Contexte du projet
Le client est un fournisseur de solutions audio pour automobiles situé dans le sud de la Chine, qui fournit des modules d'amplificateurs de classe D de 4×65 W à un équipementier automobile. La solution d'origine utilisait un transformateur audio générique, avec une distorsion harmonique totale élevée à pleine puissance sous une alimentation de 12,8 V, particulièrement marquée dans les basses fréquences, ainsi qu'une distorsion transitoire due à la saturation du noyau lors du démarrage à froid à -40 ℃.
Défis techniques
- L'espace dans l'habitacle étant limité, le transformateur doit s'adapter à la disposition PCB existante, avec une hauteur ne dépassant pas 24 mm ;
- Température de fonctionnement de -40 ℃ à +105 ℃, nécessitant une dérive contrôlable des performances magnétiques ;
- Validation requise : test de tenue en tension supérieur à 1500 V, ainsi que des tests de vibration et de cyclage thermique selon les normes automobiles ;
- Délai de projet serré : seulement 8 semaines entre la validation du concept et la production en série.
Notre solution
Nous avons sélectionné un noyau en permalloy à haute perméabilité magnétique pour remplacer la solution en acier au silicium d'origine, recalculé le rapport de spires et la structure intercouches, et utilisé une résine haute température dans le processus d'imprégnation sous vide :
- Le rapport de spires a été rééquilibré selon la courbe de gain de l'amplificateur du client, avec une marge de 30 % réservée sur la densité de flux magnétique dans les basses fréquences ;
- Bobinage segmenté + ruban isolant double couche, réduisant la capacitance intercouches d'environ 25 % et améliorant le déphasage dans les hautes fréquences ;
- Boîtier de blindage métallique mis à la terre pour supprimer le couplage du bruit de commutation de l'amplificateur ;
- Premiers échantillons livrés en 3 jours, suivis d'une production pilote à petite échelle après les tests sur banc d'essai du client.
Résultats livrés
- Distorsion harmonique totale à pleine puissance réduite de 0,8 % à moins de 0,15 %, avec l'amélioration la plus marquée dans les basses fréquences ;
- Aucune saturation magnétique au démarrage à froid à -40 ℃, dérive de l'inductance inférieure à 3 % après 500 cycles thermiques ;
- Tous les tests de tenue en tension réussis à 1500 V/1 min, livraison en série de 80 000 unités avec un taux de défauts par lot inférieur à 0,3 ‰ ;
- Le client a ensuite également basculé un autre amplificateur de basses de la même plateforme vers cette série.