Mathieu GINET soutiendra sa thèse le 26/10/2026 à 14h00.
Lieu : amphithéâtre Émilie du Châtelet, Bibliothèque Marie Curie de l’INSA Lyon, 31 avenue Jean Capelle, 69100 Villeurbanne
Jury :
Rapporteurs :
Aleksandar PRODIC, Professeur des Universités, University of Toronto
Marc COUSINEAU, Professeur des Universités, ENSEEIHT - INP
Examinateurs :
Daniela DRAGOMIRESCU, Professeure des Universités, INSA Toulouse
Eric FELTRIN, Docteur-ingénieur de Recherche, STMicroelectronics
Encadrement :
Xuefang LIN-SHI, Professeure des Universités, INSA Lyon, directrice de thèse
Bruno ALLARD, , Professeur des Universités, INSA Lyon, co-directeur de thèse
Invités :
Nicolas JEANNIOT, Docteur-ingénieur de Recherche, STMicroelectronics
Résumé :
Dans l’écosystème des microcontrôleurs, l’intégration des alimentations à découpage (SMPS) constitue un facteur clé de différenciation des produits vis-à-vis de la concurrence. À mesure que les microcontrôleurs intègrent des fonctions de plus
en plus complexes, plusieurs domaines de tensions différentes sont nécessaires. Les convertisseurs DC-DC à entrée unique et sorties multiples (SIMO) sont une solution prometteuse pour fournir différentes tensions de sortie avec un bon rendement, tout en réduisant le nombre de composants compagnons nécessaires, implantés sur la carte du microcontrôleur. La thèse a pour objectif de concevoir un convertisseur DC-DC SIMO à trois sorties dans une technologie ST-18nm. Les tensions de sortie sont régulées à 0,8 V, 1,0 V et 1,5 V respectivement, avec des courants de charge maximaux respectifs de 500 mA, 200 mA et 200 mA. Une évaluation de différentes stratégies de commande en termes de performances transitoires est réalisée. A partir de cette étude, une architecture de commande est proposée, combinant les stratégies les plus adaptées. La commande des interrupteurs de sortie se fait par comparateur, tandis qu’une commande MLI en mode courant est choisie pour les interrupteurs d’entrée. Une sortie de roue libre ainsi qu’une source de courant auxiliaire, placée en parallèle de la seule inductance, sont ajoutées afin d’améliorer la réponse du convertisseur lors des transitoires multiples de charge. L’étage de puissance et la commande proposés sont implémentés au niveau transistor. La commande des interrupteurs de puissance est assurée par une machine à états finis (FSM), permettant de basculer entre les deux modes de fonctionnement du convertisseur SIMO : PFM et PWM. Chacun de ces modes dispose de sa propre boucle de régulation. Le convertisseur SIMO est sujet à des oscillations sous-harmoniques, principalement dues à la stratégie de commande proposée. Une solution de compensation par double rampes de compensation est proposée et implémentée. En conclusion, cette thèse propose un convertisseur DC-DC SIMO optimisé pour les performances transitoires, destiné à l’alimentation de microcontrôleurs. Ces travaux constituent une base intéressante pour le développement d’un convertisseur SIMO intégré dans un futur produit.
Mots-clés : Convertisseur DCDC, performances transitoires, intégration CMOS,