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Offre de post-doc

Sujet : conception de circuit de conditionnement pour un récupérateur d'énergie vibratoire dans une technologie MOS haute tension.

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Laboratoire : LIP6 (Laboratoire d'Informatique de Paris VI, Université Pierre et Marie Curie)

Date de debut souhaitée : octobre 2010

Durée : un an, renouvelable

Salaire : à partir de 1950 euros net/mois, en fonction de l'expérience

Lieu : campus de Jussieu, 4, place Jussieu 75005 Paris

Concact : Dimitri Galayko dimitri.galayko(at)lip6(.)fr

Site web : http://www-soc.lip6.fr/recherche/cian/sesam/

Contexte.

Ce thème de recherche concerne la génération de l'électricité à partir de vibrations ambiantes pour alimenter des systèmes électroniques autonomes. La conversion électromécanique est effectuée grâce à un transducteur capacitif (électrostatique), qui, pour fonctionner en mode de conversion d'énergie, nécessite une commande électrique complexe, intelligente et adaptative. Une mise au point d'un générateur d'électricité nécessite :

  1. un développement d'un transducteur capacitif performant, ce qui se fait en général en technologie de microsinage de Silicium (MEMS). Cette activité relève de la conception de dispositif MEMS, mise au point du procédé de fabrication, caractérisation du dispositif.

  2. Un développement de l'électronique dite de conditionnement permettant un fonctionnement correcte du transducteur capacitif. Cette activité relève de la conception de circuit intégré MOS.

Ces deux tâches sont menées respectivement par deux laboratoires travaillant en étroite coopération : l'ESYCOM (ESIEE) et le LIP6. Le profil du poste de post-doc concerne la deuxième activité, relevant des compétences du LIP6. Ce travail s'inscrit au projet national SESAM financé par l'Agence Nationale de la Recherche, auquel participent, à part le LIP6 et l'ESIEE, le CEA-LETI et le TIMA.

Déscription du projet

Il existent de nombreux travaux sur les générateur d'électricité à partir des vibration à l'aide de transduction capacitive. Notre projet se distingue par une sophistication de la partie électronique qui permettra d'optimiser les performances du générateur et c'est d'une manière à s'adapter aux conditions d'environnement. Il y a peu d'études s'intéressant au fonctionnement global du générateur, notamment, sur la dynamique de l'interaction entre les domaines électriques et mécaniques. Notre travail de dévéloppement a été précédé par une solide étude théorique dont les résultats sont publiés à TCAS I (à paraître).

Le projet a commencé il y 2 ans ; une architecture de circuit de conditionnement adaptatif a été conçu et modélisé en langage VHDL-AMS couplé avec ELDO (niveau transistors). L'architecture est basée sur le circuit de conditionnement proposé par Yen [1] et basé sur une pompe de charge. L'intelligence est introduite au niveau du contrôle du switch cadençant le cycle de conversion d'énergie. L'architecture du système globale est décrite dans [2] (l'article est téléchargeable sur notre site).

Actuellement, nous sommes en phase d'implémentation de cette architecture en technologie AMS 035 haute tension. La principale difficulté et défi est de faire fonctionner le transducteur à haute tension, ce qui implique une conception de circut intelligent compatible avec une commande haute tension. Le circuit de conditionnement est composé de plusieurs blocs : convertisseur analogique-numérique pour la mesure de l'état courant du circuit, un générateur de commande, un comparateur haute tension, un circuit numérique mettant en place l'algorithme de commande. La principale contrainte lors de la conception de ce circuit est l'ultra basse consommatino qu'il doit avoir (des microwatts). Cette dernière condition nécessite des solutions originales au niveau de l'architecture et du circuit.

Mission

Le post-doc sera impliqué dans la conception de la puce en technologie AMS 035 haute tension. Il participera à la coordination du travail de conception effectué actuellement par deux doctorants, et à l'encadrement des doctorants. La finalité du projet est d'avoir une puce fabriquée, testée et fonctionnelle, afin de l'interfacer avec le transducteur réalisé par l'ESIEE.

Compétences recherchées  :

  • Doctorat en électronique

  • Expérience pratique de conception de circuit intégrés analogiques (layout, Cadence, extraction, simulation...),

  • Connaissances de (micro)électronique de puissance

  • Expérience de conception de circuit intégrés haute tension est en plus

Références :

[1] B. C. Yen, H. L. Jeffery, “A variable capacitance vibration-to-electric energy harvester”, IEEE transactions on circuits and systems, vol. 53, no. 2, Feb. 2006, pp. 288-295

[2] VHDL-AMS modeling of adaptive electrostatic harvester of vibration energy with dual-output DC-DC converter, Andrii Dudka, Dimitri Galayko and Philippe Basset, Proceeding of the 2009 IEEE International Behavioral Modeling and Simulation Conference (BMAS'2009)San José, USA, 2009

[…] Les publications du LIP6 relatives aux projet peuvent être consultées sur cette page.



LIP6 LIP6-SoC LIP6 CNRS UPMC