Cet article présente une démarche simple de dimensionnement du transformateur et de l'inductance de lissage d'un convertisseur de type forward, basée sur la mise en évidence des relations entre les grandeurs électriques et les grandeurs géométriques. Il existe une différence profonde dans la manière dont travaillent les circuits magnétiques du transformateur et de l'inductance d'un convertisseur de type forward. Tout d'abord, dans le transformateur,la puissance ne fait que transiter du primaire au secondaire. Ensuite, dans l'inductance, l'énergie est emmagasinée puis restituée. Bien que la démarche soit la même, ce constat aboutit à un dimensionnement d'une inductance totalement différent de celui d'un transformateur.
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Damien RISALETTO
: Maître de conférences à l'université Paul Sabatier - Équipe convertisseurs statiques, laboratoire Laplace, UMR 5213 du CNRS, Toulouse France
INTRODUCTION
Nous présentons une démarche simple de dimensionnement du transformateur et de l'inductance de lissage d'un convertisseur de type forward, basée sur la mise en évidence des relations entre les grandeurs électriques et les grandeurs géométriques.
Il existe une différence profonde dans la manière dont travaillent les circuits magnétiques du transformateur et de l'inductance d'un convertisseur de type forward :
dans le transformateur, la puissance ne fait que transiter du primaire au secondaire ;
dans l'inductance, l'énergie est emmagasinée puis restituée.
Partant de là, bien que la démarche soit la même, nous aboutirons à un dimensionnement d'une inductance complètement différent de celui d'un transformateur.
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Nous donnons ici quelques résultats utiles pour le dimensionnement du transformateur de type forward.
Égalité des volumes des enroulements primaire et secondaire
Comme n2 = mn1 , la longueur de l'enroulement secondaire est m fois celle de l'enroulement primaire, en admettant que les spires au primaire et au secondaire ont la même longueur.
Si l'on adopte la même densité de courant dans les divers enroulements, la section du fil de l'enroulement secondaire est 1/m fois celle du primaire.
Le volume de cuivre de l'enroulement secondaire est donc égal à celui du primaire ; le volume total des enroulements est le double de celui du primaire (le triple dans le cas d'un transformateur de type forward à trois enroulements si l'on adopte le bobinage deux fils en main pour le primaire et l'enroulement de démagnétisation).
Pertes fer et pertes cuivre. Rendement maximal d'un transformateur
Les pertes fer et cuivre sont, respectivement, proportionnelles aux volumes de fer et de cuivre :
les pertes fer (par hystérésis et courants de Foucault dans les ferrites) sont données par unité de volume ; les pertes fer totales sont donc proportionnelles au volume de fer ;
les pertes cuivre par effet Joule dans un enroulement (primaire par exemple) s'expriment par :
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le produit
représentant le volume de cuivre
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Bibliographie & annexes
English
Contextereprésentant le volume de cuivre
