WO2019105951A1 - Système d'alimentation électrique des modules d'acquisition d'une antenne acoustique linéaire remorquée. - Google Patents

Système d'alimentation électrique des modules d'acquisition d'une antenne acoustique linéaire remorquée. Download PDF

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WO2019105951A1
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stage
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converter
hub
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PCT/EP2018/082736
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Olivier FASSY
Fabienne LEBREIL
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Thales
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    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade

Definitions

  • Power supply system for the acquisition modules of a towed linear acoustic antenna.
  • the invention relates to the field of digital acoustic towed acoustic antennas, conventional electro-acoustic technology and more particularly the electronic telemetry systems ensuring the digitization of the signals generated by all the acoustic hydrophones constituting such an antenna and by non-acoustic sensors or "NAS" according to the acronym of the English name "Non Acoustic Sensor” (temperature sensors, immersion, heading, roll / pitch, etc .7) required for signal processing Sonar tracks and their operation.
  • NAS non-acoustic Sensor
  • the invention relates directly to a method and a system for supplying electrical energy to the various modules constituting the electronic telemetry system of a towed linear acoustic antenna.
  • the increase in the number of sensors leads to the search for solutions making it possible to satisfy the energy requirements of such antennas with a reduced number of power supply lines, or even with a single line, while limiting the supply voltage in such a way that not to increase the limited insulation voltage constraints beyond the usual values, particularly in terms of cable links, junction connectors of the antenna modules and at the level of the trailer rigging, as well as the constraints of antenna power supply .
  • An object of the invention is to provide a means for responding to the constraints mentioned above.
  • the invention relates to a power module for supplying power to the component elements of a module
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) for acquiring data produced by a set of sensors, or HUBs, from a power supply line providing a constant DC current.
  • the module according to the invention mainly comprises for this purpose:
  • a regulator stage configured to be powered by the power supply line and to produce a low value shunt voltage
  • a first DC-DC converter stage or main converter, whose commissioning is controlled by the application of a first control signal (SHDN) on a control input
  • a second DC-DC converter stage or secondary converter, whose commissioning is controlled by the application of a second control signal (RUN) on a control input.
  • RUN second control signal
  • the module according to the invention further comprises a first energy reservoir, or upstream reservoir, supplied by the voltage regulator stage and configured to supply the energy necessary to ensure a start of the first DC-DC converter stage when the first control signal (SHDN) is activated, as well as a second energy reservoir, or downstream reservoir, powered by the first DC-DC converter stage (and configured to provide the energy necessary to ensure a start-up of the second DC converter stage -DC when the second control signal (RUN) is activated.
  • a first energy reservoir, or upstream reservoir supplied by the voltage regulator stage and configured to supply the energy necessary to ensure a start of the first DC-DC converter stage when the first control signal (SHDN) is activated
  • SHDN first control signal
  • second energy reservoir or downstream reservoir
  • the module according to the invention may include various provisions listed below.
  • the module according to the invention comprises a redundant protection mechanism of the power supply line, the protection consisting of the establishment of a short circuit (bypass) between its connection terminals. to the power line in case of failure of an electronic element within the HUB.
  • the protection mechanism is configured such that in case of failure of electronic circuits in the HUB of a nature to interrupt the power supply chain, it ensures the isolation of the HUB compared to the power supply line of the antenna.
  • Said protection mechanism comprises a first level of protection and a second level of protection which ensures the protection of the line supply of the antenna in case of failure of the circuits constituting the first level of protection.
  • the first level of protection is implemented by a transistor circuit
  • the second level of protection is implemented by a thyristor circuit
  • the module according to the invention further comprises a first starting circuit which measures the charge of the upstream energy reservoir and activates the first control signal (SHDN) when the full charge of the reservoir of Upstream energy is detected, as well as a second start circuit which measures the downstream energy reservoir load and activates the second control signal (RUN) when the full load of the downstream energy reservoir is detected.
  • a first starting circuit which measures the charge of the upstream energy reservoir and activates the first control signal (SHDN) when the full charge of the reservoir of Upstream energy is detected
  • SHDN first control signal
  • RUN second control signal
  • the module according to the invention further comprises a control circuit configured to control the establishment of the output voltages Vs n of the converters of the second secondary DC-DC converter stage, so as to ensure the establishment different voltages Vs n in a sequence for starting the programmable circuits and memories constituting the HUB.
  • the converters constituting the first and the second stage DC-DC converter are synchronized by a same frequency chosen so as not to generate electromagnetic interference conducted and / or radiated with the elements of the antenna in which the HUB is integrated.
  • the upstream electrical energy reservoir and the downstream electrical energy reservoir are two capacitive devices.
  • the power supply module is configured to implement a phase of operation in nominal mode during which it provides power to the various elements of the HUB and a phase of operation in startup mode. transient, which ensures the gradual establishment of the voltages delivered by the module.
  • the second phase of operation in start mode comprises three main phases.
  • a first phase which consists in establishing a regulated shunt voltage V REG , of low value, from the direct current flowing on the general supply line of the antenna; the duration of this first phase being a function of the time Tr-i necessary to obtain a voltage V REG perfectly established and stable, and the time Ti necessary to obtain a charge of the upstream energy reservoir sufficient to ensure the start and the nominal operation of the first DC-DC conversion stage;
  • a second phase consisting of starting the main DC-DC converter after the first phase has been executed; the duration of this second phase being a function of the time Tr 2 necessary to obtain a stabilized voltage V M at the output of the main DC-DC conversion stage, and the time T 2 necessary to obtain a charge of the storage tank. downstream energy sufficient to ensure the start and nominal operation of the second DC-DC conversion stage;
  • a third phase which consists in starting the converters of the secondary DC-DC conversion stage responsible for producing the voltages V sn , after execution of the second phase.
  • the feed device according to the invention allows both:
  • the device according to the invention ensuring the maintenance of the propagation of the current Global feed antenna to other HUB modules.
  • the device according to the invention also advantageously makes it possible to feed separately each acquisition module (HUB) from a common power line without the need for any specific global power supply or associated cabling.
  • UOB acquisition module
  • FIG. 1 a functional schematic representation of an original telemetry system for linear acoustic antenna, in which the device according to the invention can be integrated;
  • FIG. 2 a functional schematic representation of the power supply module according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation illustrating the operating principle of the power supply module according to the invention.
  • a conventional telemetry system of a towed linear acoustic antenna generally comprises the following functions:
  • antenna synchronization distribution function (antenna top sampling, fast clock, etc.);
  • a data acquisition function consisting of a plurality of acquisition modules or DAU (acronym for the "Digital Acquisition Module"), conventionally produced by analog processing and digitization modules, distributed regularly; inside an antenna or different antenna sections following the linear arrangement of the hydrophones (or groups of hydrophones).
  • DAU digital acquisition Module
  • These modules are synchronized by an antenna sync signal generated by one or more Synchronization modules and powered via power supply modules;
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - An antenna data collection function performing the routing of all digitized antenna data to the receiver that performs the treatment generally placed on board the vessel that tows (trailer) the antenna. This function is conventionally performed by one or more antenna multiplexing modules, synchronized by the antenna sync signal and powered via the power supply modules.
  • An electric power supply function which ensures the power supply of the other modules.
  • This function is conventionally performed by antenna power supply modules, or PSUs according to the acronym of the English name of "Power Supply Unit”. These PSUs are usually powered from a constant DC edge power supply and provide power to the various acquisition modules (DAU).
  • DAU acquisition modules
  • the implementation of the power module according to the invention is however not limited to this single example.
  • the power supply module according to the invention can indeed find its application in other types of equipment, towed linear antennas or others, comprising equipment supplied by a constant current power supply line, for which one seeks, on the one hand, to limit the current draws induced on the power line at the start of the equipment powered from this line, so as not to have to oversize the power transmitted by the general power supply, and on the other hand, to prevent an element fed from the power supply line and having a malfunction from being able to interrupt (open) the power supply chain and thus prevent the supply of electrical energy to the other powered elements from this power line.
  • the telemetry system illustrated in FIG. 1 is mainly consisting of the following elements:
  • the collected sensor data are reassembled by the different HUBs according to a series chaining mechanism involving one or more data buses 15.
  • an Antenna Synchronization module (SYNC) delivering on a synchronization bus 13 a general synchronization used by the different HUBs to generate the synchronization signals internal to the HUBs.
  • an electric power generation module placed on board the towing vessel and delivering a constant supply current on a feed line.
  • the system may also include, when necessary, one (or more) antenna head adaptation module (Head HUB) which makes it possible to adapt the data flow reassembled to adapt, if necessary. , the transmission capabilities of the antenna tow line (antenna speed reduction, before transmission to the on-board receiver via trailer rigging).
  • Head HUB antenna head adaptation module
  • this (or these) module may have a structure similar to that of a HUB (personalized HUB).
  • the telemetry system presented here advantageously thanks to the introduction of acquisition module of the original sensor data (HUBs) having an identical structure, to simplify the mechanism of collection and recovery, to the antenna head, data delivered by the various sensors constituting the antenna, as well as the synchronization mechanism and energy supply of the assembly, both because of the standardization of the components used and because of the simplification of the wiring that this introduction induces .
  • UOBs original sensor data
  • the power supply module 16 which is the subject of the present invention may advantageously be integrated into the structure of a HUB type acquisition module 12 to ensure the management of the power supply of the different elements constituting the HUB, from the supply current delivered by the electrical energy generation module of the antenna on the supply line 14.
  • the advantage of the power supply module according to the invention is that it makes it possible to increase the number of acquisition modules that an antenna can count while maintaining the constant current delivered by the general power supply module of the antenna at a constant voltage.
  • usual standard value of the order of 2A for example.
  • FIG. 1 shows the overall functional block diagram of the power supply module 16 integrated to each HUB 12.
  • this module comprises a set of distinct functional stages:
  • a head regulator stage 21 connected directly to the general supply line 14 and configured to deliver a regulated DC voltage V REG of a given value, equal to 2.2 V for example;
  • a first main DC-DC converter stage 22 configured to deliver a DC voltage V M of a given value, equal to 5 V for example, from which the DC voltages necessary for the operation of the different modules of the HUB are produced;
  • a second DC-DC secondary converter stage 23 configured to produce from the voltage V M the DC voltages V sn necessary for the operation of the various modules of the HUB, a voltage V s1 of 3.3 V and a voltage V s2 of 1, 6 V for example.
  • the first converter stage 22 and the second converter stage 23 are controlled by starting modules, the module 24 and the module 25 respectively, whose function is, in the start phase, to delay the start of the stages. converters so as to limit the inrush current absorbed by the power supply module 16 on the general constant-current supply line 14.
  • the head regulator stage 21 is configured to behave as a shunt (i.e. a low impedance element) with respect to the current supply line 14.
  • the implementation of the regulator stage 21 thus constituted advantageously makes it possible to use a global supply of the antenna having a reasonable usual value (of the order of 500 Vdc for example) and advantageously avoids having to deal with high voltages. at the antenna and in particular at the level of the tow line. This advantageously results in lower requirements concerning the insulation voltage withstand at the level of the wiring, the electronic card connectors and the antenna junctions .
  • the head stage 21 is also configured to behave as a redundant protection mechanism of the power supply line 14, the protection consisting of the establishment of a short circuit (bypass) between its connection terminals to the supply line 14 in case of failure an electronic element within the HUB.
  • the protection mechanism thus produced comprises for example a first level of protection, implemented via a transistor circuit, which isolates the HUB to which it belongs, the supply line of the antenna 14 in case of failure of the electronic circuits of the HUB of nature to put the supply line 14 in short circuit with the mass and a second level of protection, implemented via a thyristor circuit, which allows to ensure an identical protection in case of failure of the elements constituting the first level protection.
  • the first DC-DC converter stage 22, the main converter, is a DC-DC converter of known conventional structure. However, in the context of the invention, its commissioning is controlled by a control input on which it is necessary to apply a signal to turn on the converter.
  • This control signal (SHDN) is produced by the startup module 24 which activates this signal when the voltage V REG is established and sufficiently stable to support the current draw due to the start of the main DC-DC converter. 22.
  • the regulator stage 21 comprises an energy reservoir (not shown in the figure) appropriately sized to provide in time the energy necessary to ensure startup of the main DC-DC converter 22. without any transient instability not controlled (oscillation of the output voltage of the DC-DC converter for example).
  • This so-called "upstream reservoir” of energy reservoir is for example a capacitive reservoir supplied by the voltage regulator stage 21.
  • the DC-DC converter main 22 and the starter module 24 are for example transistor stages whose structure, known elsewhere, is not detailed here.
  • the second DC-DC converter stage 23, secondary converter is a DC-DC multitension converter of conventional structure also known. However, in the context of the invention, its commissioning is, as for the first converter stage 22, controlled by a control input on which it is necessary to apply a signal to turn on the converter.
  • This control signal is produced by the starting module 25 which activates this signal when the voltage V M is established and stable enough to withstand the current draw at the start of secondary DC-DC converters .
  • the first converter stage 22 also comprises an energy reservoir (not shown in the figure) dimensioned appropriately to provide in time the energy required to ensure a startup without transient instability of the DC converters.
  • Secondary-DC secondary second stage 23 This energy reservoir called “downstream reservoir” is for example a capacitive reservoir powered by the first DC-DC converter stage 22.
  • the DC-DC converters constituting the first and the second stage converter 22 and 23 are synchronized by a adequate system frequency so as not to generate conducted and / or radiated electromagnetic interference.
  • the secondary conversion stage 23 may be followed by a regulation stage (linear regulation) intended to create other usual voltages (2.5 V, 1, 2 V , ... etc.).
  • the operation of this module in startup mode includes, as illustrated Figure 3, three main phases.
  • the first phase (phase 1) consists in establishing a regulated shunt voltage V REG of low value, typically less than 3 V, or shunt voltage, from the direct current flowing on the power supply line. 14 of the antenna.
  • the duration of this first phase is a function of time Tr-i necessary to obtain a voltage V REG perfectly established and stable, and the time Ti necessary to the load of a capacity upstream energy reservoir sufficient to ensure the sequential start of the first DC-DC conversion stage 22 without any instability (ie without oscillation of the main DC-DC converter).
  • the second phase (phase 2) consists in starting the main DC-DC converter 22 after a delay (Tempo 1) sufficient (ie at least equal to Tr-i + Ti) to allow the complete progress of the first phase (ie stabilization of the low voltage shunt and upstream energy tank load).
  • This second phase is a function of the time Tr 2 necessary to obtain a stabilized voltage V M at the output of the main DC-DC conversion stage 22, and the time T 2 necessary for the load of a downstream energy reservoir sufficient to ensure the sequential start of converters forming the second DC-DC conversion stage 23, without any instability (ie without oscillation of secondary DC-DC converters).
  • the DC-DC converter stage main 22 provides a stable voltage rise V RE G (2.2 Vdc) voltage V M (5 Vdc). It thus makes it possible to accommodate the low shunt voltage, V RE G (2.2 Vdc), delivered by the regulation stage 21.
  • the energy stored by the downstream capacitive energy reservoir provides the necessary energy to absorb the starting currents (Inrush currents) secondary DC-DC converters without requiring the delivery of an output current excessive on the part of the main DC-DC conversion stage, current that would require to oversize this stage, simply to meet the demand of secondary DC-DC converters at startup.
  • This phase starts after a sufficient time delay Tempo 2 (ie at least equal to Tr 2 + T 2 ) to allow the complete development of the second phase.
  • the start of the secondary DC-DC converters is sequenced and finely controlled (rise time Tr n of the secondary power supplies and delays Tempo n), to accommodate on the one hand the energy available in output of the main DC-DC conversion stage 22 and secondly to ensure, as has been said above, the respect of the requirements of programmable circuits and memories.
  • V REG voltage regulator delivers a shunt voltage, V REG , low level and the delivery of a higher shunt voltage (6.8 V instead of 2.2 V for example) would achieve a comparable volume tank energy upstream with a much larger capacity, able to provide a much higher energy at startup and, therefore, to relax the start sequencing constraints of the main DC-DC.
  • the delivery of a higher shunt voltage could even under certain conditions allow operation without energy reservoir.

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Abstract

L'invention concerne un module (16) réalisant l'alimentation en énergie électriques de modules (12) d'acquisition (HUBs) de données capteurs à partir d'une ligne d'alimentation électrique (14) à courant continu constant. Ledit module comporte principalement un étage régulateur (21) alimenté par la ligne d'alimentation électrique et produisant une tension de shunt constante, de faible valeur; un premier étage convertisseur DC-DC (22) et second étage convertisseur DC-DC (23) dont les mises en service sont pilotée respectivement par l'application d'un premier signal de commande (SHDN) et d'un second signal de commande (RUN). Le module comporte en outre un premier réservoir d'énergie, alimenté par l'étage régulateur de tension (21) et configuré pour fournir l'énergie nécessaire pour assurer le démarrage du premier étage convertisseur DC-DC (22), ainsi qu'un second réservoir d'énergie, alimenté par le premier étage convertisseur DC-DC (22) et configuré pour fournir l'énergie nécessaire pour assurer le démarrage du second étage convertisseur DC-DC (23).

Description

Système d'alimentation électrique des modules d'acquisition d'une antenne acoustique linéaire remorquée.
DOMAINE DE L INVENTION
[001] L’invention concerne le domaine des antennes acoustiques linéaires remorquées numériques, de technologie électro-acoustique conventionnelle et plus particulièrement les systèmes électroniques de télémétrie assurant la numérisation des signaux générés par l’ensemble des hydrophones acoustiques constituant une telle antenne et par des capteurs non acoustiques ou "NAS" selon l'acronyme de la dénomination anglo- saxonne "Non Acoustic Sensor" (capteurs de température, d'immersion, de cap, de roulis/tangage, etc....) nécessaires au traitement de signal des voies Sonar et à leur exploitation.
[002] L’invention concerne directement un procédé et un système d'alimentation en énergie électrique des différents modules constituant le système électronique de télémétrie d'une antenne acoustique linéaire remorquée.
CONTEXTE DE L'INVENTION - ART ANTERIEUR
[003] De façon globale dans le domaine de la lutte anti-sous-marine, la capacité d’écoute en très basses fréquences reste un défi permanent et un enjeu majeur, et il est constamment recherché des solutions techniques (matérielles et/ou traitements signal sonar...) afin d’augmenter les distances de détection.
[004] Durant les décennies précédentes, les systèmes de détection basées sur des technologies d’antennes linéaires remorquées très basse fréquence (ETBF) ont radicalement fait progresser les capacités d’écoute sous-marine jusqu'à rendre possible la détection d'objets d'intérêt par grands fonds, parfois au-delà de la première zone de convergence.
[005] Depuis quelques années cependant, sont apparus de nouveaux risques liés à la détection et à la contre-détection par des ondes sonores en Ultra Basse Fréquence (« 100 Hz), qui ont mis en exergue le besoin de compléter les moyens d’écoute actuels par des moyens adaptés à cette
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) gamme de fréquences.
[006] A ce jour, la meilleure réponse qui puisse être apportée consiste en la réalisation d’antenne linéaire remorquée de très grande longueur, typiquement de plusieurs centaines de mètres de longueur, avec un nombre croissant de senseurs acoustiques ou hydrophones.
[007] Cependant la réalisation de telles antennes a entraîné la survenue de problèmes induits, liés notamment à la nécessité de disposer d'antennes de plus faible diamètre (section) de façon à limiter l'accroissement de l'encombrement des antennes du fait de leur accroissement de longueur. Cette recherche d'un diamètre comparativement plus réduit, se traduit par une recherche corolaire de réduction de la densité du câblage présent dans l'antenne, réduction qui se traduit par un allègement global qui a pour effet attendu une amélioration de la flottabilité et un meilleur équilibrage. Toutefois, cette recherche de réduction de la densité du câblage doit naturellement s'opérer avec pour objectif de ne pas sacrifier la robustesse système, en termes de tolérance aux pannes et de fonctionnement en mode dégradé.
Par ailleurs l'augmentation du nombre de capteurs conduit à rechercher des solutions permettant de satisfaire les besoins en énergie de telles antennes avec un nombre de lignes d’alimentation réduit, voire avec une seule ligne, tout en limitant la tension d'alimentation de façon à ne pas accroître les contraintes de tension d’isolement limitée au-delà des valeurs usuelles, au niveau notamment des liaisons câblés, des connecteurs de jonction des modules d’antennes et au niveau du gréement de remorque ainsi que les contraintes d’alimentation antenne.
Or, en l'état de l'art actuel aucune des structures mise en œuvre pour réaliser les systèmes de télémétrie des antennes linéaires remorquées actuelles n'est en mesure de répondre à ces différentes contraintes.
PRESENTA TION DE L INVENTION [008] Un but de l'invention est de proposer un moyen permettant de répondre aux contraintes évoquées précédemment.
[009] A cet effet l'invention a pour objet un module d'alimentation destiné à alimenter en énergie les éléments composant un module
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) d'acquisition des données produites par un ensemble de capteurs, ou HUB, à partir d'une ligne d'alimentation électrique fournissant un courant continu constant. Le module selon l'invention comporte principalement à cet effet:
- un étage régulateur configuré pour être alimenté par la ligne d'alimentation électrique et produire une tension de shunt de faible valeur;
- un premier étage convertisseur DC-DC, ou convertisseur principal, dont la mise en service est pilotée par l'application d'un premier signal de commande (SHDN) sur une entrée de commande,
- un second étage convertisseur DC-DC, ou convertisseur secondaire, dont la mise en service est pilotée par l'application d'un second signal de commande (RUN) sur une entrée de commande.
Le module selon l'invention comporte en outre un premier réservoir d’énergie, ou réservoir amont, alimenté par l'étage régulateur de tension et configuré pour fournir l'énergie nécessaire pour assurer un démarrage du premier étage convertisseur DC-DC lorsque le premier signal de commande (SHDN) est activé, ainsi qu'un second réservoir d’énergie, ou réservoir aval, alimenté par le premier étage convertisseur DC-DC (et configuré pour fournir l'énergie nécessaire pour assurer un démarrage du second étage convertisseur DC-DC lorsque le second signal de commande (RUN) est activé.
[0010] Selon différentes dispositions pouvant être considérées chacune séparément ou en combinaison avec d'autres, le module selon l'invention peut comporter diverse dispositions énumérées ci-après.
[0011 ] Selon une première disposition, le module selon l'invention comporte un mécanisme redondant de protection de la ligne d'alimentation en courant, la protection consistant en l'établissement d'un court-circuit (bypass) entre ses bornes de connexion à la ligne d'alimentation en cas de panne d'un élément électronique au sein du HUB.
[0012] Selon une autre disposition, le mécanisme de protection est configuré de telle façon qu'en cas de panne de circuits électroniques dans le HUB de nature à interrompre la chaîne d’alimentation en courant, il assure l'isolement du HUB par rapport à la ligne d'alimentation de l'antenne. Ledit mécanisme de protection comporte un premier niveau de protection et un second niveau de protection qui assure la protection de la ligne d'alimentation de l'antenne en cas de défaillance des circuits constituant le premier niveau de protection.
[0013] Selon une autre disposition, le premier niveau de protection est mis en oeuvre par un circuit à transistors, et le second niveau de protection est mis en oeuvre par un circuit à thyristor.
[0014] Selon une autre disposition, le module selon l'invention comporte en outre un premier circuit de démarrage qui mesure la charge du réservoir d'énergie amont et active le premier signal de commande (SHDN) lorsque la pleine charge du réservoir d'énergie amont est détectée, ainsi qu'un second circuit de démarrage qui mesure la charge du réservoir d'énergie aval et active le second signal de commande (RUN) lorsque la pleine charge du réservoir d'énergie aval est détectée.
[0015] Selon une autre disposition, le module selon l'invention comporte en outre un circuit contrôleur configuré pour contrôler l'établissement des tensions de sorties Vsn des convertisseurs du second étage convertisseur DC-DC secondaires, de façon à assurer l'établissement des différentes tensions Vsn selon une séquence permettant le démarrage des circuits programmables et mémoires constituant le HUB.
[0016] Selon une autre disposition, les convertisseurs constituant le premier et le second étage convertisseur DC-DC sont synchronisés par une même fréquence choisie de façon à ne pas générer d’interférences électromagnétiques conduites et/ou rayonnées avec les éléments de l'antenne dans laquelle le HUB est intégré.
[0017] Selon une autre disposition, le réservoir d'énergie électrique amont et le réservoir d'énergie électrique aval sont deux dispositifs capacitifs.
[0018] Selon une autre disposition le module d'alimentation selon l'invention est configuré pour mettre en oeuvre une phase de fonctionnement en mode nominal durant laquelle il assure l'alimentation des différents éléments du HUB et une phase de fonctionnement en mode de démarrage transitoire, qui assure l'établissement progressif des tensions délivrées par le module.
La seconde phase de fonctionnement en mode démarrage de comporte trois phases principales. - une première phase, qui consiste en l'établissement d’une tension shunt régulée VREG ,de valeur faible, à partir du courant continu circulant sur la ligne d'alimentation générale de l’antenne; la durée de cette première phase étant fonction du temps Tr-i nécessaire à l'obtention d'une tension VREG parfaitement établie et stable, et du temps Ti nécessaire obtenir une charge du réservoir d’énergie amont suffisante pour assurer le démarrage et le fonctionnement nominal du premier étage de conversion DC-DC;
- une deuxième phase qui consiste dans le démarrage du convertisseur DC-DC principal après exécution de la première phase; la durée de cette deuxième phase étant fonction du temps Tr2 nécessaire à l'obtention d'une tension stabilisée VM en sortie de l'étage de conversion DC-DC principal, et du temps T2 nécessaire pour obtenir une charge du réservoir d’énergie aval suffisante pour assurer le démarrage et le fonctionnement nominal du second étage de conversion DC-DC;
- une troisième phase qui consiste dans le démarrage des convertisseurs de l'étage de conversion DC-DC secondaires chargé de la production des tensions Vsn, après exécution de la deuxième phase.
[0019] Avantageusement le dispositif d'alimentation selon l'invention permet à la fois :
- de créer les tensions usuelles (5 Vdc; 3,3 Vdc; 2,5 Vdc et 1 ,2Vdc par exemple) permettant d'alimenter les différents circuits électroniques d'un HUB à partir d’une tension shunt locale de valeur réduite (2,2 Vdc par exemple);
- de gérer correctement la phase de démarrage antenne, c'est-à-dire la phase de mise en marche des différents circuits de l'antenne, en réalisant la gestion des appels de courant intrinsèques tout en fournissant l’énergie nécessaire au démarrage des différents modules électroniques;
- d’offrir une fonction de sécurisation de l'alimentation antenne via un dispositif de bypass automatique redondé, en cas d’avarie de l’électronique d’un module HUB, le dispositif selon l'invention assurant le maintien de la propagation du courant d’alimentation globale antenne aux autres modules HUBs.
Le dispositif selon l'invention permet en outre, avantageusement, d'alimenter séparément chaque module d'acquisition (HUB) à partir d'une ligne d'alimentation commune sans qu'aucun module d'alimentation spécifique global ni aucun câblage associé soient nécessaires.
DESCRIPTION DES FIGURES
[0020] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées qui présentent:
la figurel , une représentation schématique fonctionnelle d'un système de télémétrie original pour antenne acoustique linéaire, dans lequel le dispositif selon l'invention peut être intégré;
la figure 2, une représentation schématique fonctionnelle du module d'alimentation selon l'invention;
la figure 3, une représentation schématique illustrant le principe de fonctionnement du module d'alimentation selon l'invention.
Il est à noter que, sur les figures annexées, un même élément fonctionnel ou structurel porte de préférence un même symbole repère.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0021 ] Un système classique de télémétrie d'une antenne acoustique linéaire remorquée comporte généralement les fonctions suivantes :
- une fonction de distribution de synchronisation antenne (top échantillonnage antenne, horloge rapide...);
- une fonction d’acquisition de données, constituée d'une pluralité de modules d'acquisition ou DAU ( acronyme de la dénomination anglo-saxonne "Digital Acquisition Module"), classiquement réalisée par des modules de traitement analogique et de numérisation, répartis régulièrement à l’intérieur d’une antenne ou de différents tronçons d’antenne en suivant l’agencement linéaire des hydrophones (ou des groupes d’hydrophones). Ces modules sont synchronisés par un signal de synchro antenne généré par un ou plusieurs modules de Synchronisation et alimentés via des modules d’alimentation;
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) - une fonction de collecte des données antenne réalisant l'acheminement de l’ensemble des données antenne numérisées vers le récepteur qui en réalise le traitement généralement placé à bord du vaisseau qui tracte (remorque) l'antenne. Cette fonction est classiquement réalisée par un ou plusieurs modules de Multiplexage antenne, synchronisés par le signal de synchro antenne et alimentés via les modules d’alimentation.
- une fonction d'alimentation en énergie électrique, qui assure l'alimentation en énergie électrique des autres modules. Cette fonction est classiquement réalisée par des modules d’alimentation antenne, ou PSU selon l'acronyme de la dénomination anglo-saxonne de "Power Supply Unit". Ces modules PSU sont généralement eux-mêmes alimentés depuis une alimentation bord à courant continu constant et assurent l'alimentation des différents modules d'acquisition (DAU).
[0022] Dans le cadre de la présente demande on décrit le module d'alimentation en énergie selon l'invention dans un exemple de mise en oeuvre destiné à l'alimentation en énergie électrique des éléments constituant un système de télémétrie original pour antenne acoustique linéaire; système dont la structure est illustrée schématiquement par la figure 1.
La mise en oeuvre du module d'alimentation selon l'invention n'est cependant pas limitée à ce seul exemple. Le module d'alimentation selon l'invention peut en effet trouver son application dans d'autre types d'équipement, antennes linéaires remorquées ou autres, comportant des équipements alimentés par une ligne d'alimentation électrique à courant constant, pour lesquels on cherche, d'une part, à limiter les appels de courant induits sur la ligne d'alimentation au moment du démarrage des équipement alimentés à partir de cette ligne, de façon à ne pas devoir surdimensionner la puissance transmise par l'alimentation générale, et d'autre part, à empêcher qu'un élément alimenté à partir de la ligne d'alimentation et présentant une avarie de fonctionnement puisse venir interrompre (ouvrir) la chaîne d’alimentation en courant et ainsi empêcher l'alimentation en énergie électrique des autres éléments alimentés à partir de cette ligne d'alimentation.
[0023] Le système de télémétrie illustré par la figure 1 est principalement constitué des éléments suivants:
- une pluralité de dispositif d’acquisition 12 (HUB), chaque HUB regroupant astucieusement plusieurs fonctions système, principalement:
- la gestion des modules d'acquisition avec multiplexage local des données produites par ces modules,
- la collecte de ces données et leur remontée vers la tête antenne et le système chargé du traitement et de l'exploitation de ces données,
- la gestion 17 des signaux de synchronisation des différents éléments constituant le HUB ainsi que
- la gestion 16 de l'alimentation en énergie de ces différents éléments.
Les données capteurs collectées sont remontées par les différents HUB selon un mécanisme de chaînage série faisant intervenir un ou plusieurs bus de données 15.
- un module de Synchronisation Antenne (SYNC) délivrant sur un bus de synchronisation 13 une synchronisation générale utilisée par les différents HUBs pour générer les signaux de synchronisation internes aux HUBs.
- un module de génération d'énergie électrique placé à bord du navire remorqueur et délivrant un courant d'alimentation constant sur une ligne d'alimentation 14.
De manière optionnelle le système peut comporter également, lorsque cela est nécessaire, un (ou plusieurs) module d’adaptation en tête d’antenne (HUB Tête) qui permet d'adapter le flux de données remontées pour s’adapter, le cas échéant, aux capacités de transmission de la ligne de remorque de l'antenne (réduction débit antenne, avant transmission vers le récepteur bord via le gréement remorque). Il est à noter que ce (ou ces) module peut présenter une structure similaire à celle d'un HUB (HUB personnalisé).
[0024] Le système de télémétrie présenté ici permet avantageusement grâce à l'introduction de module d'acquisition des données capteurs originaux (HUBs) présentant une structure identique, de simplifier le mécanisme de collecte et de remontée, vers la tête antenne, des données délivrées par les différents capteurs constituant l'antenne, ainsi que le mécanisme de synchronisation et d'alimentation en énergie de l'ensemble, tant du fait de la standardisation des composants mis en oeuvre que du fait de la simplification du câblage que cette introduction induit.
[0025] Le module d'alimentation en énergie 16 qui constitue l'objet de la présente invention peut avantageusement être intégré à la structure d'un module d'acquisition 12 de type HUB pour assurer la gestion de l'alimentation en énergie des différents éléments constituant le HUB, à partir du courant d'alimentation délivré par le module de génération d'énergie électrique de l'antenne sur la ligne d'alimentation 14.
Le module d'alimentation selon l'invention a pour avantage de rendre possible l'accroissement du nombre de modules d'acquisition que peut compter une antenne tout en maintenant le courant constant délivré par le module d'alimentation général de l'antenne à une valeur usuelle classique, de l'ordre de 2A par exemple.
[0026] A cet effet, il comporte différents moyens :
- des moyens pour créer les tensions continues nécessaires pour alimenter les différents circuits électroniques qui constituent le HUB (5Vdc; 3,3Vdc; 2,5Vdc; 1 ,2Vdc). Selon l'invention, ces tensions sont obtenues à partir d’une tension de shunt locale, de valeur réduite.
- des moyens pour gérer, de manière économique du point de vue l'alimentation générale de l'antenne, les appels de courant intrinsèques à la phase de démarrage de l'ensemble des modules, tout en fournissant l’énergie nécessaire au démarrage des différents blocs fonctionnels des modules d'acquisition constituant le HUB.
- des moyens pour sécuriser la distribution du courant d'alimentation général de l'antenne, en cas notamment d'avarie d'un circuit électronique d'un élément du HUB entraînant la rupture (ouverture) de la chaîne d’alimentation en courant, notamment en réalisant un isolement automatique du HUB endommagé vis-à-vis de la boucle générale d'alimentation en courant. Le module d'alimentation selon l'invention permet ainsi d’assurer le maintien de l'alimentation en courant des autres HUBs par le module d'alimentation globale de l'antenne. [0027] La figure 2 présente le synoptique fonctionnel global du module d’alimentation 16 intégré à chaque HUB 12.
Comme on peut le constater sur la figure, ce module comporte un ensemble d'étages fonctionnels distincts:
- un étage régulateur de tête 21 , connecté directement sur la ligne d'alimentation générale 14 et configuré pour délivrer une tension continue VREG régulée de valeur donnée, égale à 2,2 V par exemple;
- un premier étage convertisseur DC-DC principal 22, configuré pour délivrer un tension continue VM de valeur donnée, égale à 5 V par exemple, à partir de laquelle les tensions continues nécessaires au fonctionnement des différents modules du HUB sont produites;
- un second étage convertisseur DC-DC secondaire 23, configuré pour produire à partir de la tension VM les tensions continues Vsn nécessaires au fonctionnement des différents modules du HUB, une tension Vs1 de 3,3 V et une tension Vs2 de 1 ,6 V par exemple.
Selon l'invention, le premier étage convertisseur 22 et le second étage convertisseur 23 sont contrôlés par des modules de démarrage, le module 24 et le module 25 respectivement, qui ont pour fonction, en phase de démarrage de temporiser la mise en marche des étages convertisseurs de façon à limiter le courant d'appel absorbé par le module d'alimentation 16 sur la ligne d'alimentation générale à courant constant 14.
[0028] Selon l'invention également, l'étage régulateur de tête 21 est configuré pour se comporter comme un shunt (i.e. un élément de faible impédance) vis-à-vis de la ligne d'alimentation en courant 14.
La mise en oeuvre de l'étage régulateur 21 ainsi constitué permet avantageusement d'utiliser une alimentation globale de l'antenne ayant une valeur usuelle raisonnable (de l'ordre 500 Vdc par exemple) et évite avantageusement d’avoir à gérer des hautes tensions au niveau de l’antenne et en particulier au niveau de la ligne de remorquage. Ceci se traduit avantageusement par des exigences moindres concernant la tenue en tension d’isolement au niveau du câblage, des connecteurs de cartes électroniques et des jonctions d’antenne...).
[0029] Par ailleurs l'étage de tête 21 est également configuré pour se comporter comme un mécanisme redondant de protection de la ligne d'alimentation en courant 14, la protection consistant en l'établissement d'un court-circuit (bypass) entre ses bornes de connexion à la ligne d'alimentation 14 en cas de panne d'un élément électronique au sein du HUB.
[0030] Le mécanisme de protection ainsi réalisé comporte par exemple un premier niveau de protection, mis en oeuvre via un circuit à transistors, qui permet d'isoler le HUB auquel il appartient, de la ligne d'alimentation de l'antenne 14 en cas de panne de circuits électroniques du HUB de nature à mettre la ligne d'alimentation 14 en court-circuit avec la masse et un second niveau de protection, mis en oeuvre via un circuit à thyristor, qui permet d’assurer une protection identique en cas de panne des éléments constituant la protection de premier niveau.
[0031 ] le premier étage convertisseur DC-DC 22, convertisseur principal, est un convertisseur DC-DC de structure classique connue. Cependant, dans la cadre de l'invention, sa mise en service est pilotée par une entrée de commande sur laquelle il est nécessaire d'appliquer un signal permettant la mise en marche du convertisseur.
[0032] Ce signal de commande (SHDN) est produit par le module de démarrage 24 qui active ce signal dès lors que la tension VREG est établie et suffisamment stable pour supporter l'appel de courant dû au démarrage du convertisseur DC-DC principal 22.
[0033] Pour obtenir de telles conditions l'étage régulateur 21 comporte un réservoir d’énergie (non représenté sur la figure) dimensionné de manière appropriée pour fournir en temps utile l'énergie nécessaire pour assurer un démarrage du convertisseur DC-DC principal 22 sans aucune instabilité transitoire non maîtrisée (oscillation de la tension de sortie du convertisseur DC-DC par exemple). Ce réservoir d'énergie dit "réservoir amont" est par exemple un réservoir capacitif alimenté par l'étage régulateur de tension 21.
[0034] Par suite c'est la détection de la pleine charge du réservoir d'énergie qui induit le passage à l'état actif du signal SHDN de commande de la mise en marche du convertisseur DC-DC principal 22.
[0035] Du point de vue de la réalisation le convertisseur DC-DC principal 22 ainsi que le module de démarrage 24 sont par exemple des étages à transistors dont la structure, connue par ailleurs, n'est pas détaillée ici.
[0036] Le second étage convertisseur DC-DC 23, convertisseur secondaire, est un convertisseur DC-DC multitensions de structure classique également connue. Cependant, dans la cadre de l'invention, sa mise en service est, comme pour le premier étage convertisseur 22, pilotée par une entrée de commande sur laquelle il est nécessaire d'appliquer un signal permettant la mise en marche du convertisseur.
[0037] Ce signal de commande (RUN) est produit par le module de démarrage 25 qui active ce signal dès lors que la tension VM est établie et suffisamment stable pour supporter l'appel de courant du au démarrage des convertisseurs DC-DC secondaires.
[0038] Pour obtenir de telles conditions le premier étage convertisseur 22 comporte également un réservoir d’énergie (non représenté sur la figure) dimensionné de manière appropriée pour fournir en temps utile l'énergie nécessaire pour assurer un démarrage sans instabilité transitoire des convertisseurs DC-DC secondaires du second étage 23. Ce réservoir d'énergie dit "réservoir aval" est par exemple un réservoir capacitif alimenté par le premier étage convertisseur DC-DC 22.
[0039] Par suite c'est la détection de la pleine charge du réservoir d'énergie aval qui induit le passage à l'état actif du signal RUN de commande de la mise en marche des convertisseurs DC-DC secondaires formant le second étage de conversion 23.
En ce qui concerne le second étage 23 de conversion DC-DC, un circuit contrôleur 26 séquence de manière précise l'établissement (i.e. le temps de montée) des tensions de sorties Vsn des convertisseurs DC-DC secondaires, de façon à garantir la séquence d'établissement des différentes tensions Vsn, les tensions Vs1= 3,3 V et Vs2=1 ,6 V par exemple, nécessaire pour respecter les exigences des circuits programmables et mémoires que peuvent comporter les modules constituant le HUB 12.
[0040] Il est à noter ici que, les convertisseurs DC-DC constituant le premier et le second étage convertisseur 22 et 23 sont synchronisés par une fréquence système adéquate afin de ne pas générer d’interférences électromagnétiques conduites et/ou rayonnées.
Il est à noter également qu'en fonction des nécessités, l'étage secondaire de conversion 23 peut être suivi d’un étage de régulation (régulation linéaire) destiné à créer d’autres tensions usuelles (2,5 V, 1 ,2 V, ...etc.).
[0041 ] Compte tenu de la structure du module d'alimentation selon l'invention telle qu'elle a été décrite précédemment, le fonctionnement de ce module en mode démarrage (mode transitoire d'établissement des tensions délivrées) comporte, comme l'illustre la figure 3, trois phases principales. [0042] La première phase (phase 1 ), consiste en l'établissement d’une tension shunt régulée VREG de valeur faible, typiquement inférieure à 3 V, ou tension shunt, à partir du courant continu circulant sur la ligne d'alimentation générale 14 de l’antenne.
[0043] La durée de cette première phase est fonction du temps Tr-i nécessaire à l'obtention d'une tension VREG parfaitement établie et stable, et du temps Ti nécessaire à la charge d’un réservoir d’énergie amont de capacité suffisante pour assurer le démarrage séquencé du premier étage 22 de conversion DC-DC sans aucune instabilité (i.e. sans oscillation du convertisseur DC-DC principal). [0044] La deuxième phase (phase 2), consiste dans le démarrage du convertisseur DC-DC principal 22 après une temporisation (Tempo 1 ) suffisante (i.e. au moins égale à Tr-i+T-i) pour permettre le déroulement complet de la première phase (i.e. stabilisation du shunt basse tension et charge du réservoir d’énergie amont).
[0045] Cette deuxième phase est fonction du temps Tr2 nécessaire à l'obtention d'une tension stabilisée VM en sortie de l'étage de conversion DC-DC principal 22, et du temps T2 nécessaire à la charge d’un réservoir d’énergie aval suffisante pour assurer le démarrage séquencé des convertisseurs formant le second étage 23 de conversion DC-DC, sans aucune instabilité (i.e. sans oscillation des convertisseurs DC-DC secondaires).
[0046] En fin de deuxième phase, l'étage convertisseur DC-DC principal 22 assure une élévation de tension stable de la tension VREG (2,2 Vdc) à la tension VM (5 Vdc). Il permet ainsi de s’accommoder de la basse tension shunt, VREG (2,2 Vdc), délivrée par l'étage de régulation 21.
[0047] L'énergie emmagasinée par le réservoir d’énergie capacitif aval permet de disposer de l'énergie nécessaire pour absorber les courants de démarrage (Inrush currents) des convertisseurs DC-DC secondaires sans toutefois nécessiter la délivrance d'un courant de sortie excessif de la part du de l'étage de conversion DC-DC principal, courant qui nécessiterait de surdimensionner cet étage, simplement pour satisfaire la demande des convertisseurs DC-DC secondaires au démarrage.
[0048] La troisième phase consiste dans le démarrage des convertisseurs de l'étage de conversion DC-DC secondaires 23, chargé de la production des tensions Vsn (tensions Vs1 = 3,3 V et Vs2 = 1 ,6 V par exemple).
Cette phase débute après une temporisation Tempo 2 suffisante (i.e. au moins égale à Tr2 + T2) pour permettre le déroulement complet de la deuxième phase.
[0049] Durant cette troisième phase, le démarrage des convertisseurs DC-DC secondaires est séquencé et finement contrôlé (temps de montée Trn des alimentations secondaires et temporisations Tempo n), pour s’accommoder d’une part de l’énergie disponible en sortie de l'étage de conversion DC-DC principal 22 et d’autre part pour garantir, comme cela a été dit précédemment, le respect des exigences des circuits programmables et mémoires.
Les temporisations et le contrôle des temps de monté de chaque alimentation permettent de répartir au mieux l’énergie nécessaire au démarrage de chaque convertisseur de tension tout en assurant le respect des exigences des circuits programmables (FPGA) et mémoires vis-à-vis de l’établissement de leurs tensions d’alimentation. [0050] Il est à noter que, comme il a été dit précédemment, l'étage
21 régulateur de tension délivre une tension shunt, VREG, de faible niveau et que la délivrance d'une tension shunt plus élevée (6,8 V au lieu de 2,2 V par exemple) permettrait d’obtenir à volume comparable un réservoir d’énergie amont présentant une capacité beaucoup plus importante, capable donc de fournir une énergie beaucoup plus élevée au démarrage et, de ce fait, de relaxer les contraintes de séquencement de démarrage du DC-DC principal. La délivrance d'une tension shunt plus élevée pourrait même sous certaines conditions permettre un fonctionnement sans réservoir d’énergie.
Cependant, la délivrance d'une tension shunt plus élevée nécessiterait la production d'une tension d’alimentation générale en tête d’antenne beaucoup plus élevée (correspondant à la production de plusieurs dizaines, voire de centaines, de tensions shunt locales), ce qui est incompatible de la recherche du maintien de la tension d'alimentation à une valeur usuelle.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module d'alimentation destiné à alimenter en énergie les éléments composant un module d'acquisition des données produites par un ensemble de capteurs, ou HUB, à partir d'une ligne d'alimentation électrique fournissant un courant continu constant, caractérisé en ce que ledit module d'alimentation comporte principalement:
un étage régulateur (21 ) configuré pour être alimenté par la ligne d'alimentation électrique et produire une tension de shunt de faible valeur;
- un premier étage convertisseur DC-DC (22), ou convertisseur principal, dont la mise en service est pilotée par l'application d'un premier signal de commande (SHDN) sur une entrée de commande,
- un second étage convertisseur DC-DC (23), ou convertisseur secondaire, dont la mise en service est pilotée par l'application d'un second signal de commande (RUN) sur une entrée de commande;
Le module comportant en outre un premier réservoir d’énergie, ou réservoir amont, alimenté par l'étage régulateur de tension (21 ) et configuré pour fournir l'énergie nécessaire pour assurer un démarrage du premier étage convertisseur DC-DC (22) lorsque le premier signal de commande (SHDN) est activé, ainsi qu'un second réservoir d’énergie, ou réservoir aval, alimenté par le premier étage convertisseur DC-DC (22) et configuré pour fournir l'énergie nécessaire pour assurer un démarrage du second étage convertisseur DC-DC (23) lorsque le second signal de commande (RUN) est activé.
2. Module d'alimentation selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme redondant de protection de la ligne d'alimentation en courant (14), la protection consistant en l'établissement d'un court-circuit (bypass) entre ses bornes de connexion à la ligne d'alimentation (14) en cas de panne d'un élément électronique au sein du HUB (12).
3. Module d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme de protection est configuré de telle façon qu'en cas de panne de circuits électroniques dans le HUB (12) de nature à interrompre la chaîne d’alimentation en courant, il assure l'isolement du HUB (12) par rapport à la ligne d'alimentation de l'antenne (14), ledit mécanisme de protection comportant un premier niveau de protection et un second niveau de protection qui assure la protection de la ligne d'alimentation de l'antenne (14) en cas de défaillance des circuits constituant le premier niveau de protection.
4. Module d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier niveau de protection est mis en oeuvre par un circuit à transistors, et le second niveau de protection est mis en oeuvre par un circuit à thyristor.
5. Module d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un premier circuit de démarrage (24) qui mesure la charge du réservoir d'énergie amont et active le premier signal de commande (SHDN) lorsque la pleine charge du réservoir d'énergie amont est détectée, ainsi qu'un second circuit de démarrage (25) qui mesure la charge du réservoir d'énergie aval et active le second signal de commande (RUN) lorsque la pleine charge du réservoir d'énergie aval est détectée.
6. Module d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit contrôleur (26) configuré pour contrôler l'établissement des tensions de sorties Vsn des convertisseurs du second étage convertisseur DC-DC (23) secondaires, de façon à assurer l'établissement des différentes tensions Vsn selon une séquence permettant le démarrage des circuits programmables et mémoires constituant le HUB (12).
7. Module d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les convertisseurs constituant le premier et le second étages convertisseurs DC-DC (22, 23) sont synchronisés par une même fréquence choisie de façon à ne pas générer d’interférences électromagnétiques conduites et/ou rayonnées avec les éléments de l'antenne dans laquelle le HUB est intégré.
8. Module d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le réservoir d'énergie électrique amont et le réservoir d'énergie électrique aval sont deux dispositifs capacitifs.
9. Module d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre une phase de fonctionnement en mode nominal durant laquelle il assure l'alimentation des différents éléments du HUB (12) et une phase de fonctionnement en mode de démarrage transitoire, qui assure l'établissement progressif des tensions délivrées par le module, cette phase de fonctionnement en mode démarrage de comportant trois phases principales.
- une première phase, qui consiste en l'établissement d’une tension shunt régulée VREG ,de valeur faible, à partir du courant continu circulant sur la ligne d'alimentation générale (14) de l’antenne; la durée de cette première phase étant fonction du temps Tr-i nécessaire à l'obtention d'une tension VREG parfaitement établie et stable, et du temps Ti nécessaire obtenir une charge du réservoir d’énergie amont suffisante pour assurer le démarrage et le fonctionnement nominal du premier étage de conversion DC-DC (22);
- une deuxième phase qui consiste dans le démarrage du convertisseur DC-DC principal (22) après exécution de la première phase; la durée de cette deuxième phase étant fonction du temps Tr2 nécessaire à l'obtention d'une tension stabilisée VM en sortie de l'étage de conversion DC-DC principal (22), et du temps T2 nécessaire pour obtenir une charge du réservoir d’énergie aval suffisante pour assurer le démarrage et le fonctionnement nominal du second étage de conversion DC-DC (23);
- une troisième phase qui consiste dans le démarrage des convertisseurs de l'étage de conversion DC-DC secondaires (23) chargé de la production des tensions Vsn, après exécution de la deuxième phase.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023202012A1 (fr) * 2022-04-20 2023-10-26 中国矿业大学 Système émetteur de sonde électromagnétique approprié pour une sonde terrestre profonde, et son procédé de commande

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490533B (zh) * 2020-04-26 2020-12-29 中国科学院声学研究所 一种适用于恒流供电型海底观测网的水下电源

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0629036A2 (fr) * 1993-06-10 1994-12-14 Gec Alsthom T Et D Sa Dispositif pour la fourniture d'une tension à un circuit électronique, en particulier à un circuit électronique associé à un capteur d'intensité place sur une ligne électrique
EP2624429A2 (fr) * 2012-01-31 2013-08-07 Semiconductor Components Industries, LLC Procédé de formation d'un contrôleur d'alimentation électrique à mode commuté avec un mode d'arrêt et structure associée
US20150049525A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Fsp-Powerland Technology Inc. Inverter and power supplying method thereof and application using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0629036A2 (fr) * 1993-06-10 1994-12-14 Gec Alsthom T Et D Sa Dispositif pour la fourniture d'une tension à un circuit électronique, en particulier à un circuit électronique associé à un capteur d'intensité place sur une ligne électrique
EP2624429A2 (fr) * 2012-01-31 2013-08-07 Semiconductor Components Industries, LLC Procédé de formation d'un contrôleur d'alimentation électrique à mode commuté avec un mode d'arrêt et structure associée
US20150049525A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Fsp-Powerland Technology Inc. Inverter and power supplying method thereof and application using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023202012A1 (fr) * 2022-04-20 2023-10-26 中国矿业大学 Système émetteur de sonde électromagnétique approprié pour une sonde terrestre profonde, et son procédé de commande

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