Amplificateur de courant linéaire modulaire à faible bruit et fort courant alimenté par supercondensateur

La caractérisation électrique de matériaux supraconducteurs à fort courant requiert des dispositifs capables de délivrer des courants de forte amplitude sous forme impulsionnelle, tout en limitant l’échauffement de l’échantillon et en garantissant un niveau élevé de sécurité pour l’ensemble du dispositif expérimental. Les méthodes impulsionnelles permettent en effet de dissocier les effets thermiques des phénomènes intrinsèques au matériau, à condition de disposer d’un système présentant une grande fidélité de la forme d’onde de courant (0-2000 A) et des mécanismes de protection adaptés aux niveaux d’énergie mis en jeu. Ce mémoire porte sur la conception, la réalisation et la validation expérimentale d’un amplificateur de courant linéaire modulaire, à faible bruit et capable de délivrer des courants de forte amplitude, alimenté par un système de stockage d’énergie à base de supercondensateurs. L’architecture proposée est de type hiérarchisée, chaque module intégrant des cellules de stockage associant des supercondensateurs et des dispositifs de commutation pilotés par un système de commande embarqué maître-esclave. Cette approche permet d’adapter la capacité de stockage et le courant délivré en fonction des besoins expérimentaux, tout en assurant l’évolutivité du système. Un accent particulier est mis sur la conception des circuits électroniques et des circuits de commande associés. Les choix architecturaux retenus visent à permettre la génération de courants impulsionnels de grande amplitude avec un contrôle précis, tout en intégrant des protections matérielles et logicielles assurant la sécurité du système et des échantillons caractérisés. La commande du courant repose sur une boucle d’asservissement dédiée, combinée à une machine à états définissant les différents modes de fonctionnement du système, depuis l’initialisation jusqu’à l’émission de l’impulsion.