Des chargeurs 24 fois plus petits tout en étant plus efficaces

Pour la première fois, le CEA-Leti, institut de CEA Tech, a mis en oeuvre une technologie de stockage mécanique pour augmenter la densité de puissance et l'efficacité énergétique des convertisseurs de puissance, tout en permettant leur miniaturisation. Cette innovation pourrait couvrir 80% des applications.

Chargeurs d'ordinateurs, de téléphones, appareils électriques en tous genres... les convertisseurs d'énergie sont partout. Le stockage d'énergie mécanique, une technologie émergente de l'électronique de puissance, pourrait contribuer à réduire considérablement les pertes énergétiques et permettre de nouveaux facteurs de forme compacts pour ces éléments indispensables à notre vie quotidienne.

Dans les convertisseurs à inductances, l'énergie électrique est stockée sous forme de champ magnétique avant d'être restituée sous forme d'énergie électrique avec les caractéristiques de tension requises par l'application. Les chercheurs du CEA-Leti ont remplacé l'inductance par un matériau piézoélectrique ayant la capacité de stocker de l'énergie par déformation de la matière. A volume égal, ce dispositif permet de stocker beaucoup plus d'énergie. C'est particulièrement vrai aux fréquences élevées: à 1MHz, le gain en volume est d'un facteur 24 ! Il ouvre également la voie à de nouveaux facteurs de forme (avec des épaisseurs inférieures à 1 mm), ce qui permettrait une intégration dans des téléphones ou des tablettes. Les pertes sont, en outre, beaucoup moins importantes, et le rendement bien meilleur.

Un dispositif capable de gérer la séquence de commutation et capable de réguler efficacement la tension de sortie du convertisseur, a été mis au point. Des recherches sont en cours pour miniaturiser encore l'ensemble en intégrant l'unité de pilotage dans un ASIC intégré dédié et en intégrant le résonateur mécanique à l'aide des technologies MEMS. Validé pour des puissances allant jusqu'à 180 W, il a le potentiel de couvrir 80% des besoins du marché.