Calculateurs de bord pour voitures électriques, chargeurs de batterie pour bateaux, antennes pour téléphones portables, outillage électroportatif… De l’automobile à la marine, en passant par l’agriculture et les télécommunications, de nombreux secteurs peuvent avoir besoin de développer un convertisseur étanche.
Ces coffrets hermétiques ont pour mission de protéger le système électronique qu’ils abritent, afin qu’aucune infiltration d’eau ne vienne compromettre la carte électronique. Bien plus complexes à développer qu’un convertisseur classique, les convertisseurs étanches posent leurs lots de contraintes mécaniques et de raccordements. Découvrez dans cet article les défis posés par le développement d’un convertisseur étanche, et comment les relever.
Convertisseur étanche : une demande croissante
Ces dernières années, nous observons une demande de plus en plus importante pour des dispositifs entièrement étanches, notamment sur les marchés à l’export. Pourquoi ? Tout simplement parce que disposer d’un système étanche simplifie grandement l’installation. Un convertisseur non étanche impose des contraintes quant à son emplacement et nécessite un espace suffisant autour des autres dispositifs installés à proximité. En revanche, un convertisseur étanche offre une plus grande flexibilité d’installation, permettant de le positionner sans les mêmes restrictions.
Aussi, bien que les convertisseurs étanches soient plus coûteux — environ 1,5 fois plus — que leurs homologues non étanches, de plus en plus de secteurs cherchent à en développer, pour s’affranchir des contraintes spatiales et faciliter leur intégration dans divers environnements. Bien que des modèles standards existent, la plupart des convertisseurs étanches font l’objet d’un développement spécifique, pour répondre aux contraintes de chaque application.
Les risques et contraintes liés à la conception de convertisseurs étanches
La conception de convertisseurs étanches présente des défis particuliers, principalement au niveau mécanique et des interconnexions. L’étanchéité totale exige une gestion minutieuse des interfaces thermiques. Le confinement hermétique nécessite en effet un drainage efficace de la chaleur des composants de puissance et magnétiques.
Gérer au mieux la dissipation des composants implique de concevoir la schématique de façon à limiter au maximum les pertes au niveau du circuit imprimé et des résistances. Chaque perte observée au niveau des résistances se traduirait en effet par des pertes de chaleur dans le système… Ce qui engendrerait une élévation de température au sein du produit.
Il est essentiel de transférer le maximum de chaleur dissipée vers le radiateur pour éviter une élévation de la température à l’intérieur de l’appareil. Sans cette précaution, le risque est d’engendrer une surchauffe comparable à une « cocotte-minute ». Si votre système est incapable d’évacuer les watts, le produit déclenchera l’alarme thermique et se coupera thermiquement parlant. De quoi impacter négativement l’expérience utilisateur.
La méthode à suivre pour développer un convertisseur étanche
Afin de garantir une dissipation thermique efficace, une approche méthodique est nécessaire lors de la conception des convertisseurs étanches :
- Réaliser une étude théorique quant à la dissipation de puissance de tous les composants, afin d’identifier ceux qui se dissipent le plus, et déterminer ceux dont on va devoir transférer la puissance perdue sur le radiateur.
- Concevoir le circuit imprimé en conséquence
- Concevoir les magnétiques en conséquence, ce qui impose d’avoir des carcasses permettant de transférer facilement la puissance. Il sera difficile d’y parvenir avec des selfs toriques, c’est pourquoi l’on privilégie davantage des selfs avec des surfaces carrées ou rectangles, qui permettent de dissiper plus facilement la puissance.
Il faut ensuite s’assurer de l’étanchéité des interconnexions, en recourant soit à des :
- Presse-étoupes, qu’il est nécessaire de serrer pour étanchéifier un câble
- Connecteurs étanches, qui permettent de simplifier les interfaces.
Notez enfin que le dissipateur doit lui aussi être étanche. Généralement situé à l’extérieur du convertisseur, avec un capot par-dessus, il devra bénéficier de joints pour le rendre étanche. Le type de carcasse et de transformateur utilisé influence directement la qualité de l’interface thermique avec le radiateur, un choix crucial pour le système. Le niveau d’étanchéité exigé peut varier entre IP65 et IP68, ce qui aura un impact sur le type de connecteurs à retenir.
Convertisseurs étanches : des produits à forte valeur ajoutée
Amenés à être utilisés en extérieur, et donc à être exposés à la pluie, au gravier à l’humidité ou encore au froid, les produits comprenant un convertisseur étanche doivent pouvoir faire face à des écarts de température importants. Les contraintes thermiques, allant de - 40 à + 60 ou 70 degrés, sont considérablement plus strictes. Cela augmente la complexité et, par conséquent, la valeur ajoutée du produit.
Vous l’aurez compris : la conception d’un convertisseur étanche des nécessite des compétences et connaissances particulières au niveau thermique, choix des connectiques et dimensionnement magnétique. Bureau d’études techniques spécialisé dans la conception et la production de solutions électroniques sur mesure, Cats Power Design se positionne comme un partenaire de choix pour les entreprises confrontées à ces défis complexes. Vous cherchez à concevoir de A à Z un convertisseur étanche ? Contactez nos experts et parlez-nous de vos besoins !
