Transformateur
Convertisseurs de type forward - Dimensionnement magnétique

2.1 Position du problème

Le premier problème à résoudre pour dimensionner un transformateur est celui du choix du noyau magnétique. Nous nous proposons de faire le lien entre les grandeurs électriques du transformateur que l'on veut réaliser (tensions, courants, puissance, rapport de transformation…) et ses dimensions géométriques de façon à faire transiter un maximum de puissance dans un minimum de volume.

Les paramètres intervenant dans le dimensionnement du transformateur d'un convertisseur de type forward sont nombreux et plusieurs d'entre eux ne peuvent être évalués qu'assez approximativement (coefficient de foisonnement du bobinage, rendement, effet de peau, courants de Foucault, pertes dans le circuit magnétique en signaux non sinusoïdaux, échauffement…) ou choisis assez empiriquement (fréquence de fonctionnement, induction maximale). Les propriétés magnétiques du matériau dépendent elles-mêmes de la température, donc des conditions de fonctionnement et des possibilités de refroidissement, c'est-à-dire de l'emplacement du transformateur au sein du montage. Dans ces conditions, il est difficile de prétendre à un dimensionnement optimal autrement qu'en faisant des essais successifs. Le présent article n'a donc pour objectif que de proposer une démarche simple et rationnelle permettant d'approcher ce dimensionnement optimal.

Nous utiliserons au passage quelques résultats fondamentaux sur le transformateur qui sont rappelés en annexe (§ 5).

2.2 Principe du dimensionnement

Conformément à l'approche intuitive, nous allons montrer que le point de départ du dimensionnement est fourni par la puissance qui peut transiter à travers le transformateur.

Nous raisonnerons sur le circuit unidimensionnel équivalent au circuit magnétique, de section magnétique effective A _e et de surface de bobinage effectivement disponible S _b (figure ...