L'inductance intégrée améliore considérablement le blindage magnétique, la dissipation thermique et la résistance aux interférences grâce à l'intégration de la bobine et des matériaux magnétiques par un procédé de moulage unique. Elle est largement utilisée dans les alimentations haute fréquence, l'électronique automobile, les équipements de communication et d'autres domaines. La méthodologie de conception exige une analyse approfondie d'aspects clés tels que le choix des matériaux, l'optimisation structurelle, l'adaptation du procédé et la validation des performances. Les approches et méthodes de conception spécifiques sont décrites ci-dessous :
1. Optimisation du choix et du dosage des matériaux
1)Sélection des matériaux magnétiques -
Matériaux de base : Les alliages amorphes à base de fer à faibles pertes (tels que les alliages cristallins ultrafins Fe Ni Mo), la poudre de fer carbonyle ou la poudre d'alliage fer-silicium sont préférés, et leur densité de flux magnétique de saturation (Bs) doit correspondre à la fréquence de fonctionnement (par exemple Bs ≈ 1,1 T dans le scénario 100 kHz~500 kHz).
Rapport composite : La poudre amorphe ou la poudre d'alliage (D50=10-15 μm) représente 20 à 40 %, et la poudre de fer carbonyle (D50=3-7 μm) représente 60 à 80 % pour équilibrer la perméabilité magnétique et les pertes à haute fréquence.
Additifs : Ajouter 8 à 15 % de résine époxy thermodurcissable ou de gel de silicone liquide comme liant, mélanger avec un solvant (tel que l'acétone) et presser à froid pour améliorer la densité du matériau.
2) Choix du matériau de la bobine – type de fil : Le fil de cuivre plat (de grande section et à faible effet de peau) est préférable au fil de cuivre rond, car il réduit les fuites magnétiques et améliore la dissipation thermique. – Traitement isolant : La surface de la bobine doit être recouverte d’une couche isolante (par exemple, de la résine époxy) afin d’éviter les courts-circuits.
- Conception structurelle et adaptation des processus
1) Schéma de structure du noyau – Structure composite carrée en forme de I : Le noyau en forme de I est bobiné et intégré dans le noyau carré, formant un circuit magnétique fermé par pressage à chaud afin d’améliorer l’inductance (Isat ≥ 36 A) et la résistance mécanique. – Revêtement multicouche : Un film mixte de poudre amorphe et de résine époxy (épaisseur 0,1 à 0,3 mm) est utilisé pour assurer un enrobage complet des électrodes et réduire les entrefers par pressage secondaire. – Conception non couplée de type rangée : Le noyau magnétique en forme de coupelle est doté de multiples fentes d’accueil, intégrant des bobines en forme de U et scellé à chaud afin de réduire le coefficient de couplage (k < 0,1), ce qui le rend adapté aux circuits imprimés haute densité.
2) Paramètres clés du procédé – Pressage : Pressage à froid sur une machine à rouleaux doubles (température ≤ température ambiante) afin d’éviter l’oxydation du matériau. Pression : 4 à 5 t/cm² (noyau en I) et 3,5 à 4 t/cm² (noyau carré). – Traitement thermique : Cuisson et durcissement à 150-180 °C, combinés à des post-traitements tels que le sablage et la galvanoplastie, afin d’améliorer la planéité de surface et la résistance à la corrosion.
3.Optimisation des performances et vérification par simulation
1) Modélisation paramétrique et simulation – Outil de simulation électromagnétique : Utiliser ANSYS Maxwell ou HFSS pour analyser la distribution du champ magnétique, optimiser la taille des colonnes (par exemple, 2,4 à 3,0 mm) et le nombre de spires (21,5 à 24,5 spires), équilibrer l’inductance (L0 = 10 µH) et la résistance en courant continu (DCR ≤ 0,55 mΩ). – Analyse du couplage thermomagnétique : Utiliser COMSOL pour simuler l’effet de peau et l’effet de proximité aux hautes fréquences, en réduisant les pertes en courant alternatif (par exemple, une réduction de 10 % des pertes à 500 kHz).
2) Indicateur clé de performance – Courant de saturation (Isat) : Il doit couvrir le courant de crête (Imax = Iout + 21FHIRp), obtenu par le choix des matériaux du noyau magnétique et le contrôle de l’entrefer. – Fréquence de résonance propre (fR) : Elle doit être 10 fois supérieure à la fréquence de commutation (par exemple, 1 MHz à 100 kHz).）Pour éviter que l'inductance ne présente des caractéristiques capacitives.
Date de publication : 22 décembre 2025