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Conception d’un micro-transformateur en technologie monolithique pour convertisseurs de type fly-back à haute fréquence / ABDELDJEBBAR Abdelkader 

Public ISBD Titre : Conception d’un micro-transformateur en technologie monolithique pour convertisseurs de type fly-back à haute fréquence Type de document : document électronique Auteurs : ABDELDJEBBAR Abdelkader, Auteur Année de publication : 2018-2019 Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Electrotechnique:Intégration pour l’Electronique de Puissance et Matériaux Mots-clés : convertisseur fly-back, micro-transformateur planaire, paramètres S, éléments inductifs, passifs Résumé : Le travail présenté dans cet article représente une contribution à l’intégration microélectronique d’éléments passifs inductifs pour des applications de puissance. Sur la base d’études des besoins énergétiques actuels, nous avons essayé d’identifier les principaux verrous technologiques à l’intégration des composants, pour pouvoir résoudre certains problèmes de dimensionnement. Notre objectif majeur est le dimensionnement géométrique d’un micro-transformateur, ainsi que sa modélisation électromagnétique, afin de l’intégrer dans un micro-convertisseur. Ce dernier est destiné au domaine de l'électronique portable ou embarquée nécessitant une conversion d'énergie de faible puissance et une gamme de fréquences très élevées. A l’aide des simulations numériques, nous avons étudié le dimensionnement de ces composants en tenant compte des contraintes de conversion de puissance. Le micro-transformateur intégré est composé de plusieurs couches empilées, à savoir : deux enroulements de forme spirale planaire carrée en cuivre, des couches isolantes de dioxyde de silicium, des couches de matériau magnétique en ferrite de Nickel-Fer et d’une couche de substrat en silicium. Comme point de départ de notre étude, nous avons choisi le cahier des charges du micro-convertisseur de type flyback. La seconde partie a consisté, à partir des conditions de fonctionnement de ce système, à effectuer le dimensionnement géométrique du transformateur. Ensuite, après avoir choisi les matériaux à utiliser, nous avons défini la géométrie du noyau magnétique permettant de répondre aux contraintes du cahier des charges. Dans la troisième partie, nous avons utilisé les paramètres géométriques pour extraire les différents paramètres électriques afin étudier le comportement magnétique du transformateur. A l’aide du logiciel de simulation FEMLAB, nous avons pu voir la répartition des lignes du champ magnétique du transformateur sans noyau magnétique puis avec ce dernier. L’étape suivante consistait à intégrer ce transformateur dans notre micro-convertisseur afin de visualiser les différentes formes d’ondes à l’aide du logiciel PSIM. Nous avons comparé ces formes d’ondes avec celles d’un transformateur réel contenant des inductances de fuites. Les formes d’ondes des courants et tensions du micro-convertisseur étaient conformes à celles de la littérature et les valeurs mesurées étaient très proches de celles du cahier des charges. Notre étude a également porté sur le comportement fréquentiel des inductances, des résistances séries et des facteurs de qualité des deux enroulements primaire et secondaire du transformateur intégré. Nous concluons enfin que les résultats trouvés sont très raisonnables et les dimensions trouvées sont compatibles avec l’intégration du transformateur. Ces résultats ont été trouvés à l’aide du logiciel MATLAB. Directeur de thèse : HAMID Azzedine Conception d’un micro-transformateur en technologie monolithique pour convertisseurs de type fly-back à haute fréquence [document électronique] / ABDELDJEBBAR Abdelkader, Auteur . - 2018-2019 . -  + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Electrotechnique:Intégration pour l’Electronique de Puissance et Matériaux Mots-clés : convertisseur fly-back, micro-transformateur planaire, paramètres S, éléments inductifs, passifs Résumé : Le travail présenté dans cet article représente une contribution à l’intégration microélectronique d’éléments passifs inductifs pour des applications de puissance. Sur la base d’études des besoins énergétiques actuels, nous avons essayé d’identifier les principaux verrous technologiques à l’intégration des composants, pour pouvoir résoudre certains problèmes de dimensionnement. Notre objectif majeur est le dimensionnement géométrique d’un micro-transformateur, ainsi que sa modélisation électromagnétique, afin de l’intégrer dans un micro-convertisseur. Ce dernier est destiné au domaine de l'électronique portable ou embarquée nécessitant une conversion d'énergie de faible puissance et une gamme de fréquences très élevées. A l’aide des simulations numériques, nous avons étudié le dimensionnement de ces composants en tenant compte des contraintes de conversion de puissance. Le micro-transformateur intégré est composé de plusieurs couches empilées, à savoir : deux enroulements de forme spirale planaire carrée en cuivre, des couches isolantes de dioxyde de silicium, des couches de matériau magnétique en ferrite de Nickel-Fer et d’une couche de substrat en silicium. Comme point de départ de notre étude, nous avons choisi le cahier des charges du micro-convertisseur de type flyback. La seconde partie a consisté, à partir des conditions de fonctionnement de ce système, à effectuer le dimensionnement géométrique du transformateur. Ensuite, après avoir choisi les matériaux à utiliser, nous avons défini la géométrie du noyau magnétique permettant de répondre aux contraintes du cahier des charges. Dans la troisième partie, nous avons utilisé les paramètres géométriques pour extraire les différents paramètres électriques afin étudier le comportement magnétique du transformateur. A l’aide du logiciel de simulation FEMLAB, nous avons pu voir la répartition des lignes du champ magnétique du transformateur sans noyau magnétique puis avec ce dernier. L’étape suivante consistait à intégrer ce transformateur dans notre micro-convertisseur afin de visualiser les différentes formes d’ondes à l’aide du logiciel PSIM. Nous avons comparé ces formes d’ondes avec celles d’un transformateur réel contenant des inductances de fuites. Les formes d’ondes des courants et tensions du micro-convertisseur étaient conformes à celles de la littérature et les valeurs mesurées étaient très proches de celles du cahier des charges. Notre étude a également porté sur le comportement fréquentiel des inductances, des résistances séries et des facteurs de qualité des deux enroulements primaire et secondaire du transformateur intégré. Nous concluons enfin que les résultats trouvés sont très raisonnables et les dimensions trouvées sont compatibles avec l’intégration du transformateur. Ces résultats ont été trouvés à l’aide du logiciel MATLAB. Directeur de thèse : HAMID Azzedine

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
1645	02-10-543	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt

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