Modélisation des effets inductifs et capacitifs dans les transformateurs à haute fréquence

Abstract

La miniaturisation des transformateurs se heurte à différents problèmes tels que la montée en fréquence de leur alimentation et donc de la nécessaire prise en compte des effets capacitifs présents en haute fréquence. Ainsi pour étudier les effets inductifs et capacitifs à haute fréquence, différentes formulations en électromagnétisme sont utilisées : l'électrostatique pour le comportement capacitif, la magnétodynamique pour le comportement dissipatif et inductif et finalement la formulation complète pour l'ensemble des effets. De plus différents modèles géométriques sont utilisés : un modèle 2D, un modèle 3D où 1/4 du transformateur est modélisé, et finalement un modèle géométrique 3D complet du transformateur. Pour extraire les impédances des différents modèles, nous utilisons des procédures existantes et dans le cas particulier de l'électrostatique 2D, une extension de la procédure est implémenté. La résolution des différentes formulations est réalisée à l'aide du cluster NIC4 du CÉCI se trouvant à l'Université de Liège. En comparant les différentes formulations, à travers l'évolution des impédances sur la plage de fréquence de 1kHz à 10MHz, nous avons conclu que le modèle géométrique 2D reproduit fidèlement le comportement inductif et dissipatif du transformateur et que les modèles 3D n'apportaient pas d'informations supplémentaires dans le cas de la magnétodynamique seulement.