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Ferromagnétisme à l’échelle nanométriqueArticle de référence | Réf : E1760 v2
Auteur(s) : Richard LEBOURGEOIS
Date de publication : 10 févr. 2014
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Les ferrites de manganèse-zinc sont dans l'industrie des ferrites doux les plus importants puisqu'ils représentent environ 70 % du CA mondial. Leurs principales applications concernent les forts niveaux de puissance dans lesquels le matériau va transférer ou stocker l'énergie électrique sous forme magnétique et les bas niveaux dans lesquels le matériau va transmettre avec ou sans modification des signaux de faible amplitude.
5.1 Ferrites Mn-Zn pour applications de puissance
Les applications dites de puissance des ferrites Mn-Zn concernent la conversion d'énergie électrique (convertisseurs continu-continu, alimentations à découpage). Dans ces applications, on utilise de préférence les ferrites Mn-Zn au détriment des matériaux magnétiques métalliques (tôles fer-silicium, fer-nickel ou amorphes) dès lors que la fréquence de fonctionnement dépasse le kilohertz. Les fréquences d'utilisation peuvent monter jusqu'à 1 MHz voire 10 MHz à condition de diminuer l'induction dans le matériau (cf. tableau 10). L'intérêt d'augmenter la fréquence de fonctionnement est qu'ainsi le produit B · f augmente et donc la puissance transmise par le transformateur.
Un seul ferrite ne peut couvrir toute la gamme de fréquence et tous les types de fonctionnement. Les fabricants de ferrites ont donc été amenés à optimiser plusieurs matériaux pour répondre aux diverses demandes. Quelles que soient les fréquences et les inductions de fonctionnement des ferrites de puissance Mn-Zn, ces matériaux doivent être caractérisés en température car le transformateur d'une alimentation fonctionne à une température supérieure à 25 °C, le plus souvent 60, 80 ou 100 °C. Un exemple est donné figure 7 pour un ferrite de puissance optimisé à 100 °C pour un fonctionnement à 100 kHz et 200 mT.
Dans ce qui suit, nous prendrons comme référence les matériaux de Ferroxcube puisqu'ils sont très populaires en Europe et qu'ils sont représentatifs de l'état de l'art.
Ferrites de puissance à usage industriel
Ces matériaux ont des fréquences de fonctionnement dans la gamme basse des moyennes fréquences (16 à 25 kHz). Un ferrite typique pour ce type d'applications...
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ÉLECTRONIQUE
(1) - BERTAUT (F.), FORRAT (F.) - Structure des ferrites ferrimagnétiques des terres rares - . CR Hebd. Séan. Acad. Sci. (F) 242, p. 382 (1956).
(2) - SMIT (J.), WIJN (H.P.J.) - Les ferrites - . Dunod (1961).
(3) - GUYOT (M.), CAGAN (V.) - Temperature dependence of the domain wall mobility in YIG, deduced from the frequency spectra of the initial susceptibility of polycrystals - . JMMM 27, pp. 202-208 (1982).
(4) - LEBOURGEOIS (R.), PERRIAT (P.), LABEYRIE (M.) - High and low level frequency losses in Ni-Zn and Mn-Zn spinel ferrites - I. CF 6, Tokyo, p. 1159 (1992).
(5) - MORINEAU (R.), PAULUS (M.) - Chart of pO2 versus temperature and oxidization degree for Mn-Zn ferrites - . IEEE Trans. Mag., Mag. II, 1975, pp. 1312-1314.
(6) - LEBOURGEOIS (R.), GANNE (J.P.), PIGNARD (S.), GARRIN (P.),...
Électronique de puissance. Introduction
Alimentations continues stabilisées
Amplificateurs
Antennes actives. Principes de conception
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