EP4631088A1 - Module de puissance pour l'alimentation d'une charge électrique d'un aéronef, système d'alimentation et procédé associé - Google Patents

Module de puissance pour l'alimentation d'une charge électrique d'un aéronef, système d'alimentation et procédé associé

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Publication number
EP4631088A1
EP4631088A1 EP23814176.6A EP23814176A EP4631088A1 EP 4631088 A1 EP4631088 A1 EP 4631088A1 EP 23814176 A EP23814176 A EP 23814176A EP 4631088 A1 EP4631088 A1 EP 4631088A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
electrical
power module
protection layer
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23814176.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane Guenot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Publication of EP4631088A1 publication Critical patent/EP4631088A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/18—Casing fillings, e.g. powder
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H01H2085/0275—Structural association with a printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H01H2085/0283—Structural association with a semiconductor device
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    • H01H85/02—Details
    • H01H85/20—Bases for supporting the fuse; Separate parts thereof
    • H01H85/205—Electric connections to contacts on the base
    • H01H2085/206—Electric connections to contacts on the base being tappable, e.g. terminals on the fuse or base being arranged so as to permit an additional connector to be engaged therewith
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/38—Means for extinguishing or suppressing arc
    • H01H2085/388—Means for extinguishing or suppressing arc using special materials
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/20—Bases for supporting the fuse; Separate parts thereof
    • H01H85/2045—Mounting means or insulating parts of the base, e.g. covers, casings

Definitions

  • the present invention relates to the field of protection against electric arcs in a power supply system for at least one electrical load of an aircraft.
  • climate change is a major concern for many legislative and regulatory bodies around the world. Indeed, various restrictions on carbon emissions have been, are or will be adopted by various States. In particular, an ambitious standard applies both to new types of aircraft but also to those in circulation requiring the implementation of technological solutions in order to make them compliant with current regulations. Civil aviation has been mobilizing for several years now to make a contribution to the fight against climate change.
  • This sustained research and development work relates in particular to new generations of hybrid thermal and electric aircraft engines.
  • the Applicant's objective is in particular to develop aircraft integrating a high-power electrical generation system. This would make it possible to increase the proportion of electrical equipment on board in order to reduce fuel consumption.
  • a simplified power supply system for powering an electrical load L from a power source S via a power device DP.
  • the power source S can be an electric battery, a fuel cell or an electric machine capable of operating as a motor and a generator to take mechanical energy from a shaft of the aircraft turbomachine to produce energy. 'electric energy.
  • a power system includes a plurality of power sources S and a plurality of electrical loads L.
  • a power device DP comprises one or more power modules M1 to ensure the conversion of electrical energy, for example, inverters.
  • a power module M1 comprises several electronic components controlled so as to ensure the conversion function. Their number depends on the quantity of energy that the M1 power module will have to convert.
  • the power device DP is configured to receive a PCONS control instruction, for example switch switching orders, which is transmitted to each power module M1 in order to configure the conversion of electrical energy according to the needs.
  • a power module M1 conventionally comprises a substrate 11 on which electronic power components 12 are mounted, in particular electronic chips.
  • the electronic power components 12, controlled or not, are connected by electrical connections 14 in order to allow an electrical connection.
  • the electronic power components 12 are protected by an encapsulation layer 15, which provides electrical insulation, and a protective cover 17.
  • the power module M1 comprises at least one power connector 13P configured to interface with a power source S or an electrical load L.
  • the power module M1 also comprises at least one data connector 13D, in order to allow the control of the so-called controllable electronic power components 12.
  • controllable component we mean a component whose state can be modified under the effect of an electrical signal type command sent to the latter. Power transistors are part of the controllable components.
  • the nature of the signals conveyed by the 13D data connector may vary depending on the nature of the commands and electrical information exchanged with the PCONS control instruction.
  • the structure of such a power module M1 is known to those skilled in the art.
  • OPC controllable protection devices In order to protect the various pieces of equipment against currents of excessively high values, it is known to provide OPC controllable protection devices to isolate part of the equipment and thus protect them.
  • OPC controllable protection devices generally take the form of electromechanical contactors or so-called static components, using semiconductor components.
  • a controllable protection device OPC makes it possible to isolate the fault, for example, a power source S as illustrated in .
  • the controllable protection members OPC are controlled so as to reconfigure the power system to supply the electrical loads L with the power sources S which are available.
  • an OPF fuse type protection device makes it possible to permanently cut an electrical connection.
  • a protection member of the OPF fuse type for example made of silica, makes it possible to change state in order to absorb an electric arc and cut off the flow of current on the electrical line on which it is mounted. Under the effect of a strong current, the silica will vitrify to cut off the flow of current.
  • an OPF fuse type protection device makes it possible to absorb a large quantity of electrical energy to guarantee the extinction of the electric arc without causing material projection or other damage.
  • the OPF fuse type protection device In practice, due to its positioning in series with the equipment to be protected, for example a power source S as illustrated in , the OPF fuse type protection device must be sized to withstand the main current and the transients on the power line connecting the power source S to the power device DP. In the event of a short circuit and a fault in the controllable protection device OPC, the fuse-type protection device OPF will cut off for a high cut-off current. In practice, when the current increases to the cut-off current, the currents circulating in the power module M1 also increase and are likely to damage the electronic power components 12 of the power modules M1.
  • OPF fuse type protection devices when the OPF fuse type protection devices cut off the flow of current, the electronic power components 12 of the power modules M1 are likely to already be damaged, which presents a significant drawback. Recommissioning is therefore expensive.
  • OPF fuse type protection devices are bulky, dissipative and cooled by natural air convection. To reduce the risk of overheating, an OPF fuse type protection device is generally oversized. This significantly penalizes the power supply system which must remain compact.
  • the invention thus aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a fuse protection member making it possible to protect the electronic power components of a power module which are faulty, without increasing the complexity and size.
  • the invention relates to a power module for supplying at least one electrical load of an aircraft, the power module comprising a plurality of power electronic components mounted on a support substrate, at least one encapsulation layer of the plurality of power electronic components in order to protect them, at least one power electrical connection connected to at least one power electronic component.
  • the power module comprises at least one fuse protection layer in which at least a portion of the electrical power connection extends, the fuse protection layer being configured to change state when the circulation of a current, greater than an admissible threshold, in the portion of the electrical power connection so as to definitively stop the circulation of current in said portion.
  • fuse protection is integrated directly into the power module. It makes it possible to permanently stop the flow of current in a portion of an electrical power connection. Furthermore, this fuse protection makes it possible to maintain the power electronic components in an encapsulation layer in order to protect them.
  • the fuse protection layer absorbs the energy released by an electric arc and stops its circulation. Thus, an electric arc is contained locally, which protects the power electronic components. Having fuse protection integrated into the power module is an important advantage because it makes the use of a dedicated fuse type protection device superfluous, which is bulky and complex to install.
  • several electrical connections include a portion in the fuse protection layer. This makes it possible to permanently stop the circulation of current in said portions for said electrical connections.
  • all electrical connections include a portion in the fuse protection layer.
  • the fuse protection layer covers several constituents of the power module, in particular the semiconductors (the chips), potentially all the electrical connections, the passive components or any other component placed in the power module and likely to release energy during a fault.
  • the power electrical connection is connected between two power electronic components.
  • the power electrical connection is connected between at least one power electronic component and at least one power electrical connector comprising at least one portion extending outside the encapsulation layer.
  • the power electrical connection is partly in the encapsulation layer and partly in the fuse protection layer.
  • the power module comprises at least one offset connector connecting the electronic power component to the electrical power connection, the electrical power connection extending only in the fuse protection layer.
  • the fuse protection layer absorbs all the heat linked to the fault. The power electronic components remain protected in the encapsulation layer.
  • the offset connector is positioned on the support substrate.
  • the power module comprises at least one printed circuit board mounted at the interface between the encapsulation layer and the fuse protection layer, the offset connector being connected to the electrical power connection via the circuit board printed.
  • the printed circuit board has the power electrical connections and can be conveniently replaced.
  • the power module comprises at least one electrical data connection connected to a data connector, the electrical data connection comprising at least one portion extending into the fuse protection layer.
  • the power electronic components are fully protected.
  • the invention also relates to a system for powering at least one electrical load of an aircraft comprising at least one power device comprising at least one power module as presented previously.
  • the fuse protection layer is deposited on the encapsulation layer.
  • the fuse protection layer is deposited directly on the encapsulation layer, which facilitates assembly.
  • the fuse protection layer is deposited indirectly on the encapsulation layer, for example by using an intermediate support.
  • the intermediate support serves as an interface to contain the fuse protection layer. This makes it possible to choose materials constituting the fuse protection layer which would be incompatible with the encapsulation layer.
  • the intermediate support is a printed circuit board and electrical connections are specifically made on the printed circuit board to ensure the fuse function.
  • a power supply system for powering a plurality of electrical loads L from a plurality of power sources S.
  • a power source S can be in particular in the form of an electric battery, a fuel cell or an electrical machine configured to operate as a motor or as a generator to draw mechanical energy from a shaft of an aircraft turbomachine.
  • the electrical load L can be presented in particular in the form of an actuator or a motor, in particular, comprising two stator stars so as to improve redundancy.
  • the power system comprises a plurality of power devices DP for converting and processing the electrical energy from the power sources S to power the electrical loads L.
  • a power device DP may comprise several modules of power to power the different stator stars of an electric machine.
  • the power supply system comprises a plurality of OPC controllable protection elements, for example contactors, so as to isolate a fault in equipment and allow reconfiguration of the power system for degraded operation.
  • OPC controllable protection elements for example contactors
  • the power system comprises a power device DP for converting and processing the electrical energy from the power source S to power the electrical load L.
  • a controllable protection device OPC is provided on the power line connecting the power source S to the power device DP.
  • the power device DP comprises a plurality of power modules M.
  • each power module M is configured to perform at least one conversion function, for example, to process a three-phase current for an inverter of an electrical machine or to supply a distribution current to an electrical load L.
  • the power module M comprises a plurality of power electronic components 2 mounted on a support substrate 1.
  • the power electronic components 2 are in the form of electronic chips or semiconductors.
  • the power module M includes at least one 3P power connector configured to receive power. It is for example configured to be connected to an electrical load L or to a power source S.
  • the 3P power connector is accessible from outside the power module M.
  • the power module M comprises at least one 3D data connector configured to receive a PCONS control instruction ( ), for example, switching orders for switches or transistors. It is for example configured to be connected to a control computer (not shown).
  • the 3D data connector is accessible from outside the M power module.
  • the power electronic components 2 and the 3P, 3D connectors are connected by electrical connections 4, in particular, electrical wires (“wire bonding”) but it goes without saying that other types of connection could be suitable .
  • electrical connections 4 we distinguish, on the one hand, 4P power electrical connections which make it possible to circulate high currents, for example greater than 10A, and, on the other hand, 4D electrical data connections which allow low currents to circulate, for example less than 10A.
  • the power module 4 includes an encapsulation layer 5, covering the plurality of power electronic components 2 in order to protect them.
  • the encapsulation layer 5 is made from a silicone-based dielectric gel, a two-component thermosetting dielectric silicone gel or even a layer of Parylene insulation.
  • a silicone-based dielectric gel e.g., a silicone-based dielectric gel
  • a two-component thermosetting dielectric silicone gel e.g., a two-component thermosetting dielectric silicone gel or even a layer of Parylene insulation.
  • This encapsulation layer 5 advantageously provides electrical insulation.
  • the 3P, 3D connectors comprise at least one portion extending outside the encapsulation layer 5.
  • the power module M comprises at least one fuse protection layer 6 in which extends at least one portion 40 of an electrical connection 4.
  • several electrical connections 4 comprise a portion 40 in the fuse protection layer 6, in particular, a 4P power electrical connection connecting a power electronic component 2 to a 3P power connector, a 4P power electrical connection connecting the two power electronic components 2 and an electrical connection 4D data connector connected to the 3D data connector.
  • the fuse protection layer 6 is configured to change state during the circulation of a current greater than an admissible threshold so as to definitively stop the circulation of currents in the electrical connection portions 40 located in the fuse layer. fuse protection 6.
  • a portion 40 is located in the fuse protection layer 6.
  • a current already present in the portion 40 of the electrical connection 4 will increase, until it exceeds an admissible threshold, preferably at least equal to twice the nominal current passing through the portion 40 of the electrical connection 4 according to a nominal operating mode.
  • an admissible threshold preferably at least equal to twice the nominal current passing through the portion 40 of the electrical connection 4 according to a nominal operating mode.
  • the portion 40 of the electrical connection 4 will melt, will form a liquid bridge and will end up separating, giving rise to an electric arc.
  • the current circulating in the portion 40 of the electrical connection 4 causes a change of state of the fuse protection layer 6 which becomes a cut-off layer 6', as illustrated in Fig. , which definitively stops the circulation in said portion 40.
  • Currents of excessive values can no longer circulate, which protects the integrity of the power electronic components 2.
  • the power device DP in which the faulty power module M is used finds itself in a safe state, due to the stopping of the fault and the capacity of the fuse protection layer 6 (cutting layer 6' ) to contain the voltage at the electrical connection 4.
  • the fuse protection layer 6 is preferably configured to change phase when it changes state, under the effect of the presence of a high heat density.
  • the fuse protection layer 6 is thermally and chemically stable and compatible with the encapsulation layer 5.
  • the fuse protection layer 6 is configured to provide electrical insulation so as to avoid the propagation of electric currents from the electronic power components 2, even when the fuse protection layer 6 becomes a cutting layer 6'.
  • the fusible protective layer 6 is hydrophobic and also allows fire resistance without the release of toxic fumes.
  • the fusible protective layer 6 comprises sand, preferably pure silica sand.
  • the fuse protection layer 6 is directly in contact with the encapsulation layer 5.
  • the power module is mounted in a housing 7 which preferably comprises a sole 72 connected to the substrate 1 and a cover 71.
  • the connectors 3P, 3D extend projecting from the cover 71.
  • the power module M includes a heatsink 73 to improve heat drainage which is connected to the sole 72, in particular, via a thermal interface layer.
  • the encapsulation layer 15 and the box 71 are made in a single element.
  • the power electronic components 2 are positioned on the substrate 1, preferably of the SnAg type.
  • the substrate 1 has been screen-printed beforehand so as to form a redistribution layer of the electrical connectors and the power electronic components 2 are fixed on the substrate 1 by reflow.
  • the method comprises a step consisting of mounting a part of the box 7 before the step consisting of depositing the encapsulation layer 5. This makes it possible to use the volume of the first part of the box to facilitate the deposit of the encapsulation layer 5.
  • the method comprises a step consisting of mounting a second part of the housing 7 after the step consisting of depositing the fuse protection layer 6.
  • the encapsulation layer 5 is deposited before the fuse protection layer 6 in order to produce the power module M by deposition of superimposed layers, which is practical.
  • the M power module is powered by the 3P power connector which supplies power to two 2 power electronic components via 4P power electrical connections.
  • a power 2 electronic component is also connected to a 3D data connector via a 4D data electrical connection.
  • the portion 40 of the electrical power connection 4 makes it possible to change the state of the fuse protection layer 6 which is transformed into a cutoff layer 6'. In this state, the current circulating in the portion 40 of the power electrical connection 4 is stopped definitively as illustrated in the . This advantageously makes it possible to protect the electronic components of power 2 against high currents.
  • the fuse protection layer 6 makes it possible to absorb the energy of the electrical art to protect the power electronic components 2.
  • the current is stopped in all of the portions 40, that is to say, even in those which have not circulated a current greater than the admissible threshold. This is particularly the case for the 4D control electrical connection in which no high current flows.
  • the power 2 electronic components are thus protected. It is sufficient for an operator to replace the fuse protection layer 6 and the electrical connections 4P, 4D to put the power module M back into service, which is advantageous.
  • the power module M comprises a printed circuit board 8, called "PCB", arranged between the encapsulation layer 5 and the fuse protection layer 6.
  • PCB printed circuit board 8
  • this allows the electrical connections to promote return to service by creating a boundary between the encapsulation layer 5 and the fuse protection layer 6.
  • this allows you to benefit from great freedom in choosing the materials for the encapsulation layer 5 and the fuse protection layer 6 being since they are not in direct contact. This also makes it easier to return to service.
  • the power module M comprises several offset members 9, housed in the encapsulation layer 5, which are connected on the one hand to an electronic power component 2 and on the other hand, to the circuit card printed 8.
  • the power electrical connection 4 is connected only to the printed circuit board 8 and extends into the fuse protection layer 6, in particular, only in the latter.
  • the power electrical connections 4 can be removed in a practical manner with the fuse protection layer 6. When returning to service, it is sufficient to recreate the power electrical connections 4 and to deposit a new fuse protection layer 6.
  • the encapsulation layer 5, the electronic power components 2 and the offset members 9 are advantageously not affected.
  • the power electrical connections 4 are pre-wired on the printed circuit board 8, which facilitates assembly and recommissioning.
  • each offset member 9 is in the form of a vertical pillar mounted on the substrate 1.
  • each offset member 9 is connected to an electronic power component 2 via an internal electrical connection 4a which extends, preferably, only in the encapsulation layer 5 as illustrated in .
  • the external connection 33P extends only in the fuse protection layer 6.
  • the fuse protection layer 6 is configured to change state during the circulation of a current, greater than an admissible threshold, in the external connection 33P so as to definitively stop the flow of current in the external connection 33P.
  • the fuse protection layer 6 can change state upon the appearance of an electric arc in the 3P power connector.
  • the power electronic components 2 are positioned on the substrate 1.
  • the substrate 1 has been previously screen printed so as to form a redistribution layer of the electrical connectors and the power electronic components 2 are fixed on the substrate 1 by reflow with the offset members 9 and the internal electrical connections 4a.
  • the internal part 31P of the 3P power connector is also positioned on the substrate 1.
  • the method includes a step consisting of depositing an encapsulation layer on the elements positioned on the substrate 1 in order to protect them and form a first assembly.
  • the method includes a step consisting of assembling the printed circuit board 8 on the first assembly.
  • the electrical connections 4, the external link 33P and the external part 32P of the 3P power connector are preferably pre-wired.
  • the assembly can be carried out by brazing but also, preferably, by a “press-fit” assembly operation.
  • Compatible offset members 9 are chosen in the event of press assembly.
  • the process includes a step consisting of depositing the fuse protection layer 6. Such a manufacturing process makes it possible to offer great flexibility in the choice of the material of the encapsulation layer 5 and the fuse protection layer 6. since they are not in direct contact.
  • a current cut-off is carried out locally in a power module M for lower cut-off currents than in the prior art. This protects the power 2 electronic components and facilitates recommissioning. The power of an electric arc is absorbed locally by the fuse protection layer 6. This limits material projections and the spread of damage.

Landscapes

  • Fuses (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Un module de puissance (M) pour l'alimentation d'une charge électrique (L) d'un aéronef, le module de puissance (M) comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance (2) montés sur un substrat de support (1), au moins une couche d'encapsulation (5) de la pluralité de composants électroniques de puissance (2) afin de les protéger, au moins une connexion électrique de puissance (4) reliée à au moins un composant électronique de puissance (2), au moins une couche de protection fusible (6) dans laquelle s'étend au moins une portion (40) de la connexion électrique de puissance (4), la couche de protection fusible (6) étant configurée pour changer d'état lors de la circulation d'un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion (40) de la connexion électrique de puissance (4) de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion (40).

Description

    Module de puissance pour l’alimentation d’une charge électrique d’un aéronef, système d’alimentation et procédé associé
  • La présente invention concerne le domaine de la protection contre les arcs électriques dans un système d’alimentation d’au moins une charge électrique d’un aéronef.
  • De manière connue, le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers Etats. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’aéronefs mais aussi à ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.
  • Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des aéronefs. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des aéronefs.
  • Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent notamment sur de nouvelles générations de moteurs d’aéronef hybrides thermiques et électriques. L’objectif de la Déposante est notamment de développer des aéronefs intégrant un système de génération électrique de forte puissance. Ceci permettrait d’augmenter la part des équipements électriques à bord afin de réduire la consommation de carburant.
  • En pratique, en référence à la il est représenté un système d’alimentation simplifié selon l’art antérieur pour alimenter une charge électrique L à partir d’une source de puissance S via un dispositif de puissance DP. En pratique, la source de puissance S peut être une batterie électrique, une pile à combustible ou une machine électrique apte à fonctionner en moteur et en générateur pour prélever de l’énergie mécanique sur un arbre de la turbomachine d’aéronef pour produire de l’énergie électrique. En pratique, un système d’alimentation comporte une pluralité de sources de puissance S et une pluralité de charges électriques L.
  • De manière connue, en référence à la , un dispositif de puissance DP comporte un ou plusieurs modules de puissance M1 pour assurer la conversion de l’énergie électrique, par exemple, des onduleurs. Un module de puissance M1 comporte plusieurs composants électroniques pilotés de façon à assurer la fonction de conversion. Leur nombre dépend de la quantité d’énergie que le module de puissance M1 devra convertir. En pratique, le dispositif de puissance DP est configuré pour recevoir une consigne de contrôle PCONS, par exemple des ordres de commutation d’interrupteurs, qui est transmise à chaque module de puissance M1 afin de paramétrer la conversion de l’énergie électrique en fonction des besoins.
  • En référence à la , un module de puissance M1 comporte de manière classique un substrat 11 sur lequel sont montés des composants électroniques de puissance 12, en particulier des puces électroniques. Dans cet exemple, les composants électroniques de puissance 12, commandés ou non, sont reliés par des connexions électriques 14 afin de permettre une connexion électrique. Les composants électroniques de puissance 12 sont protégés par une couche d’encapsulation 15, qui assure l’isolation électrique, et un capot de protection 17. Le module de puissance M1 comporte au moins un connecteur de puissance 13P configuré pour s’interfacer avec une source de puissance S ou une charge électrique L. Le module de puissance M1 comporte par ailleurs au moins un connecteur de données 13D, afin de permettre la commande des composants électroniques de puissance 12 dits commandables. On entend par composant commandable un composant dont l’état va pouvoir être modifié sous l’effet d’une commande de type signal électrique envoyé à ce dernier. Les transistors de puissance font partie des composants commandables. La nature des signaux véhiculés par le connecteur de données 13D pourra varier selon la nature des commandes et informations électriques échangées avec la consigne de contrôle PCONS. La structure d’un tel module de puissance M1 est connue de l’homme du métier.
  • En pratique, des défauts variés peuvent apparaître en tout point du système d’alimentation : un court-circuit se produisant dans un équipement ou dans un câblage, un endommagement d’un composant soumis à une contrainte imprévue, un composant inopérant, un arc électrique, etc. Afin de protéger les différents équipements contre des courants de valeurs trop élevées, il est connu de prévoir des organes de protection commandables OPC pour isoler une partie des équipements et ainsi les protéger. Les organes de protection commandables OPC se présentent généralement sous la forme de contacteurs électromécaniques ou de composants dits statiques, recourant à l’utilisation de composants semi-conducteurs. Un organe de protection commandable OPC permet d’isoler le défaut, par exemple, une source de puissance S comme illustré à la . De manière connue, en cas de détection d’un défaut d’une source de puissance S, les organes de protection commandable OPC sont commandés de manière à reconfigurer le système d’alimentation pour alimenter les charges électriques L avec les sources de puissance S qui sont disponibles.
  • Pour redonder un organe de protection commandable OPC, il est souvent nécessaire de prévoir un autre composant de protection ayant une technologie de coupure dissimilaire, par exemple, une technologie fusible.
  • En référence à la , un organe de protection de type fusible OPF permet de couper une liaison électrique de manière définitive. De manière connue, un tel organe de protection de type fusible OPF, par exemple réalisé en silice, permet de changer d’état afin d’absorber un arc électrique et de couper la circulation du courant sur la ligne électrique sur laquelle il est monté. Sous l’effet d’un fort courant, la silice va se vitrifier pour couper la circulation du courant. De manière avantageuse, un organe de protection de type fusible OPF permet d’absorber une grande quantité d’énergie électrique pour garantir l’extinction de l’arc électrique sans engendrer de projection de matière ou d’autres dégâts.
  • En pratique, du fait de son positionnement en série avec l’équipement à protéger, par exemple une source de puissance S comme illustré à la , l’organe de protection de type fusible OPF doit être dimensionné pour supporter le courant principal et les transitoires sur la ligne d’alimentation reliant la source de puissance S au dispositif de puissance DP. En cas de court-circuit et de défaut de l’organe de protection commandable OPC, l’organe de protection de type fusible OPF réalisera une coupure pour un courant de coupure de valeur élevée. En pratique, lors de la croissance du courant jusqu’au courant de coupure, les courants circulant dans le module de puissance M1 croissent également et sont susceptibles d’endommager les composants électroniques de puissance 12 des modules de puissance M1. Autrement dit, lorsque les organes de protection de type fusible OPF coupent la circulation du courant, les composants électroniques de puissance 12 des modules de puissance M1 sont susceptibles d’être déjà endommagés, ce qui présente un inconvénient important. La remise en service est ainsi onéreuse. De plus, les organes de protection de type fusible OPF sont encombrants, dissipatifs et refroidis par une convection d’air naturel. Pour réduire le risque de surchauffe, un organe de protection de type fusible OPF est généralement surdimensionné. Cela pénalise de manière importante le système d’alimentation qui doit demeurer compact.
  • Une solution immédiate pour éliminer cet inconvénient serait de prévoir des organes de protection fusible OPF ayant un courant de coupure de valeur inférieure mais cela entrainerait une coupure intempestive en cas de fluctuation du courant sur la ligne d’alimentation entre la source de puissance S et le dispositif de puissance DP.
  • L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un organe de protection fusible permettant de protéger les composants électroniques de puissance d’un module de puissance qui seraient en défaut, sans augmenter la complexité et l’encombrement.
  • On connait par la demande US20070085181A1 un module de puissance comportant des semiconducteurs et un dispositif de protection afin d’éviter une destruction par explosion du module de puissance suite à la circulation de courants trop élevés.
    •  PRESENTATION DE L’INVENTION
  • L’invention concerne un module de puissance pour l’alimentation d’au moins une charge électrique d’un aéronef, le module de puissance comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance montés sur un substrat de support, au moins une couche d’encapsulation de la pluralité de composants électroniques de puissance afin de les protéger, au moins une connexion électrique de puissance reliée à au moins un composant électronique de puissance.
  • L’invention est remarquable par le fait que le module de puissance comporte au moins une couche de protection fusible dans laquelle s’étend au moins une portion de la connexion électrique de puissance, la couche de protection fusible étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion de la connexion électrique de puissance de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion.
  • Grâce à l’invention, une protection fusible est intégrée directement dans le module de puissance. Elle permet de stopper de manière définitive la circulation du courant dans une portion d’une connexion électrique de puissance. Par ailleurs, cette protection fusible permet de maintenir les composants électroniques de puissance dans une couche d’encapsulation afin de les protéger. La couche de protection fusible permet d’absorber l’énergie dégagée par un arc électrique et de stopper sa circulation. Ainsi, un arc électrique est contenu de manière locale, ce qui protège les composants électroniques de puissance. Le fait de disposer d’une protection fusible intégrée au module de puissance est un avantage important du fait qu’il rend superflu l’utilisation d’un organe de protection du type fusible dédié qui est encombrant et complexe à installer.
  • Selon un aspect, plusieurs connexions électriques comportent une portion dans la couche de protection fusible. Cela permet de stopper de manière définitive la circulation du courant dans lesdites portions pour lesdites connexions électriques. Selon un aspect préféré, toutes les connexions électriques comportent une portion dans la couche de protection fusible.
  • De manière préférée, la couche de protection fusible couvre plusieurs constituants du module de puissance, en particulier les semi-conducteurs (les puces), potentiellement toutes les connexions électriques, les composants passifs ou tout autre composant placé dans le module de puissance et susceptible de dégager de l’énergie lors d’un défaut.
  • Selon un aspect, la connexion électrique de puissance est reliée entre deux composants électroniques de puissance.
  • Selon un aspect, la connexion électrique de puissance est reliée entre au moins un composant électronique de puissance et au moins un connecteur électrique de puissance comprenant au moins une portion s’étendant en dehors de la couche d’encapsulation.
  • Selon un aspect, la connexion électrique de puissance est en partie dans la couche d’encapsulation et en partie dans la couche de protection fusible.
  • Selon un aspect, le module de puissance comprend au moins un connecteur de déport reliant le composant électronique de puissance à la connexion électrique de puissance, la connexion électrique de puissance s’étendant uniquement dans la couche de protection fusible. La couche de protection fusible permet d’absorber toute la chaleur liée au défaut. Les composants électroniques de puissance restent protégés dans la couche d’encapsulation.
  • De préférence, le connecteur de déport est positionné sur le substrat de support.
  • De préférence, le module de puissance comporte au moins une carte de circuit imprimé montée à l’interface entre la couche d’encapsulation et la couche de protection fusible, le connecteur de déport étant relié à la connexion électrique de puissance via la carte de circuit imprimé. La carte de circuit imprimé comporte les connexions électriques de puissance et peut être remplacée de manière pratique.
  • Selon un aspect, le module de puissance comprend au moins une connexion électrique de données reliée à un connecteur de données, la connexion électrique de données comportant au moins une portion s’étendant dans la couche de protection fusible. De manière avantageuse, les composants électroniques de puissance sont entièrement protégés.
  • L’invention concerne également un système d’alimentation d’au moins une charge électrique d’aéronef comprenant au moins un dispositif de puissance comprenant au moins un module de puissance tel que présenté précédemment.
  • L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un module de puissance pour l’alimentation d’au moins une charge électrique d’un aéronef, le module de puissance comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance montés sur un substrat de support, le procédé comprenant des étapes consistant à :
    • Relier au moins une connexion électrique de puissance à un composant électronique de puissance,
    • Déposer une couche d’encapsulation sur le composant électronique de puissance de manière à le protéger, et
    • Déposer une couche de protection fusible sur au moins une portion de la connexion électrique de puissance, la couche de protection fusible étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion de la connexion électrique de puissance de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion.
  • De manière préférée, la couche de protection fusible est déposée sur la couche d’encapsulation.
  • Selon un aspect, la couche de protection fusible est déposée directement sur la couche d’encapsulation, ce qui facilite le montage.
  • Selon un aspect, la couche de protection fusible est déposée indirectement sur la couche d’encapsulation, par exemple en utilisant un support intermédiaire. Le support intermédiaire permet de servir d’interface pour contenir la couche de protection fusible. Cela permet de choisir des matériaux constitutifs de la couche de protection fusible qui seraient incompatibles avec la couche d’encapsulation. Selon un aspect, le support intermédiaire est une carte circuit imprimé et des liaisons électriques sont spécifiquement réalisées sur la carte circuit imprimé pour assurer la fonction fusible.
    •  PRESENTATION DES FIGURES
  • L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
  • La est une représentation schématique d’un système d’alimentation selon l’art antérieur.
  • La est une représentation schématique d’un module de puissance selon l’art antérieur.
  • La est une représentation schématique d’un système d’alimentation selon l’invention.
  • La est une représentation schématique simplifiée d’un système d’alimentation selon l’invention.
  • La est une représentation schématique d’un module de puissance selon une forme de réalisation selon l’invention.
  • La est une représentation schématique rapprochée d’une connexion électrique de la comprenant une portion montée dans la couche de protection fusible.
  • La est une représentation schématique rapprochée de la connexion électrique de la après absorption d’un arc électrique par la couche de protection fusible.
  • La est une représentation schématique d’un module de puissance selon une autre forme de réalisation selon l’invention.
  • Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
    •  DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
  • En référence à la , il est représenté un système d’alimentation pour alimenter une pluralité de charges électriques L à partir d’une pluralité de sources de puissance S. Une source de puissance S peut se présenter notamment sous la forme d’une batterie électrique, d’une pile à combustible ou d’une machine électrique configurée pour fonctionner comme moteur ou comme génératrice pour prélever de l’énergie mécanique sur un arbre d’une turbomachine d’aéronef. La charge électrique L peut se présenter notamment sous la forme d’un actionneur ou d’un moteur, en particulier, comprenant deux étoiles statoriques de manière à améliorer la redondance.
  • Toujours en référence à la , le système d’alimentation comprend une pluralité de dispositifs de puissance DP pour convertir et traiter l’énergie électrique issue des sources de puissance S pour alimenter les charges électriques L. A titre d’exemple, un dispositif de puissance DP peut comprendre plusieurs modules de puissance pour alimenter les différentes étoiles statoriques d’une machine électrique.
  • Toujours en référence à la , le système d’alimentation comprend une pluralité d’organes de protection commandables OPC, par exemple des contacteurs, de manière à permettre d’isoler un défaut d’un équipement et permettre une reconfiguration du système d’alimentation pour un fonctionnement dégradé.
  • De manière simplifiée, en référence à la , il est représenté par souci de clarté et de concision un système d’alimentation d’une seule charge électrique L à partir d’une seule source de puissance S. A la , le système d’alimentation comprend un dispositif de puissance DP pour convertir et traiter l’énergie électrique issue de la source de puissance S pour alimenter la charge électrique L. Un organe de protection commandable OPC est prévu sur la ligne d’alimentation reliant la source de puissance S au dispositif de puissance DP.
  • Comme illustré à la , le dispositif de puissance DP comprend une pluralité de modules de puissance M. De préférence, chaque module de puissance M est configuré pour remplir au moins une fonction de conversion, par exemple, pour traiter un courant triphasé pour un onduleur d’une machine électrique ou pour fournir un courant de distribution à une charge électrique L.
  • En référence à la , il est représenté un module de puissance M selon une première forme de réalisation de l’invention. Le module de puissance M comprend une pluralité de composants électroniques de puissance 2 montés sur un substrat de support 1. Dans cet exemple, les composants électroniques de puissance 2 se présentent sous la forme de puces électroniques ou des semi-conducteurs.
  • Le module de puissance M comprend au moins un connecteur de puissance 3P configuré pour recevoir de la puissance. Il est par exemple configuré pour être relié à une charge électrique L ou à une source de puissance S. Le connecteur de puissance 3P est accessible depuis l’extérieur du module de puissance M.
  • Le module de puissance M comprend au moins un connecteur de données 3D configuré pour recevoir une consigne de contrôle PCONS ( ), par exemple, des ordres de commutation d’interrupteurs ou de transistors. Il est par exemple configuré pour être relié à un calculateur de contrôle (non représenté). Le connecteur de données 3D est accessible depuis l’extérieur du module de puissance M.
  • Dans cet exemple, les composants électroniques de puissance 2 et les connecteurs 3P, 3D sont reliés par des connexions électriques 4, en particulier, des fils électriques (« wire bonding ») mais il va de soi que d’autres types de connexion pourraient convenir. En référence à la , parmi les connexions électriques 4, on distingue, d’une part, des connexions électriques de puissance 4P qui permettent de faire circuler des courants élevés, par exemple supérieurs à 10A, et, d’autre part, des connexions électriques de données 4D qui permettent de faire circuler des courants faibles, par exemple inférieurs à 10A.
  • Le module de puissance 4 comporte une couche d’encapsulation 5, couvrant la pluralité de composants électroniques de puissance 2 afin de les protéger. De préférence, la couche d’encapsulation 5 est réalisée par un gel diélectrique à base de silicone, un gel silicone bi-composant diélectrique thermodurcissable ou encore une couche d’isolant Parylene. Une telle couche d’encapsulation 5 est connue de l’homme du métier. Cette couche d’encapsulation 5 assure de manière avantageuse l’isolation électrique. Les connecteurs 3P, 3D comportent au moins une portion s’étendant en dehors de la couche d’encapsulation 5.
  • L’invention est remarquable en ce que le module de puissance M comporte au moins une couche de protection fusible 6 dans laquelle s’étend au moins une portion 40 d’une connexion électrique 4. Dans cet exemple, plusieurs connexions électriques 4 comportent une portion 40 dans la couche de protection fusible 6, en particulier, une connexion électrique de puissance 4P reliant un composant électronique de puissance 2 à un connecteur de puissance 3P, une connexion électrique de puissance 4P reliant les deux composants électroniques de puissance 2 et une connexion électrique de données 4D reliée au connecteur de données 3D.
  • La couche de protection fusible 6 est configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant supérieur à un seuil admissible de manière à stopper de manière définitive la circulation des courant dans les portions 40 de connexion électrique 4 situées dans la couche de protection fusible 6.
  • Comme illustré à la représentant de manière schématique une connexion électrique de puissance 4, une portion 40 est située dans la couche de protection fusible 6. Lors de l’apparition d’un défaut à l’intérieur ou à l’extérieur du module de puissance DP, un courant déjà présent dans la portion 40 de la connexion électrique 4 va croître, jusqu’à dépasser un seuil admissible, de préférence, au moins égal à deux fois le courant nominal traversant la portion 40 de la connexion électrique 4 selon un mode de fonctionnement nominal. En quelques microsecondes, la portion 40 de la connexion électrique 4 va fondre, va former un pont liquide et va finir par se séparer, donnant naissance à un arc électrique.
  • Lors du dépassement de seuil admissible, le courant circulant dans la portion 40 de la connexion électrique 4 engendre un changement d’état de la couche de protection fusible 6 qui devient une couche de coupure 6’, comme illustré à la , qui vient stopper définitivement la circulation dans ladite portion 40. Des courants de valeurs excessives ne peuvent plus circuler, ce qui protège l’intégrité des composants électroniques de puissance 2.
  • Ce changement d’état va permettre d’absorber l’énergie dégagée par la connexion électrique 4. Lorsque la couche de protection fusible 6 va revenir à l’état d’origine (état solide), celle-ci est transformée en une couche de coupure 6’ qui assure l’interruption définitive de la circulation du courant dans la portion 40 de la connexion électrique 4.
  • Le dispositif de puissance DP dans lequel le module de puissance M en défaut est utilisé se retrouve alors dans un état de sécurité, du fait de l’arrêt du défaut et de la capacité de la couche de protection fusible 6 (couche de coupure 6’) à contenir la tension au niveau de la connexion électrique 4.
  • La couche de protection fusible 6 est de préférence configurée pour changer de phase lors de son changement d’état, sous l’effet de la présence d’une forte densité de chaleur. De manière préférée, la couche de protection fusible 6 est stable thermiquement et chimiquement et compatible avec la couche d’encapsulation 5. De préférence, la couche de protection fusible 6 est configurée pour réaliser une isolation électrique de manière à éviter la propagation de courants électriques issus des composants électroniques de puissance 2 et, ce, même lorsque la couche de protection fusible 6 devient une couche de coupure 6’. De préférence, la couche de protection fusible 6 est hydrophobe et permet également une tenue au feu sans dégagement de fumées toxiques. De manière préférée, la couche de protection fusible 6 comporte du sable, de préférence, du sable siliceux pur.
  • Dans cet exemple, la couche de protection fusible 6 est directement en contact avec la couche d’encapsulation 5.
  • En référence à la , pour assurer la protection mécanique, le module de puissance est monté dans un boitier 7 qui comporte, de préférence, une semelle 72 reliée au substrat 1 et un capot 71. De préférence, les connecteurs 3P, 3D s’étendent en saillie du capot 71. Dans cet exemple, le module de puissance M comporte un dissipateur 73 pour améliorer le drainage de calories qui est relié à la semelle 72, en particulier, via une couche d’interface thermique. Selon un aspect de l’invention, la couche d’encapsulation 15 et le boiter 71 sont réalisés en un seul et même élément.
  • Un exemple de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un module de puissance M va être dorénavant présenté. Les composants électroniques de puissance 2 sont positionnés sur le substrat 1, de préférence du type SnAg. De préférence, le substrat 1 a été préalablement sérigraphié de manière à former une couche de redistribution des connecteurs électriques et les composants électroniques de puissance 2 sont fixés sur le substrat 1 par refusion.
  • Dans cet exemple, le procédé comporte des étapes consistant à :
    • Relier au moins une connexion électrique 4 à un composant électronique de puissance 2,
    • Déposer une couche d’encapsulation 5 sur le composant électronique de puissance 2 de manière à le protéger,
    • Stabiliser la couche d’encapsulation 5, par exemple, par une opération d’étuvage, de polymérisation ou autre, et
    • Déposer une couche de protection fusible 6 sur au moins une portion 40 de la connexion électrique de puissance 4.
  • Selon un aspect, le procédé comporte une étape consistant à monter une partie du boiter 7 avant l’étape consistant à déposer la couche d’encapsulation 5. Cela permet d’utiliser le volume de la première partie du boîtier pour faciliter le dépôt de la couche d’encapsulation 5. De préférence, le procédé comporte une étape consistant à monter une deuxième partie du boîtier 7 après l’étape consistant à déposer la couche de protection fusible 6.
  • De manière préférée, la couche d’encapsulation 5 est déposée avant la couche de protection fusible 6 afin de réaliser le module de puissance M par dépôt de couches superposées, ce qui est pratique.
  • Un exemple de mise en œuvre va être présenté en référence aux figures 5 à 7. Comme illustré à la , le module de puissance M est alimenté par le connecteur de puissance 3P qui fournit de la puissance à deux composants électroniques de puissance 2 via des connexions électriques de puissance 4P. Dans cet exemple, un composant électronique de puissance 2 est aussi relié à un connecteur de données 3D via une connexion électrique de données 4D.
  • Lors de l’apparition d’un court-circuit sur le système d’alimentation, le courant augmente de manière rapide, en particulier, dans les connexions électriques de puissance 4P comme illustré à la .
  • De manière avantageuse, la portion 40 de la connexion électrique de puissance 4 permet de changer l’état de la couche de protection fusible 6 qui se transforme en couche de coupure 6’. Dans cet état, le courant circulant dans la portion 40 de la connexion électrique de puissance 4 est stoppé définitivement comme illustré à la . Cela permet avantageusement de protéger les composants électroniques de puissance 2 contre des courants de valeur élevée. De manière avantageuse, la couche de protection fusible 6 permet d’absorber l’énergie de l’art électrique pour protéger les composants électroniques de puissance 2.
  • De manière préférée, lorsque la couche de protection fusible 6 change d’état, le courant est stoppé dans l’ensemble des portions 40, c’est-à-dire, même dans celles qui n’ont pas fait circuler un courant supérieur au seuil admissible. Cela est particulièrement le cas pour la connexion électriques de contrôle 4D dans laquelle il ne circule pas de courant élevé.
  • Les composants électroniques de puissance 2 sont ainsi protégés. Il suffit pour un opérateur de remplacer la couche de protection fusible 6 et les connexions électriques 4P, 4D pour remettre en service le module de puissance M, ce qui est avantageux.
  • Une autre forme de réalisation est représentée à la . Par souci de clarté et de concision, il sera uniquement décrit les différences avec la première forme de réalisation de la . Les éléments communs ou analogues portent les mêmes références sur la et ne seront pas décrits de nouveau.
  • En référence à la , le module de puissance M comporte une carte de circuit imprimé 8, appelée « PCB », disposée entre la couche d’encapsulation 5 et la couche de protection fusible 6. De manière avantageuse, cela permet aux connexions électriques de favoriser la remise en service en créant une frontière entre la couche d’encapsulation 5 et la couche de protection fusible 6. De plus, cela permet de bénéficier d’une grande liberté pour choisir les matériaux pour la couche d’encapsulation 5 et la couche de protection fusible 6 étant donné qu’ils ne sont pas en contact direct. Cela permet par ailleurs de faciliter la remise en service.
  • Dans cet exemple, le module de puissance M comprend plusieurs organes de déport 9, logés dans la couche d’encapsulation 5, qui sont reliés d’une part à un composant électronique de puissance 2 et d’autre part, à la carte de circuit imprimé 8. La connexion électrique de puissance 4 est reliée uniquement à la carte de circuit imprimé 8 et s’étend dans la couche de protection fusible 6, en particulier, uniquement dans cette dernière.
  • Ainsi, suite à l’apparition d’un arc électrique, les connexions électriques de puissance 4 peuvent être retirées de manière pratique avec la couche de protection fusible 6. Lors de la remise en service, il suffit de recréer les connexions électriques de puissance 4 et de déposer une nouvelle couche de protection fusible 6. La couche d’encapsulation 5, les composants électroniques de puissance 2 et les organes de déport 9 ne sont avantageusement pas affectés. De manière préférée, les connexions électriques de puissance 4 sont précablées sur la carte de circuit imprimé 8, ce qui facilite le montage et la remise en service.
  • De manière préférée, chaque organe de déport 9 se présente sous la forme d’un pilier vertical monté sur le substrat 1. De manière préférée, chaque organe de déport 9 est relié à un composant électronique de puissance 2 via une connexion électrique interne 4a qui s’étend, de préférence, uniquement dans la couche d’encapsulation 5 comme illustré à la .
  • Dans cet exemple, en référence à la , le connecteur de puissance 3P comporte :
    • une partie interne 31P, logée dans la couche d’encapsulation 5, qui est montée d’une part sur le substrat 1 et reliée d’autre part, à la carte de circuit imprimé 8,
    • une partie externe 32P, logée en partie dans la couche de protection fusible 6 et
    • une liaison externe 33P reliant électriquement la partie externe 32P à la partie interne 31P via la carte de circuit imprimé 8.
  • De manière analogue, la liaison externe 33P s’étend uniquement dans la couche de protection fusible 6. La couche de protection fusible 6 est configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la liaison externe 33P de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans la liaison externe 33P. Ainsi, de manière avantageuse, la couche de protection fusible 6 peut changer d’état lors de l’apparition d’un arc électrique dans le connecteur de puissance 3P.
  • Un exemple de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un module de puissance M va être dorénavant présenté. Les composants électroniques de puissance 2 sont positionnés sur le substrat 1. De préférence, le substrat 1 a été préalablement sérigraphié de manière à former une couche de redistribution des connecteurs électriques et les composants électroniques de puissance 2 sont fixés sur le substrat 1 par refusion avec les organes de déport 9 et les connexions électriques internes 4a. De préférence, la partie interne 31P du connecteur de puissance 3P est également positionnée sur le substrat 1.
  • Le procédé comporte une étape consistant à déposer une couche d’encapsulation sur les éléments positionnés sur le substrat 1 afin de les protéger et former un premier ensemble.
  • Ensuite, le procédé comporte une étape consistant à assembler la carte de circuit imprimé 8 sur le premier ensemble. Les connexions électriques 4, la liaison externe 33P et la partie externe 32P du connecteur de puissance 3P sont de préférence précâblées. L’assemblage peut être réalisé par brasage mais également, de façon privilégiée, par une opération de montage à la presse « press-fit ». Des organes de déport 9 compatibles sont choisis en cas de montage à la presse. Après assemblage, le procédé comporte une étape consistant à déposer la couche de protection fusible 6. Un tel procédé de fabrication permet d’offrir une grande flexibilité dans le choix du matériau de la couche d’encapsulation 5 et de la couche de protection fusible 6 étant donné qu’ils ne sont pas en contact direct.
  • Grâce à l’invention, une coupure du courant est réalisée de manière locale dans un module de puissance M pour des courants de coupure plus faibles que dans l’art antérieur. Cela permet de protéger les composants électroniques de puissance 2 et facilite une remise en service. La puissance d’un arc électrique est absorbée de manière locale par la couche de protection fusible 6. Cela permet de limiter les projections de matière et la diffusion des endommagements.
    •

Claims (9)

  1. Module de puissance (M) pour l’alimentation d’au moins une charge électrique (L) d’un aéronef, le module de puissance (M) comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance (2) montés sur un substrat de support (1), au moins une couche d’encapsulation (5) de la pluralité de composants électroniques de puissance (2) afin de les protéger, au moins une connexion électrique de puissance (4) reliée à au moins un composant électronique de puissance (2), module de puissance (M) caractérisé par le fait qu’il comporte au moins une couche de protection fusible (6), plusieurs connexions électriques de puissance (4) comportent au moins une portion (40) dans la couche de protection fusible (6), la couche de protection fusible (6) étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion (40) de la connexion électrique de puissance (4) de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion (40).
  2. Module de puissance (M) selon la revendication 1, dans lequel, la connexion électrique de puissance (4) est reliée entre deux composants électroniques de puissance (2).
  3. Module de puissance (M) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel, la connexion électrique de puissance (4) est reliée entre au moins un composant électronique de puissance (2) et au moins un connecteur électrique de puissance (3P) comprenant au moins une portion s’étendant en dehors de la couche d’encapsulation (5).
  4. Module de puissance (M) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant au moins un connecteur de déport (9) reliant le composant électronique de puissance (2) à la connexion électrique de puissance (4), la connexion électrique de puissance (4) s’étendant uniquement dans la couche de protection fusible (6).
  5. Module de puissance (M) selon la revendication 4, comprenant au moins une carte de circuit imprimé (8) montée à l’interface entre la couche d’encapsulation et la couche de protection fusible (6), le connecteur de déport (9) étant relié à la connexion électrique de puissance (4) via la carte de circuit imprimé (8).
  6. Module de puissance (M) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant au moins une connexion électrique de données (4D) reliée à un connecteur de données (3D), la connexion électrique de données (4D) comportant au moins une portion (40) s’étendant dans la couche de protection fusible (6).
  7. Module de puissance (M) selon l’une des revendications 1 à 6, dont la connexion électrique de puissance (4) se présente sous la forme d’un fil longitudinal qui comporte plusieurs parties (41, 42) ayant des sections différentes.
  8. Système d’alimentation d’un réseau électrique d’aéronef (REA) comprenant au moins un dispositif de puissance (DP) comprenant au moins un module de puissance (M) selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. Procédé de fabrication d’un module de puissance (M) pour l’alimentation d’au moins une charge électrique (L) d’un aéronef, le module de puissance (M) comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance (2) montés sur un substrat de support (1), le procédé comprenant des étapes consistant à :
    • Relier au moins une connexion électrique de puissance (4) à un composant électronique de puissance (2),
    • Déposer une couche d’encapsulation (5) sur le composant électronique de puissance (2) de manière à le protéger, et
    • Déposer une couche de protection fusible (6) sur au moins une portion (40) de la connexion électrique de puissance (4), la couche de protection fusible (6) étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion (40) de la connexion électrique de puissance (4) de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion (40).
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