Brevet FR2521370A1 — publié le 19830812

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT DE CIRCUIT COMPORTANT AU MOINS UNE INDUCTANCE ET UNE CAPACITE, ELEMENT DE CIRCUIT AINSI OBTENU ET SON UTILISATION DANS LES CIRCUITS DE FILTRAGE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément de circuit comportant au moins une inductance et une capacité. Les circuits de ce type sont bien connus dans leur utilisation pour le filtrage Par exemple, on peut citer les filtres passe haut, passe bas, etc Depuis quelques années, ce sont développés les alimentations à découpage dans lesquelles l'alimentation en tension continue de valeur régulée est réalisée par découpage d'une tension continue après redressement et filtrage aux bornes d'une capacité. Dans de telles alimentations à découpage, il est généralement nécessaire de disposer d'au moins une self et d'une capacité. Actuellement, ces éléments sont réalisés séparément l'un de l'autre et les inductances disponibles sur le marché sont généralement d'un prix relativement élevé. Le problème posé ici est de réaliser un composant du type LC simple, bon marché, facile à réaliser de manière industrielle Ces buts sont atteints grâce au procédé selon l'invention. Celui-ci est caractérisé en ce qu'il consiste à bobiner simul- tanément au moins un premier et un deuxième film isolant et au moins un premier et un deuxième film métallique, les films étant disposés de manière à ce que deux films isolants successifs soient séparés sur une partie au moins de leur longueur par un film métallique tandis que deux films métalliques successifs sont séparés par un film isolant, les contacts électriques étant placés en cours de bobinage aux endroits voulus, de manière à réaliser des parties de composants inductifs dans les enroulements du composant o, avant bobinage, ne se trouve qu'un film métallique, et des parties de composants capacitifs dans les enroulements du composant o, avant bobinage, se trouvent deux films métalliques. Afin d'améliorer encore le composant ainsi réalisé, le bobinage du composant aura lieu de préférence sur un mandrin en ferrite, tandis que le composant terminé sera trempé dans une résine isolante contenant un matériau magnétique de manière à fermer le circuit magnétique autour de la bobine Le circuit pourra également être refermé par un profilé en ferrite doux de forme convenable, tel qu'un ferrite en forme de U, dont les extrémités des deux branches -viendront s'appuyer à chaque extrémité du mandrin. Lorsque les puissances mises en jeu sont suffisamment faibles, on utilisera de préférence des films diélectriques métallisés, l'un des films étant métallisé sur toute sa longueur tandis que l'autre n'est que partiellement métallisé. Dans certain cas, les connexions sur les films métalliques de la partie capacitive du condensateur pourront être réalisées par schoo- page Dans ce but, les parties de composants correspondant à la partie capacitive de celui-ci comporteront des films métalliques bobinés de telle manière que ceux-ci s'étendent d'un côté au moins jusqu'à l'extrémité du film isolant mais en retrait de l'autre côté De cette manière, on réalisera un condensateur bobiné comme dans la technique antérieure relative aux condensateurs, tandis que la métallisation se poursuivra pour l'un des films métallisés jusqu'à la fin du bobinage, la largeur du film métallisé étant alors dans cette partie inductive du composant inférieure à la largeur du film isolant, et ce film étant bobiné de manière qu'il ne soit en contact ni d'un côté ni de l'autre avec les schoopages. L'invention concerne également un composant du type LC, qui est caractérisé en ce qu'il comporte un bobinage de deux films isolants continus et de deux films métalliques dont l'un est continu et disposé, avant bobinage, entre les deux films isolants et l'autre est discontinu et disposé, avant bobinage, à l'extérieur des deux films isolants. De préférence, on disposera au moins deux contacts sur la couche métallique continue et un contact sur chaque couche métal- lique discontinue Ce composant comportera également, dans le but d'améliorer son caractère inductif, une partie centrale ou mandrin en matériau magnétique tel qu'un ferrite doux L'ensemble pourra être enrobé d'une résine isolante, par exemple du type époxy, dans laquelle on aura mis préalablement en suspension des particules magnétiques dispersées de manière homogène, de manière à former après polymérisation de la résine une couche superficielle qui protège mécaniquement le composant tout en assurant la fermeture du champ magnétique grâce à la présence des particules magné- tiques dans cette couche Le mandrin pourra également être en matériau non magnétique, par exemple en matière plastique moulée, dans lequel se déplacera un batonnet magnétique, tel qu'une vis. Selon un autre mode de réalisation, et dans le but d'améliorer les performances en haute fréquence de la partie inductive du composant, on pourra introduire à l'intérieur du circuit magnétique en son centre, par exemple selon une section du mandrin magné- tique, un aimant permanent permettant de prépolariser la bobine, de manière à imposer en l'absence de courant dans celle-ci, une induction de sens inverse au sens de l'induction produite par le passage du courant dans la bobine, et d'intensité inférieure à l'induction de saturation de cette bobine Pour plus de détail sur cette technique de prépolarisation, on pourra se reporter par exem- ple au brevet anglais 747 736, ainsi qu'à l'article de l"'ONDE ELECTRONIQUE", volume 59 NI 12 1979 -pages 80 et suivantes intitulé "Noyaux en ferrites pour alimentations à découpage" de R. SIBILLE. Il est à noter que suivant les résultats désirés, les contacts ne seront pas positionnés aux mêmes endroits Lorsqu'on désire obtenir un composant du type RLC, c'est-à-dire possédant une résistance non négligeable, on éloignera le plus possible l'un de l'autre les contacts de la partie selfique En revanche, lorsqu'on désire suppri- mer le plus possible la self parasite relative à la partie capacitive du bobinage, il sera important de placer les deux contacts de la capacité en regard l'un de l'autre. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent: la figure 1, une représentation schématique du composant selon l'invention en cours de bobinage, la figure 2, une vue déployée d'un composant du type LC, la figure 3, une vue déployée d'un composant comportant deux condensateurs et une self, la figure 4, une vue déployée d'un composant comportant deux selfs et un condensateur, la figure S, une représentation schématique de l'utilisation d'un composant du type LC dans une alimentation à découpage, la figure 6, une vue à plein d'une variante des films permettant d'obtenir un composant selon l'invention par bobinage et sthoopage. Sur la figure 1, on bobine autour d'un mandrin l dans le sens indiqué par la flèche, un composant selon l'invention 2 comportant successivement de bas en haut un film diélectrique 3, un film métallique 5, un film diélectrique 4, et un film métallique 6 Les films diélectriques 3 et 4 d'une part et métallique 5 d'autre part, sont sensiblement de même longueur Le film métallique 6 est de longueur plus faible que les films précédents Dans la partie o les films métalliques 5 et 6 sont en regard l'un de l'autre, séparés par le diélectrique 4, il est aisé de comprendre que l'on réalisera un condensateur, tandis que dans la partie du film métallique 5, situé à droite sur la figure du contact électrique 8, il est aisé de com- prendre également que le film métallique 5 n'ayant pas d'autres films métalliques en vis-à-vis, il est aisé de réaliser de cette manière une inductance par bobinage sur le mandrin l Dans cet exemple, on prendra un premier contact électrique 7 sur l'extrémité du film 5 au niveau du mandrin 1, un deuxième contact électrique 8 à l'extrémité de la partie du film métallique S qui ne comporte pas de films 6 en vis-à-vis, et sur le film métallique 6, par exemple à son extrémité, le contact électrique 9 représentant la sortie d'un condensateur. Sur la figure 2, on a représenté une vue schématique déployée du composant de la figure 1 déroulé à plat Sur cette figure, les mêmes éléments que ceux de la figure précédente portent les mêmes références Ainsi qu'on peut le constater, sur la figure 2 a, on reconnaît la superposition des films tels que décrits sur la figure 1, tandis que sur la figure 2 b il est aisé de constater qu'entre les extrémités 7 et 8, on a réalisé une inductance tandis qu'entre les extrémités 8 et 9 on a réalisé un condensateur. On notera qu'en disposant les connexions 8 et 9 en regard, on a constitué une ligne de part et d'autre du diélectrique, ce qui limite l'inductance parasite de l'élément capacitif. Sur la figure 3, est représentée une autre variante de réali- sation du composant selon l'invention Sur cette figure, les mêmes éléments que ceux des figures précédentes portent les mêmes références Comme précédemment, on superpose deux films diélec- triques entre lesquels est interposé un film métallique, ces films étant continus de même longueur, tandis que sur le bas de la figure sont disposées deux parties 10 et Il de films métalliques discon- tinus De cette manière, le schéma équivalent du circuit réalisé représenté à la figure 3 b entre les différents points de connexion C'1, IC'2 C'3 et C'4. Sur la figure 4, est réalisée une autre variante du composant selon l'invention Comme précédemment, les films 3, 4 et 5 sont continus et sensiblement de même longueur tandis que le film 6 est de longueur plus réduite et disposé entre les extrémités des filins précédents De cette manière, il est aisé de comprendre que l'on réalise ainsi un circuit tel que représenté sur la figure 4 b avec deux selfs en série et un condensateur en parallèle. Sur la figure 5, est représenté schématiquement un circuit de découpage d'une alimentation de ce type Une tension continue VE d'entrée est découpée par le transistor Tl sur la base duquelle on envoie un signal de commande haute fréquence, de l'ordre de 100 K Hz, permettant de le rendre alternativement conducteur et bloqué. Le signal en sortie du transistor sur l'émetteur de celui-ci est envoyé dans un circuit comportant une diode D montée en inverse et une self L connectée en série avec un condensateur et en parallèle sur cette diode La tension de sortie VS est récupérée aux bornes du condensateur C Le circuit LC utilisé dans cette alimen- tation à découpage peut être avantageusement un circuit tel que représenté, avant bobinage, sur les figures 1 ou 2. Sur la figure 6, on a représenté une variante de films diélec- triques métallisés permettant de réaliser un composant selon l'in- vention dans lequel les connexions aux bornes du condensateur sont réalisées par schoopage Les films diélectriques 20 et 21 sont de largeur supérieure aux films métalliques 22 et 23 Le film métal- lique 22 est séparé en deux parties d'inégales largeurs La partie disposée en haut sur la figure de largeur inférieure à la largeur du -film 20 est disposée de manière à laisser deux lisières non métal- lisées 24 et 25 correspondra à la zone selfique du composant, tandis que la zone située en bas sur la figure du film 22 de largeur inférieure à la largeur du film 20 mais ne comportant qu'une seule lisière non métallisée 20 correspond à la zone capacitive du compo- sant, puisque sur son autre lisière 26, le film diélectrique et le film métallique se recouvrent complètement Le film diélectrique 21 comporte une partie supérieure non métallisée (zone selfique) et une partie inférieure métallisée 23 comportant une seule lisière non métallisée 27, l'autre lisière 28 correspondant à la superposition des films métalliques et diélectriques Pour réaliser le composant selon l Minvention, on superpose (par glissement latéral) sur la figure 6 les deux films montrés sur cette figure le mandrin étant disposé à la partie basse des deux films sur la figure et l'on bobine simul- tanément ces deux films sur ce mandrin Lorsque le bobinage est terminé, on fixe de manière connue en soi les deux films par exemple à l'aide d'une bande adhésive puis l'on réalise un schoopage sur les faces latérales du composant ainsi bobiné Ce schoopage, qui consiste à projeter du métal en fusion sur les faces latérales du composant permet de relier entre elles toutes les spires de la lisière 26 d'une part et toutes les spires de la lisière 28 d'autre part et disposer sur ces schoopages des connexions électriques qui seront les connexions de la partie capacitive du composant A l'extrémité de la bande métallique 22, sur la partie haute de la figure, sera disposé un contact électrique 30, avant schoopage de l'ensemble, ce contact permettant de connecter électriquement l'autre extrémité de la self, la première extrémité de celle-ci étant la même que la connexion de schoopage se trouvant sur la lisière 26. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un élément de circuit comportant au moins une inductance et une capacité, caractérisé en ce qu'il consiste à bobiner simultanément au moins un premier ( 3) et un deuxième ( 4) films isolants et au moins un premier ( 5) et un deuxième ( 6) films métalliques, les films étant disposés de manière à ce que deux films isolants successifs ( 3, 4) soient séparés sur une partie au moins de leur longueur par un film métallique et deux films métalliques successifs ( 5, 6) par un film isolant, des contacts électriques ( 7, 8, 9) étant placés en cours de bobinage aux endroits voulus, de manière à réaliser des parties de composants inductifs dans les enroulements du composant o, avant bobinage, ne se trouve qu'un film métallique et des parties de composants capacitifs dans les enroulements du composant o, avant bobinage, se trouvent deux films métalliques. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant est bobiné sur un mandrin ( 1) en ferrite doux. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bobinage est trempé dans une résine isolante comportant un matériau ferro-magnétique dispersé dans celle-ci de manière à fermer le circuit magnétique autour de la bobine. 4 Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le circuit magnétique est refermé autour du mandrin à l'aide d'un profilé en forme de U. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composant réalisé à partir de films diélectriques métal- lisés, l'un des films étant métallisé sur toute sa longueur, l'autre n'étant que partiellement métallisé. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie métallisée du film métallisé sur toute sa longueur comporte une première partie dans laquelle le film métallique est entouré par deux lisières isolantes ( 20, 24), et une deuxième partie dans laquelle le film métallique n'est entouré que par une seule lisière isolante ( 20), l'autre film qui n'est que partiellement métallisé comportant une lisière isolante ( 27) sur son film métallisé situé à l'opposé de la lisière isolante du premier film. 7 Composant du type LC, caractérisé en ce qu'il comporte un bobinage de deux films isolants continus ( 3, 4) et de deux films métalliques dont l'un est continu ( 5) et disposé, avant bobinage, entre les deux films isolants et l'autre est discontinu ( 6) et disposé, avant bobinage, à l'extérieur des deux films isolants. 8 Composant selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un contact électrique ( 7, 8, 9) est disposé à chaque extrémité de la couche continue et un contact électrique est disposé sur chaque couche métallique discontinue. 9 Composant selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un mandrin ( 1) est disposé au centre du bobinage selon son axe, ledit mandrin étant muni d'un filetage dans lequel vient se déplacer un matériau magnétique. Composant selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il est enrobé d'une couche de résine isolante dans laquelle sont dispersées des particules magnétiques. 11 Composant selon l'une des revendications 7 à 10, carac- térisé en ce qu'un circuit magnétique extérieur se referme autour du mandrin magnétique. 12 Composant selon l'une des revendications 7 à 11, carac- térisé en ce qu'un aimant permanent est disposé dans le circuit magnétique de manière à prépolariser la self du composant.