Alimentation à haut niveau d'isolement // High-isolation power supply

Avec l’évolution rapide des technologies et les défis croissants en matière de miniaturisation et de gestion des ressources, les convertisseurs de puissance doivent faire face à des exigences de performance de plus en plus strictes. Pour répondre à ces besoins, l’utilisation de semi-conducteurs à large bande interdite, tels que le SiC (carbure de silicium) et le GaN (nitrure de gallium), devient de plus en plus courante. Ces matériaux permettent d’augmenter significativement la vitesse de commutation des convertisseurs, réduisant ainsi les pertes et améliorant leur efficacité.
Cependant, cette rapidité de commutation engendre des défis supplémentaires : la raideur des fronts de commutation peut provoquer des courants parasites qui perturbent les commandes des interrupteurs. Pour contrer ces effets indésirables, il est nécessaire d'utiliser des drivers d’interrupteurs offrant un niveau d’isolation élevé. La solution traditionnelle repose sur des transformateurs magnétiques hautes fréquences, mais ces dispositifs présentent un coût élevé, un encombrement significatif et une isolation limitée.
L’objectif de cette thèse est de concevoir une nouvelle solution pour l’alimentation des drivers de composants grand-gap, en remplaçant les transformateurs magnétiques par des transformateurs piézoélectriques. Cette approche innovante vise à réduire les coûts, l’encombrement et améliorer l’efficacité globale des systèmes de conversion de puissance.
Encadrement et Ressources : le candidat sélectionné travaillera au sein d'une équipe de recherche de pointe, reconnue pour son expertise dans le domaine de la conversion de puissance par résonateurs piézoélectriques. L'équipe dispose des ressources et du savoir-faire nécessaires pour soutenir le développement et la validation de cette technologie novatrice.
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With the rapid evolution of technologies and the growing challenges of miniaturization and resource management, power converters are facing ever more stringent performance requirements. To meet these needs, the use of wide-bandgap semiconductors such as SiC (silicon carbide) and GaN (gallium nitride) is becoming increasingly common. These materials significantly increase the switching speed of converters, reducing losses and improving efficiency.
However, this switching speed brings additional challenges: the steepness of the switching edges can cause stray currents that interfere with switch controls. To counter these undesirable effects, it is necessary to use switch drivers offering a high level of insulation. The traditional solution is based on high-frequency magnetic transformers, but these devices are expensive, take up a lot of space and offer limited insulation.
Thesis objective: the aim of this thesis is to design a new solution for powering wide-gap component drivers, by replacing magnetic transformers with piezoelectric transformers. This innovative approach aims to reduce costs, space requirements and improve the overall efficiency of power conversion systems.
Supervision and ressources: the selected candidate will work as part of a leading-edge research team, renowned for its expertise in the field of power conversion using piezoelectric resonators. The team has the resources and know-how to support the development and validation of this innovative technology.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Systèmes de Capteurs, électroniques pour l’Energie
Laboratoire : Laboratoire Electronique Energie et Puissance
Date de début souhaitée : 01-09-2025
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : DESPESSE Ghislain
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DSYS/SSCE/L2EP
URL : https://scholar.google.fr/citations?user=s3xrrcgAAAAJ&hl=fr
URL : https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti
URL : https://www.leti-cea.com/cea-tech/leti/english/Pages/What%27s-On/News/piezoelectric-materials-could-enable-more-compact-efficient-power-converters.aspx

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Systèmes de Capteurs, électroniques pour l’Energie

Ingénieur, Bac+5