Conception d'éléments passifs magnétiques pour convertisseurs de faible puissance

par Alain Salles

Thèse de doctorat en Conception des circuits micrélectroniques et microsystèmes

Sous la direction de Corinne Alonso et de Bruno Estibals.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Cette thèse se place dans le contexte d'alimentation des systèmes électroniques nomades fonctionnant sous faible tension et faible courant. Dans ce cadre, de nombreuses équipes travaillent depuis plus de trente ans sur le problème de l'intégration de composants magnétiques sur silicium. L'objectif aujourd'hui est de réaliser une inductance de 1µH capable de supporter 1W avec des tensions de l'ordre du volt, dans une gamme de fréquence allant de 1MHz à 10MHz. L'étude des phénomènes physiques liés au caractère inductif et résistif de spirales planaires a abouti à la mise en place d'outils d'étude numérique permettant d'analyser les spirales classiques ainsi que l'association d'inductances magnétiquement couplées dans le but de diminuer leur résistance. Ensuite, les travaux ont portés sur le développement d'un procédé technologique basé sur les techniques MEMS. Finalement, un banc de caractérisation impédance métrique a également été conçu afin de déterminer les limites du fonctionnement fréquentiel des composants réalisés.

  • Titre traduit

    Magnetic passive elements design for low power converters


  • Résumé

    This thesis is a contribution to integrated power supplies for portable systems working at low voltage and low current. Several teams have been working over 30 years on magnetic components integration on silicon. Our objective was a design of a 1µH inductor working within 1MHz to 10MHz frequency range for 1W applications with 1V output voltage. Numerical simulation tools have been developed on the basis of a geometrical normalization of planar spiral inductors and equations describing inductive and resistive behavior. Numerical results showed us that inductors with low DC resistance implied geometric dimensions difficult to realize with actual microelectronics techniques. To overcome these limitations, we considered series/parallel association of magnetically coupled planar inductors. As a consequence, MEMS based process (thick resist deposition, electrolytic growth) has been developed to validate numerical results. Finally, a test bench dedicated to impedance measurements, has been developed to define inductors working frequency range.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (197 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 182-190

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30177
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