INTÉGRATION DES COMPOSANTS PASSIFS POUR L’ELECTRONIQUE DE PUISSANCE - APPLICATION AUX CONDENSATEURS PLANAIRES ET BOBINES

Abstract

Notre travail s’inscrit dans le cadre de l’intégration des structures d’électronique de puissance. La miniaturisation de ces structures qui permettra essentiellement leur l’utilisation dans des systèmes embarqués du fait de leur faible encombrement et de leur légèreté, se doit d’être réalisée de façon à satisfaire des critères qui deviennent ces dernières années, primordiaux, à savoir : le bon rendement de conversion, le volume minimal, et le faible coût. L’objectif principal de notre travail est de concevoir et réaliser un nouveau modèle de condensateur planaire en s’inspirant des recherches récentes concernant l’intégration des condensateurs en particulier, la technologie LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic), et la technologie des condensateurs multicouches . Notre objectif vise aussi l’optimisation du dimensionnement, ainsi que la modélisation géométrique et magnétothermique d’une microbobine spirale planaire qui sera associée au condensateur planaire réalisé afin d’intégrer ces deux composants dans un convertisseur DC-DC de type Buck. Les objectifs souhaités sont la modularité et la standardisation des convertisseurs de puissances. La réduction du volume de tels composants passifs nous amène à affronter et résoudre plusieurs problèmes tels que, les problèmes de conception, dimensionnement, modélisation thermique, et électromagnétique sans oublier la difficulté du choix des matériaux compatibles et les procédés de fabrication. La validation du bon fonctionnement du condensateur planaire réalisé et du dimensionnement géométrique de la micro- bobine est effectuée par le logiciel PSIM 9.0.3. Les problèmes liés à la dissipation thermique et des effets électromagnétiques sont d’une importance cruciale et ne peuvent nullement être négligés, en particulier dans des volumes miniaturisés. De ce fait, le logiciel de simulation COMSOL Multiphysics était utilisé pour visualiser et mesurer la température, la densité de courant, les champs magnétique et électrique ainsi que leurs répartitions dans les deux composants (micro-bobine et condensateur planaire). La réalisation et la caractérisation du condensateur multicouche LTCC ont été effectuées au laboratoire LAPLACE de l’Université Paul Sabatier (Toulouse)