ETUDE ET SIMULATION DES EFFETS PARASITES DANS LES INDUCTANCES PLANAIRES

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire représente une contribution à l’intégration d’éléments passifs (inductifs) pour des applications de puissance. Sur la base d’étude des besoins énergétiques actuels, nous avons essayé d’identifier les principaux verrous technologiques à l’intégration des composants passifs, pour pouvoir résoudre certains problèmes de dimensionnement en vue d’améliorer le fonctionnement et la fiabilité du composant concerné. Le but principal est le dimensionnement géométrique d’une micro-bobine afin de l’intégrer dans un micro-convertisseur de type Buck DC/DC abaisseur de tension qui est destiné à la conversion d’énergie de faible puissance. Notre choix s’est posé sur une inductance de forme spirale planaire circulaire avec un noyau ferromagnétique sous forme de bloc pris en sandwich entre le substrat et l’isolant. Les objectifs de ce dimensionnement géométrique sont : la réduction du volume de notre inductance l’atténuation de tous les effets parasites qui peuvent apparaître lors du fonctionnement du micro-convertisseur.. Le plan de travail de notre mémoire est structuré comme suit : Dans un premier temps, en se basant sur les données du cahier des charges d’un micro–convertisseur Buck, nous avons dimensionné géométriquement l’inductance choisie, ensuite, nous avons calculé tous ses paramètres géométriques. Nous avons établi son circuit électrique afin de calculer ses paramètres électriques qui apparaissent suite à la géométrie et la technologie de notre inductance. La deuxième étape de ce mémoire consistait à intégrer cette nouvelle inductance dans notre micro-convertisseur DC/DC. Afin d’étudier le comportement électromagnétique de l’inductance, nous avons visualisé à l’aide du logiciel FEEM 4.2 la densité du flux magnétique, la dispersion des lignes de champ magnétique ainsi que la densité de courant de notre inductance spirale planaire circulaire. Nous avons conclus suite à cette simulation que les différents effets électromagnétiques sont fortement atténués grâce au bon dimensionnement géométrique. D’une autre part, nous avons utilisé le logiciel PSIM 6.0 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 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.