ETUDE ET SIMULATION DES EFFETS ELECTROMAGNETIQUES DANS LES MICRO-BOBINES

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire représente une contribution à l’intégration micro-électronique 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 bobines, pour pouvoir résoudre certains problèmes de dimensionnement tout en préservant le bon fonctionnement et la fiabilité du composant concerné. Notre objectif majeur est le dimensionnement géométrique d’une micro-bobine, afin de l’intégrer dans un micro-convertisseur de type Buck synchrone abaisseur de tension, destiné à la conversion d'énergie de faible puissance. À partir des conditions de fonctionnement de ce système, nous avons effectué le dimensionnement d’une micro-bobine de forme spirale planaire, avec un noyau ferromagnétique pris en sandwich entre le substrat et l’isolant. Ce dimensionnement était effectué de façon à réduire le volume de l’inductance et éliminer le maximum d’effets perturbateurs. Notre plan de travail était le suivant : En se basant sur les données du cahier des charges d’un micro–convertisseur Buck, nous avons calculé les paramètres géométriques de l’inductance spirale planaire de sorte à atténuer tous les effets parasites. Le circuit électrique de l’inductance, nous a permis de calculer les paramètres technologiques. L’étape suivante consistait à intégrer cette nouvelle inductance dans notre micro-convertisseur abaisseur de tension. Afin de valider les résultats du dimensionnement effectué, nous avons utilisé le logiciel PSIM6 pour comparer les différentes formes d’ondes des courants et tensions issues de la micro-bobine dimensionnée (inductance planaire spirale) à celles issues d’une bobine discrète et parfaite. Les résultats obtenus sont conformes à celles de la littérature et les valeurs mesurées sont très proches de celles du cahier des charges. Nous concluons enfin que les résultats trouvés sont très encourageants et reflètent des dimensions compatibles avec l’intégration des micro-bobines.