Fils de litz HF pour transformateurs d'alimentations à découpage : L'efficacité au service de l'électronique industrielle
Dans le cadre d'un projet de développement commun, PACK LitzWire a accompagné un client industriel dans la modernisation des transformateurs de ses alimentations à découpage. L'objectif était de réduire les contraintes d'encombrement tout en augmentant l'efficacité aux fréquences de commutation élevées. Les appareils fonctionnaient typiquement à des fréquences supérieures à 100 kHz et devaient répondre à des normes strictes telles que EN 62368, EN 61558 ou EN 60601.
Le défi
Les transformateurs compacts devaient gérer des densités de puissance élevées dans des boîtiers exigus. Les enroulements classiques en fil rond atteignaient leurs limites :
- Électromagnétique : Les effets de peau et de proximité entraînaient des pertes AC élevées et donc un échauffement excessif.
- Thermique : La surface limitée de dissipation thermique dans les boîtiers denses accentuait la problématique de la température.
- Normatif : Malgré une conception compacte, l'enroulement optimisé devait répondre à toutes les exigences en matière d'isolation, de rigidité diélectrique et de lignes de fuite.
Le client avait donc besoin d'une structure d'enroulement capable de traiter efficacement les hautes fréquences sans augmenter la taille du transformateur ni dépasser les seuils thermiques.
L'enroulement d'origine du transformateur avec une géométrie de conducteur conventionnelle montre les limites structurelles aux fréquences de commutation élevées : pertes AC accrues, échauffement plus important et efficacité limitée dans un format compact.
L'enroulement optimisé avec du fil de litz HF réduit considérablement les effets de peau et de proximité, permettant ainsi un transformateur plus compact et thermiquement plus stable, tout en offrant un rendement supérieur et une isolation conforme aux normes.
Stratégie de solution
PACK LitzWire a développé, en collaboration avec le client, une conception d'enroulement optimisée pour la haute fréquence.
- Recommandation de fil de litz : Des fils de litz haute fréquence RUPALIT® à brins fins ont été utilisés, dont les nombreux brins individuels émaillés ont réduit de manière significative les pertes AC.
- Soulagement thermique : Grâce à la structure fine et à la section répartie, les pertes de chaleur ont été réduites, permettant ainsi une conception de transformateur plus compacte.
- Isolation accrue : Pour faire face aux contraintes électriques élevées, les fils de litz ont été dotés d'une isolation supplémentaire par film afin de garantir le respect des exigences normatives.
- Simulation & Dimensionnement : À l'aide de l'outil de calcul LiWiCalc®, le nombre de brins, le diamètre des brins individuels et les schémas de câblage ont été précisément adaptés à la fréquence de fonctionnement et aux contraintes thermiques du client.
Résultat
Le fil de litz HF nouvellement conçu a permis de réaliser un transformateur plus compact, thermiquement plus robuste et présentant nettement moins de pertes. Les résultats de mesure ont confirmé une réduction sensible des pertes AC ainsi qu'une conformité totale aux normes – permettant au client de concevoir son alimentation à découpage de manière plus efficace et plus fiable, tout en conservant le même format.
Alimentation à découpage industrielle ouverte avec transformateur et électronique de puissance, exemplaire des solutions d'alimentation compactes et efficaces dans l'électronique industrielle.
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