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1 - GÉNÉRALITÉS

2 - MODÉLISATION

3 - ANALYSE DES CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES

4 - MISE EN ŒUVRE DANS LES CONVERTISSEURS STATIQUES

Article de référence | Réf : D3015 v1

Transformateurs piézoélectriques

Auteur(s) : Emmanuel SARRAUTE, Dejan VASIC, François COSTA

Date de publication : 10 févr. 2005

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RÉSUMÉ

Le transformateur piézoélectrique, de par sa structure physique et ses propriétés, trouve actuellement un nombre croissant d’applications en électronique de puissance. Le principe de son fonctionnement est basé sur l’exploitation de la double conversion électromécanique (effet piézoélectrique inverse) puis mécanoélectrique (effet piézoélectrique direct). Cet article débute par l’analyse des caractéristiques électriques de ces composants. Il s’attarde ensuite sur l’utilisation des transformateurs piézoélectriques dans des alimentations spécifiques à très forte compacité ou bien pour des niveaux de tension élevées.

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Auteur(s)

  • Emmanuel SARRAUTE : Maître de conférences au CNAM - Chercheur au SATIE - ENS de Cachan

  • Dejan VASIC : Doctorant au SATIE - ENS de Cachan - Agrégé de Génie électrique

  • François COSTA : Professeur des Universités à l’IUFM de Créteil - Chercheur au SATIE - ENS de Cachan

INTRODUCTION

Depuis quelques années, le champ d’utilisation des matériaux piézoélectriques, historiquement réservés aux dispositifs électroacoustiques, aux capteurs mécaniques puis aux actionneurs de précision, continue de s’agrandir, notamment avec de nouvelles applications identifiées en « électronique de puissance » grâce à la mise en œuvre de transformateurs piézoélectriques. L’objectif de cet article est de présenter les potentialités offertes par ce nouveau type de composant en terme de réalisation d’alimentations spécifiques nécessitant par exemple une très forte compacité, et/ou des niveaux de tensions élevés, et/ou une forte isolation galvanique primaire-secondaire. Après quelques rappels sur les principes physiques mis en jeu, les auteurs présentent 1 les structures usuelles de transformateurs piézoélectriques. Leur mode de fonctionnement est ensuite étudié de façon détaillée (§ 2 et 3). Enfin, les structures de conversion statique ainsi que les régimes de commande associés sont posés et analysés 4.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3015


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BAKER (E.M.), HUANG (W.) , CHEN (D.), LEE (F.C.) -   Radial mode piezoelectric transformer design for fluorescent lamp ballast applications.  -  IEEE PESC 2002 Conference, Queensland, Australia, 23-27 june 2002.

  • (2) - BOVE (T.), WOLNY (W.) , RINGGAARD (E.), BREBOEL (K.) -   *  -  Proceedings of ISAF’2000, august 2000.

  • (3) - CARSEN (B.) -   Design techniques for transformer active reset circuit at high frequency and power level.  -  International High Frequency Power conversion Conference, pp. 235-246 (1990).

  • (4) - IKEDA (T.) -   Fundamentals of piezoelectricity.  -  Oxford science publication (1996).

  • (5) - IMORI (M.), TANIGUCHI (T.) , MATSUMOTO (H.), SAKAI (T.) -   A high voltage supply using a piezo ceramic transformer.  -  Nuclear science symposium 95, pp. 118-121 (1995).

  • (6) - IMORI (M.), TAIGUCHI (T.) , MATSUMOTO (H.) -   A photomultiplier high...

1 Fabricants de matériaux et/ou de dispositifs piézoélectriques

(liste non exhaustive)

Ferroperm Piezoceramics A/S http://www.ferroperm-piezo.com

Morgan Electro Ceramics (MEC) http://www.morganelectroceramics.com

Murata Manufacturing Co., Ltd http://www.murata.com

Panasonic, Matsushita Electronic Components Co., Ltd http://panasonic.co.jp/maco/en/

Piezo Systems, Inc. http://www.piezo.com

Polytec-PI http://www.polytec-pi.fr

Saint-Gobain Quartz SAS http://quartz.saint-gobain.com

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