Nouvelle topologie de circuits imprimés pour une économie d’énergie

Sciences et génie, Composant électrique et électronique, Technologies propres et environnement, Énergie

BESOIN NON SATISFAIT

Dans les systèmes portables et les convertisseurs de tension sans transformateur, les pertes en énergie des régulateurs dissipée en chaleur se situent entre 40% et 90%. Ceci est particulièrement important dans les appareils qui ont une grande différence de consommation de courant entre leurs modes actif et veille ou qui travaillent à des régimes de faible puissance, en raison de pertes de commutation importantes. Pour les systèmes qui passent la plupart de leur temps en mode veille (par exemple, les téléphones cellulaires et les systèmes de surveillance à piles), cette inefficacité réduit considérablement la longévité de la batterie.

APERÇU DE LA TECHNOLOGIE

Le professeur Gosselin et son équipe de recherche ont développé une nouvelle topologie de régulateurs linéaires et de contrôles pour générer des domaines de tensions empilées. Il fournit une solution aux problèmes de gaspillage d’énergie mentionnés ci-dessus en fonctionnant comme un mécanisme dynamique de réutilisation du courant. Les gains d’efficacité sont proportionnels au nombre de paliers. Chaque palier de régulation est relié à un circuit appelé « déversoir » qui permet aux différentes étapes de changer dynamiquement leur courant sans affecter les autres étapes. De cette façon, la puissance peut être distribuée efficacement pour alimenter les différents modules électroniques ou pour réalimenter une batterie rechargeable ou une série de batteries rechargeables.

Par exemple, un ECG et un sous-système de processeur alimentés par une cellule Li-ion avec le régulateur Waterfall montrent une diminution de 50 % par rapport à un système régulé avec un régulateur linéaire standard, et une diminution de 30 % lors de l’utilisation d’un convertisseur CC/CC. De plus, le bruit avec la nouvelle topologie est beaucoup plus faible en comparaison avec un convertisseur CC/CC car aucun mécanisme de commutation n’est impliqué. Cela signifie que le régulateur Waterfall est idéal pour les capteurs implantables et IoT de faible puissance qui nécessitent un faible bruit et une longévité prolongée. Dans le régulateur Waterfall, un circuit de commande est utilisé pour s’adapter dynamiquement aux variations de courant entre les étages et fournit un moyen de recycler ce qui serait normalement perdu sous forme de liste déroulante.

La division efficace d’alimentation à des tensions plus basses offre également de nouvelles possibilités pour les systèmes à très faible consommation. Les défis sur les appareils fonctionnant à une tension inférieure à 1 volt ont été signalés, mais jusqu’à présent, le manque d’alimentations électriques efficaces a empêché leur utilisation généralisée.

 

AVANTAGES CONCURRENTIELS

  • Durée de vie de la batterie plus longue sur tous les systèmes alimentés par batterie
  • de l’énergie dissipée dans les régulateurs dans le circuit.
  • Fournit une alimentation très basse tension efficace pour l’électronique ultra-basse consommation.
  • Faible bruit sans commutation

 

OPPORTUNITÉS D’AFFAIRES

  • Technologies disponibles pour licence
  • Partenariat de codéveloppement
  • Éligible au financement gouvernemental de maturation industrie/université

 

MARCHÉS VISÉS

  • Appareils électroniques portables, implantables et IoT
  • Batteries de véhicules électriques

 

PROTECTION INTELLECTUELLE

Demande provisoire de brevet

PERSONNES RESSOURCES

Benoit Gosselin

CHERCHEUR PRINCIPAL
Département de génie électrique
Université Laval

Sébastien Prince-Richard

PERSONNE À CONTACTER
Directeur de projets, Développement des affaires
Axelys
sebastien.prince-richard@axelys.ca