de résistance maximale. Si l’on se réfère maintenant à la FIG. 2 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 20 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention dans son état OFF (ouvert). La structure est globalement identique à celle du dispositif de commutation 1 selon le premier mode de réalisation, à l’exception du fait que des résistances, respectivement RP1 et RP2, sont mises en parallèle des commutateurs MEMS primaires, respectivement P1 et P2, et des résistances, respectivement RS1 et RS2, sont mises en parallèle des commutateurs MEMS secondaires, respectivement S1 et S2. Ce mode de réalisation concerne des applications ne nécessitant pas d’isolation galvanique. Il présente l’avantage de garantir une répartition uniforme de la tension sur l’ensemble des commutateurs MEMS du dispositif à l’état OFF, même en présence de distances de séparation de contact non uniformes entre les commutateurs MEMS. Dans cette configuration, les résistances RP1, RP2, RS1 et RS2 ont des valeurs identiques au moins 10 fois supérieures à la résistance du dispositif de commutation 20 à l’état OFF. Dans le mode de réalisation représenté, la moitié de la tension à l’état OFF est supportée aux bornes de chacune des résistances RP1, RP2, RS1 et RS2. Ce mode de réalisation montre qu’il est également possible, en ajoutant des résistances RP1, RP2, RS1 et RS2 correctement dimensionnées, de maintenir une tension nulle aux bornes de la résistance variable de protection R lorsque le dispositif de commutation 20 est à l’état OFF. Hormis l’isolation galvanique, ce mode de réalisation bénéficie donc des avantages de l’invention (tension nulle à l’état OFF et ON sur la résistance variable, bidirectionnalité). Le fonctionnement du dispositif de commutation 20 de ce deuxième mode de réalisation est sinon identique à celui du premier mode, que ce soit en mode continu ( FIG. 1 ) ou en mode alternatif ( FIG. 1 ), et ne sera donc pas décrit à nouveau. Si l’on se réfère maintenant à la FIG. 3 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 30 selon un troisième mode de réalisation de l’invention dans son état OFF (ouvert). Dans ce troisième mode de réalisation, par rapport au premier mode de réalisation, un commutateur MEMS primaire P3 est mis en parallèle du commutateur MEMS primaire P1, un commutateur MEMS primaire P4 est mis en parallèle du commutateur MEMS primaire P2, un commutateur MEMS secondaire S3 est mis en parallèle du commutateur MEMS secondaire S1, et un commutateur MEMS secondaire S4 est mis en parallèle du commutateur MEMS secondaire S2. Les commutateurs MEMS primaires P1, P2, P3 et P4 ont un fonctionnement synchronisé, tandis que les commutateurs MEMS secondaires S1, S2, S3 et S4 ont également un fonctionnement synchronisé. Par fonctionnement synchronisé, on entend que les commutateurs MEMS considérés sont commandés pour s’ouvrir ou se fermer simultanément. Ce troisième mode de réalisation présente les mêmes avantages que le dispositif en FIG. 1 (isolation galvanique, tension nulle à l’état OFF et ON sur la résistance variable, bidirectionnalité). En outre, du fait que le courant est réparti entre davantage de commutateurs MEMS à l’état ON, ce dispositif de commutation 30 selon ce troisième mode de réalisation présente une résistance globale du dispositif (Ron) inférieure et une meilleure tenue en courant. Le fonctionnement du dispositif de commutation 30 de ce troisième mode de réalisation est sinon identique à celui du premier mode, que ce soit en mode continu ( FIG. 1 ) ou en mode alternatif ( FIG. 1 ), et ne sera donc pas décrit à nouveau. Si l’on se réfère maintenant à la FIG. 4 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 40 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention dans son état OFF (ouvert). Ce quatrième mode de réalisation est analogue au troisième mode de réalisation, à l’exception du fait que chaque commutateur MEMS du troisième mode de réalisation est remplacé par deux commutateurs MEMS de même type en série. Ainsi, les commutateurs MEMS primaires, respectivement P1, P2, P3 et P4, du dispositif de commutation 30 du troisième mode de réalisation sont remplacés dans ce quatrième mode de réalisation par deux commutateurs primaires en série, respectivement P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b et P4a, P4b. De même, les commutateurs MEMS secondaires, respectivement S1, S2, S3 et S4, du dispositif de commutation 30 du troisième mode de réalisation sont remplacés dans ce quatrième mode de réalisation par deux commutateurs secondaires en série, respectivement S1a, S1b, S2a, S2b, S3a, S3b et S4a, S4b. On obtient ainsi une tension correspondant au quart de la tension à l’état OFF du dispositif de commutation 40 aux bornes de chacun des commutateurs, ce qui permet d’obtenir une meilleure tenue à la tension à l’état OFF. Le fonctionnement du dispositif de commutation 40 de ce quatrième mode de réalisation est sinon identique à celui du premier mode, que ce soit en mode continu ( FIG. 1 ) ou en mode alternatif ( FIG. 1 ), et ne sera donc pas décrit à nouveau. Si l’on se réfère maintenant à la FIG. 5 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 50 selon un cinquième mode de réalisation de l’invention dans son état transitoire A (en référence aux Figures 1A et 1B du premier mode de réalisation). Le dispositif de commutation 50 selon ce cinquième mode de réalisation a une structure matricielle, avec une première colonne comportant, depuis le haut vers le bas, deux commutateurs MEMS primaires P1 et P2 en parallèle, puis quatre commutateurs MEMS secondaires S1, S4, S5 et S6 en parallèle. La deuxième colonne comprend deux commutateurs MEMS secondaires S2 et S9 en parallèle, puis deux commutateurs MEMS primaires P2 et P5 en parallèle, puis deux commutateurs MEMS secondaires S7 et S8 en parallèle. La troisième colonne comprend quatre commutateurs MEMS secondaires S11, S10, S3 et S12 en parallèle, puis deux commutateurs MEMS primaires P3 et P6 en parallèle. Deux éléments à résistance variable R sont respectivement branchés entre la sortie du commutateur MEMS primaire P1 et l’entrée du commutateur MEMS primaire P2 et entre la sortie du commutateur MEMS primaire P5 et l’entrée du commutateur MEMS primaire P. Tous les commutateurs MEMS primaires P1 à P6 sont synchronisés et tous les commutateurs MEMS secondaires S1 à S12 sont synchronisés. Le fonctionnement décrit en liaison avec les Figures 1A et 1B pour le premier mode de réalisation est applicable à ce cinquième mode de réalisation : on passe de l’état OFF à l’état transitoire A en fermant tous les commutateurs MEMS primaires et on passe de l’état transitoire B à l’état ON en fermant tous les commutateurs MEMS secondaires. De même, on passe de l’état ON à l’état transitoire B en ouvrant tous les commutateurs MEMS secondaires et on passe de l’état transitoire A à l’état OFF en ouvrant tous les commutateurs MEMS primaires. Les valeurs des éléments à résistance variable R sont commandées également de manière synchronisée. L’avantage de ce cinquième mode de réalisation est que la tension est davantage répartie sur plusieurs résistances variables au moment de la transition, ce qui diminue les contraintes de tenue en tension ou en tension de celles-ci et permet donc de pouvoir utiliser des composants moins chers. Cette configuration diminue également la contrainte en tension sur les commutateurs MEMS au moment de la transition. Si l’on se réfère maintenant à la FIG. 6 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 60 selon un sixième mode de réalisation dans son état OFF. Ce mode de réalisation est identique au cinquième mode de réalisation décrit ci-avant, à l’exception du fait que des résistances R1 sont mises en parallèle en haut et en bas de chaque colonne, plus précisément en parallèle des commutateurs MEMS P4, S9, S11, S6, S8 et P6. De préférence, les résistances R1 ont une valeur supérieure à 10 fois la valeur de résistance des éléments à résistance variable R. Il est à noter que ce sixième mode de réalisation concerne des applications ne nécessitant pas d’isolation galvanique. Les résistances R1 permettent, dans ce mode de réalisation, de garantir la répartition de tension sur chaque commutateur MEMS, à l’état OFF du dispositif de commutation 60 et ce, même en présence de distances de séparation de contact non uniformes entre les commutateurs MEMS. Si l’on se réfère à la FIG. 7 , on peut voir que l’on a représenté un dispositif de commutation 1 selon le premier mode de réalisation, avec son dispositif de commande C. A noter que la commande Vbias est représentée ici par une seule broche mais il peut s’agir d’un ensemble de broches en parallèle (bus) permettant la communication d’un ordre binaire au dispositif de commande (comme par exemple un bus SPI pour Serial Peripheral Interface en anglais). Le dispositif de commandé C est commandé et alimenté par une tension V bias et délivre trois signaux de commande : un signal PRI pour délivrer une tension V PRI commandant les commutateurs MEMS primaires P1 et P2, un signal SEC pour délivrer une tension V SEC commandant les commutateurs MEMS secondaires S1 et S2, et un signal MOS commandant l’élément à résistance variante R qui dans cette variante du premier mode de réalisation est mis en œuvre par un transistor MOSFET. Il est à noter que les résistances liées à la polarisation des commutateurs MEMS ou du MOSFET, bien que présentes en pratique, ne sont pas représentées pour ne pas alourdir la Figure. Les diagrammes des tensions V bias , V MEMS , V PRI , V MOS et V SEC représentés en FIG. 8 décrivent l’évolution de ces différentes tensions au cours du temps, en fonction des différents états (OFF, transitoire A, transitoire B, ON) du dispositif de commutation 1 de la FIG. 7 . Les niveaux de tension hauts de V PRI et V SEC correspondent à l’état fermé des commutateurs commandés correspondants. Les niveaux de tension bas de V PRI et V SEC correspondent à l’état ouvert des commutateurs commandés correspondants. Le niveau de tension haut de V MOS correspond à l’état de résistance maximale de l’élément à résistance variable R, tandis que le niveau de tension bas de V MOS correspond à l’état de résistance minimale de l’élément à résistance variable R. On voit ainsi, en suivant l’évolution de la tension V MEMS , que l’on passe de l’état OFF à l’état ON, puis à nouveau à l’état OFF. Il est bien entendu que tous les modes de réalisation précédemment décrits comprennent un dispositif de commande C analogue, pour commander les différents commutateurs MEMS et le ou les éléments à résistance variable. La FIG. 9 représente schématiquement une première mise en œuvre du dispositif de commutation de la FIG. 7 , dans lequel le dispositif de commutation d’une part, et le dispositif de commande C d’autre part, sont sur deux puces distinctes : une puce C1 portant le dispositif de commutation, et une puce C2 portant le dispositif de commande C. La FIG. 10 représente une variante de la FIG. 9 , dans laquelle le dispositif de commutation et son dispositif de commande C sont sur une même puce C1. La FIG. 11 représente une autre variante de la FIG. 9 , dans laquelle le dispositif de commutation est réparti sur trois puces distinctes : une puce C1 pour les commutateurs MEMS P1 et S2, une puce C2 pour l’élément à résistance variable (MOSFET) R, une puce C3 pour les commutateurs MEMS S1 et P2 et une puce C4 pour le dispositif de commande C. Il est bien entendu que la personne du métier pourra envisager d’autres mises en œuvre, sur une ou plusieurs puces, en fonction des contraintes de l’application. Lorsqu’il y a plusieurs puces, elles peuvent être reliées entre elles par des fils de soudure (wirebonding) ou par l’intermédiaire de la carte de circuits imprimés sur laquelle ils sont reportés. Ces montages peuvent s’appliquer à l’ensemble des modes de réalisation du dispositif de commutation décrits ci-avants. De préférence, les commutateurs primaires sont identiques entre eux, les commutateurs secondaires sont identiques entre eux, et les commutateurs primaires sont identiques aux commutateurs secondaires pour des raisons de symétrie et de dimensionnement. Le ou chaque élément à résistance variable peut être un ou plusieurs parmi un transistor à effet de champ, un transistor, un phototransistor, un transistor IGBT, un transistor bipolaire, un transistor HEMT, une diode, une diode transil, un triac, un thyristor, un capteur résistif, un matériau à changement de phase. De préférence, le rapport entre la valeur de résistance maximale et la valeur de résistance minimale du ou des éléments à résistance variable est supérieur à 10 3 , avantageusement supérieur à 10 5 , de préférence supérieur à 10 7 , de façon davantage préférée supérieur à 10 9 . – Dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60), caractérisé par le fait qu’il comprend une entrée (E), une sortie (S), N éléments à résistance variable (R), N étant un entier naturel supérieur ou égal 1, et N+1 commutateurs primaires (P1, P2) à systèmes microélectromécaniques, MEMS, les N éléments à résistance variable (R) et les N+1 commutateurs primaires (P1, P2) étant connectés en série pour former une chaîne avec un élément à résistance variable (R) entre deux commutateurs primaires (P1, P2) et un commutateur primaire (P1, P2) à chaque extrémité connecté respectivement à l’entrée et à la sortie du dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60), avec, pour tout maillon de la chaîne comprenant un élément à résistance variable (R) connecté en série en amont avec un commutateur primaire amont (P1) et en série en aval avec un commutateur primaire aval (P2), un commutateur MEMS secondaire amont (S1) connecté en parallèle entre l’entrée du commutateur primaire amont (P1) et la sortie de l’élément à résistance variable (R), et un commutateur MEMS secondaire aval (S2) connecté en parallèle entre l’entrée de l’élément à résistance variable (R) et la sortie du commutateur primaire aval (P2), le dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) comprenant en outre un dispositif de commande (C) configuré pour commander les commutateurs primaires (P1, P2), les commutateurs secondaires (S1, S2) et le ou les éléments à résistance variable (R) de telle sorte que : - pour faire passer le dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) de l’état ouvert (OFF) à l’état fermé (ON), le ou les éléments à résistance variable (R) étant à leur état de résistance maximale, le dispositif de commande (C) ferme les commutateurs primaires (P1, P2), fait passer le ou les éléments à résistance variable (R) de leur état de résistance maximale à leur état de résistance minimale, puis ferme les commutateurs secondaires (S1, S2), et - pour faire passer le dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) de l’état fermé (ON) à l’état ouvert (OFF), le ou les éléments à résistance variable (R) étant à leur état de résistance minimale, le dispositif de commande (C) ouvre les commutateurs secondaires (S1, S2), fait passer le ou les éléments à résistance variable (R) de leur état de résistance minimale à leur état de résistance maximale, puis ouvre les commutateurs primaires (P1, P2). – Dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de commande (C) est en outre configuré pour faire passer le ou les éléments à résistance variable (R) à leur état de résistance maximale après fermeture des commutateurs secondaires (S1, S2) lors de la fermeture du dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) et faire passer le ou les éléments à résistance variable (R) à leur état de résistance minimale avant l’ouverture des commutateurs secondaires (S1, S2) lors de l’ouverture du dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60). - Dispositif de commutation (20) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu’une résistance (RP1, RP2) de valeur R est connectée en parallèle de chaque commutateur primaire (P1, P2). - Dispositif de commutation (20) selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu’une résistance (RS1, RS2) de valeur R est connectée en parallèle de chaque commutateur secondaire (S1, S2). – Dispositif de commutation (30, 40, 50, 60) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que la chaîne comprend P maillons, P étant un entier naturel supérieur ou égal à 2, et que pour un maillon i, i étant un entier naturel compris entre 1 et P, chaque commutateur secondaire amont comprend P-i commutateurs secondaires redondants connectés en parallèle, et chaque commutateur secondaire aval comprend i-1 commutateurs secondaires redondants connectés en parallèle, pour former une matrice ayant P+1 lignes et P+1 colonnes, chaque élément de la matrice étant constitué par un commutateur. – Dispositif de commutation (30, 40, 50, 60) selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les commutateurs sur une ligne de la matrice étant connectés en série, les lignes de la matrice étant connectées en parallèle entre l’entrée et la sortie du dispositif de commutation, l’entrée des commutateurs de la première colonne étant par conséquent connectée à l’entrée du dispositif de commutation et la sortie des commutateurs de la dernière colonne étant connectée à la sortie du dispositif de commutation, la sortie du commutateur de la ligne i et de la colonne j, avec i étant un entier naturel compris entre 1 et P, j étant un entier naturel compris entre 1 et P, étant connectée à l’entrée du commutateur de la ligne i+1 et de la colonne j+1 par l’un parmi un fil et l’un des N éléments à résistance variable (R). - Dispositif de commutation (60) selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé par le fait qu’une résistance de valeur R est connectée en parallèle à chaque extrémité de la colonne de la matrice. - Dispositif de commutation (30, 40) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que chaque commutateur primaire est constitué par un ou plusieurs commutateurs identiques montés en série et/ou en parallèle et commandés simultanément. - Dispositif de commutation (30, 40) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que chaque commutateur secondaire est constitué par un ou plusieurs commutateurs identiques montés en série et/ou en parallèle et commandés simultanément. – Dispositif de commutation (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le dispositif de commande (C) est l’un parmi une matrice prédiffusée programmable (FPGA) et un circuit intégré à application spécifique (ASIC). - Dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que chaque élément à résistance variable (R) est un ou plusieurs parmi un transistor à effet de champ, un transistor, un phototransistor, un transistor IGBT, un transistor bipolaire, un transistor HEMT, une diode, une diode transil, un triac, un thyristor, un capteur résistif, un matériau à changement de phase. - Dispositif de commutation (1, 20, 30, 40, 50, 60) selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les commutateurs primaires, les commutateurs secondaires, le dispositif de commande et le ou les éléments à résistance variable sont sur une même puce ou sont répartis sur au moins deux puces.