Conception, réalisation et caractérisation d'un transformateur de commande

Ce travail concerne la conception, la réalisation et la caractérisation d’un transformateur de commande pour interrupteurs de puissance à grille isolée, le transformateur assurant l’isolation galvanique entre étage de commande et circuit de puissance. L’objectif du travail n’était pas de répondre à un cahier des charges précis mais de développer une nouvelle voie technologique pour la réalisation de transformateur planaire intégrable. Les principales caractéristiques d’un tel transformateur sont : - une inductance élevée (rapport inductance/surface occupée le plus grand possible) ; - des résistances séries faibles ; - un couplage capacitif entre primaire et secondaire le plus faible possible. Ces contraintes nous ont conduits à étudier un transformateur planaire à couches magnétiques dont les enroulements primaire et secondaire sont enterrés dans le matériau magnétique afin de réduire l’entrefer. La structure Face to Face a été retenue avec un décalage de 45° entre enroulements primaire et secondaire. Après une étude en simulation, chaque enroulement enterré dans un matériau ferrite a été réalisé séparément puis assemblé pour donner naissance au transformateur. De très nombreuses étapes technologiques : micro usinage laser femtoseconde, dépôts de cuivre par pulvérisation cathodique, photolithographie, planarisation, gravure chimique … ont été mises en oeuvre. Le transformateur ainsi réalisé est constitué d’un empilement de couches magnétiques, conductrices et isolantes. Il a été caractérisé des très basses fréquences jusqu’à plusieurs dizaines de MHz. Les résultats de mesure obtenus sont proches des résultats de simulation, la bande passante du transformateur s’étendant de 20kHz à 7MHz