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  • 7.1 - Évolution des matériaux
  • 7.2 - Évolution des technologies de bobinage

Article de référence | Réf : E2130 v1

Optimisation des bobinages
Transformateurs et inductances

Auteur(s) : François BEAUCLAIR, Jean-Pierre DELVINQUIER, Jean-Pierre GROS

Relu et validé le 21 janv. 2018

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INTRODUCTION

Les transformateurs et inductances appartiennent à la famille des composants passifs et sont utilisés dans tous les domaines de l’électronique.

Différents domaines doivent être distingués :

  • la distribution industrielle (courants forts) ;

  • le professionnel ;

  • la micro-électronique ;

  • la très haute fréquence ;

pour lesquels ces composants ont un rôle fondamental dans le fonctionnement d’un convertisseur, l’isolement galvanique et le filtrage.

L’évolution technologique des transformateurs et inductances est liée actuellement à un besoin de miniaturisation (particulièrement observé dans les applications de télécommunications, aéroportées et grands publics) et de report en surface des composants sur circuits imprimés ou substrat métallique isolé.

De grands progrès ont été obtenus grâce à la montée en fréquence, l’association des technologies multicouches pour la réalisation des bobinages et le développement de nouveaux matériaux permettent de suivre cette évolution irréversible. Mais dans certains cas, les contraintes thermiques et d’isolement sont un frein à cette miniaturisation.

Aujourd’hui le coût des composants magnétiques dans les convertisseurs devient important ; aussi est-il nécessaire qu’un dialogue technique et économique s’instaure entre les électroniciens et les fabricants de composants.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e2130


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6. Optimisation des bobinages

6.1 Calcul des éléments parasites

À haute fréquence, les champs électromagnétiques et électrostatiques sont présents en tout point du bobinage. Leurs actions sur les conducteurs et les isolants peuvent être décrites au niveau des schémas équivalents par :

  • les inductances de fuite et la variation de la résistance des enroulements ;

  • les capacités parasites (ainsi qu’une résistance représentant les pertes dans les isolants).

HAUT DE PAGE

6.1.1 Calcul de l’impédance de fuite

Pour étudier ces phénomènes, une bonne connaissance du champ H en tout point du bobinage est nécessaire.

Il faut faire les hypothèses suivantes :

  • le problème est unidimensionnel (H ne dépend que d’une dimension) et la distribution des courants est uniforme ;

  • les effets de bords sont ignorés.

L’énergie stockée dans le bobinage (figure 31) est :

avec :

Z
 : 
impédance de fuite ramenée en série du côté du bobinage considéré
I
 : 
courant dans chaque conducteur
ρ
 : 
résistivité
 : 
longueur de la spire
η
 : 
foisonnement : Na / h
N
 : 
nombre de spires du bobinage considéré
a
 : 
épaisseur de la spire
h
 : 
longueur de la fenêtre
m
 : 
nombre...

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1 Données économiques

Indirectement ouverte à la compétition internationale, l'industrie des transformateurs et inductances est aujourd'hui en pleine mutation. Elle doit s'adapter aux nouvelles exigences des marchés : innovation, miniaturisation, standardisation et automatisation.

Le nombre de fabricants diminue rapidement : la sous-traitance de proximité disparaît laissant la place aux fabricants structurés et spécialistes. L'estimation de la répartition du marché en valeur des différentes familles de bobinage est donnée à titre indicatif figure .

La répartition du marché français des bobinages et transformateurs par grands secteurs d'application est présentée figure .

L'activité de production en France était estimée à plus de 1,2 milliard de francs de chiffre d'affaires en 1995 (données SYCEP).

Ces résultats ne recouvrent pas la totalité de l'activité des entreprises qui peuvent avoir une production de composants destinés à leur usage interne et avoir une activité de revente de produits en provenance des sites de production hors de France.

Les figures et présentent l'origine des importations (en %) et la destination des exportations (en %) de bobinages.

HAUT DE PAGE

2 Bibliographie

###

* - Les proceedings des conférences telles que EPF (Électronique de puissance du futur), HFPC (High Frequency Power Conference), PESC (Power Electronic Specialist Conference) présentent des articles intéressants sur les recherches en cours.

Articles généraux

FOREST (F.) et al. - Problématique de la conception des composants magnétiques...

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