Modelisation des composants electromagnetiques haute frequence par la methode des elements finis

par FABIANO L. S. GARCIA

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Gérard Meunier.

Soutenue en 1999

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Les travaux presentes dans ce memoire permettent, d'acquerir une meilleure connaissance du comportement des composants electromagnetiques en haute frequence soit au niveau des materiaux magnetique, soit au niveau des methodes d'analyses numeriques des interactions electriques magnetiques. En vue de repondre a l'absence de donnees completes et realistes de la part des fournisseurs, la connaissance du comportement des ferrites mnzn qui equipent les noyaux des composants haute frequence a progresse nettement grace a l'apport d'une nouvelle methode de caracterisation des materiaux magnetiques. Contrairement aux methodes normalisees, cette methode, basee sur la mesure de deux impedances electriques complementaires, permet d'acceder, a toute frequence, aux donnees permeabilite et permittivite complexes au moyen de relations analytiques simples (modeles analytiques), et ce, sans faire aucune hypothese sur les variations frequentielles des parametres recherches. L'utilisation de la methode des elements finis permet de valider toutes les hypotheses utilisee pour les modele analytiques d'un tore de ferrite. La possibilite de deroulement du tore de ferrite, l'influence de la hauteur, et de la metallisation, ont ete verifies par simulation en utilisant deux formulations, la formulations champ magnetique et la electrodynamique. En ce qui concerne les formulations par elements finis, les differents modeles rencontres dans la pratique, notamment l'electrodynamique et le magnetodynamique sont presentes. Les formulations generales en 3d ont ete reecrites avec des proprietes physiques complexes, a l'aide de deux types de potentiel : le potentiel electrique et magnetique. Les hypotheses bidimensionnelles cartesienne et axisymetrique sont aussi utilisees. Le couplage avec les equations du circuit electrique d'alimentation est realise par la methode des potentiels electriques integres dans le temps. Cette methode generalement utilisee en 3d est adaptee pour les problemes 2d. Les problemes des capacites parasites lies aux effets des interactions electriques en haute frequence sont aussi presentes. Pour la modelisation a des frequences elevees, l'influence du champ magnetique sur le fonctionnement du composant n'est plus negligeable. Un modele magnetique devient necessaire afin de tenir compte de l'inductance d'un composant. Plusieurs etudes recentes sur les effets des interactions magnetiques electriques en haute frequence sont montrees. Chaque methode a comme particularite la necessite des approximations, dans la plupart des cas geometriques, par rapport au probleme qui est essentiellement tridimensionnel. Une modelisation par la methode des elements finis utilisant la formulation axisymetrique couplee avec les equations de circuit electrique est proposee et bien adaptee pour une caracterisation electromagnetique des composants bobines.


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Informations

  • Détails : 140 p.
  • Annexes : 89 ref.

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