tores de ferrite.

Depuis pas mal de temps, j'ai envie de faire des baluns, ou des symétriseurs.
le problème, je ne comprend rien au tores de ferrite, le diamètre, la matière(le coef AL), le nombres de spire,etc..
Il a y des astuces ou un site qui expliquerai en detail les secrets de la ferrite ?

Que voila un bon sujet.

Concernant l'Al, j'ai expérimenté et je peux répondre.

Une bobine sans fuite magnétique est une bobine où tout le flux magnétique engendré par la bobine reste confiné à l'intérieur de la dite bobine. J'ai cru que c'était le cas d'un tore magnétique et ça été la cause de nombreux déboires.

Donc, sans fuite magnétique la valeur de la self est proportionnelle au carré du nombre de spires. Si tu doubles le nombre de spires tu quadruples la valeur de la self.

L'Al, du temps d'avant, ne s'exprimait qu'en nH/spire² (nano-henry par spire carré) Supposons de l'Al du tore soit 100 nH/s² et que tu veuilles fabriquer dessus une self de 10 µH soit  10000 nH. Appelons n le nombre de spires. Par définition la valeur de la self L = al.n²
Donc n=racine(L/al) = racine(10000/100)=racine(100) = 10 spires

Certaine documentation commerciale appelle Al la valeur de la self en µH quand on fait 100 spires sur le tore. C'est un peu comme les journaleux qui utilisent la piscine olympique comme unité de mesure de volume et le  terrain de foot comme unité de surface. Je trouve que ça complique mais je suis de l'ancienne école, celle des m², des ha, des litres et des m3.

Quand je faisais mes mesures d'Al sur un tore ça ne marchait pas. L'Al ne semblait pas constant avec le nombre de spires.

Pour que ça marche, il faut que le bobinage recouvre toute la circonférence du tore. L'idéal c'est que le bobinage soit à spires jointives mais même si il est à spires lâches, ça marche assez bien s'il recouvre tout le tore. Ca vient du fait qu'un tore présente en réalité d'importante fuite magnétique si on bobine que sur une petite partie du tore comme je faisais au début. Il y a une partie du champ magnétique qui boucle sans passer par la totalité du tore; ça boucle dans l'air à l'extérieur du bobinage.

Cette histoire de fuite magnétique va avoir des conséquences majeures quand on va réaliser des transformateurs avec un tore.

La valeur de l'Al est un peu fonction de la fréquence et du diamètre du fil. On devrait spécifier la fréquence de mesure. Quand elle n'est pas indiquée c'est que la valeur est donnée pour une très basse fréquence genre 10 kHz.

Ensuite, avec la valeur de l'Al et les dimensions du tore il est possible de calculer la perméabilité relative


Pour les dénominations commerciales, ça se complique. FT140-43 veut dire 1.40 pouce de Ø extérieur matériaux 43. 43 serait la perméabilité relative (j'ai un doute). Ca ne spécifie pas toute la géométrie du tore

Voir
http://toroids.info/FT50-43.php
http://www.manuel.la-radio.eu/RM24/RM24B/RM24B11.html

La discussion est ouverte car ce que je viens d'exposer peut être sujet à caution et relève, en partie, de l'expérimentation. Il faudrait disserter sur les pertes et, là, je n'ai pas compris grand chose, sauf que c'était variable avec beaucoup de choses.

Bonjour,

Ha géniale cette réponse !

Une rafale de questions sur la mise au point :
Et du coup lorsqu'on a bobiné un tore. Faudrait-il le tester avec un inductance-mètre avnt de le monter ?
Si oui faut-il le tester sur le domaine de fréquence prévu pour l'utilisation ?

J'ai un filtre de sortie de PA (de mon kit QDX) qui n'a pas tout à fait le comportement escompté. Ce filtre est utilisé pour deux bandes (17m et 15m). Pour 5 W max attendus en sortie, J'observe 4,4 Watts à 18MHz et seulement 3 Watts à 21 MHz. La notice du kit dit qu'il faut optimiser un peu un tore (T37-17 21 spires en 0,33mm pour 640nH) . J'ai serré les spires et observé 5.4 W (trop) sur le 18 MHz et seulement 1 W sur les 21 MHz. J'ai desserré puis je suis arrivé respectivement à 4,3 W et 3,3 W.

Quels sont les conseils pour régler et faire ce genre de mise au point ?
Doit-on parfois tout simplement refaire le bobinage ?

Je crois qu'il y a des éléments de réponse ici :
http://www.manuel.la-radio.eu/RM24/RM24K/RM24K01.html

73
RD

Un peu par hasard, j'ai trouvé ceci sur le sujet:
https://www.vkham.com/Info/ferro/tut_5a.html

La page ci-dessus est intéressante mais j'ai des doutes sur beaucoup de points.

Par exemple, le truc simple consistant à mettre deux transformateurs tête-bêche; je ne pense pas que ça démontre grand chose, sauf le fonctionnement de deux transformateurs tête-bêche. Si on place deux adaptateurs en 'L' tête-bêche avec les mêmes valeurs de selfs et de condensateurs, ça ne nous dit rien du fonctionnement d'un seul adaptateur.

Eh bien,je vois qu'il n'y a pas que moi qui se pose des questions sur les tores!

merci pour les liens, je vais essayer de digérer tout ça.

Il faut bien intégrer que lors de la fabrication d'une self d'une valeur déterminée, intégrer dans cette self un matériau ferromagnétique va induire une instabilité de la valeur self en fonction de la température. Si on vise la stabilité mais qu'on ait besoin que la self soit quelque peu ajustable, on peut y intégrer un noyau en général vissable. Un noyau de laiton permet de diminuer un peu la self mais rester stable en température; un noyau de poudre de fer va augmenter beaucoup plus la self et un noyau de ferrite, encore plus au détriment de la stabilité. Les noyaux ferromagnétiques vont en général augmenter le facteur Q de qualité propre de la self car on pourra mettre moins de fils; c'est intéressant. Il ne faut alors pas confondre le Q propre de la self (prenant en compte ses pertes) et le Q d'usage du circuit. On peut par exemple utiliser une self avec un Q propre de 200 dans un circuit où le Q en charge sera de 10; c'est très bien et l'instabilité de la self aura moins de conséquences.

Si on bobine la self sur un tore, l'effet de la température devient problématique. Si un puissance réactive importants circule dans la self, les pertes dans le noyau (ou le tore) vont faire dériver la valeur de la self et désaccorder le circuit.

Bonsoir,
L'autre facteur de non linéarité c'est l'hystérésis magnétique que présente un noyau. Wiki l'explique très bien https://fr.wikipedia.org/wiki/Hyst%C3%A9r%C3%A9sis_magn%C3%A9tique si trop de courant passe dans le balun on va aller titiller les 2 zones de non linéarité.

L'écart entre les spires est aussi important car cela ajoute des capa parasites qui vont décaler la résonnance (la fréquence ou le facteur Q est le plus haut).

La manière dont on câble le balun augmente ou diminue la self de fuite. Comme dit le document ci dessous, trop de ligne de fuite aide au filtrage de mode différentiel mais il n'en faut pas de trop non car le mode différentiel c'est le signal qu'on veut transmettre.

En effet dans un câblage type "demi-lune" ci-dessus, le couplage (la mutuelle inductance M) entre le primaire et le secondaire du transformateur est beaucoup plus faible de dans le type "2 fils en main".

Je vous reparlerai de ce phénomène d'inductance de fuite dans le cas d'un transformateur 50 Hz du type de ceux qui étaient utilisés sur les postes de soudure à l'arc (du temps d'avant, pas les électroniques de maintenant), qu'on appelait transformateurs à shunt magnétique. C'est une très une bonne illustration de l'inductance de fuite qu'il ne faut surtout pas identifier comme une perte (effet Joule).




Dans le cas du bobinage "demi-lune" il n'y a pas plus de pertes que dans le montage "2 fils en main" mais le transfert de puissance entre le primaire et le secondaire est beaucoup plus lâche, voir impossible. Atténuation entre le primaire et le secondaire n'est pas synonyme de pertes; c'est très important de faire la distinction.

• Perte = production parasite de watt dans autre chose que le récepteur.
  
• Perte = Puissance fournie - puissance récupérée
  

Un couplage lâche va empêcher de fournir de la puissance, et donc en conséquence, d'en récupérer en sortie; cette distinction est essentielle.

F1AMM a écrit:

C'est une très une bonne illustration de l'inductance de fuite qu'il ne faut surtout pas identifier comme une perte (effet Joule).

Donc l'inductance de fuite ne correspond pas à une perte par effet Joule. Comme il faut quand même bien que l'énergie "perdue" aille quelque part, je me demande ce qu'il en advient. La photographie ci-dessus indique que le tore rayonne comme une antenne. Mais est-ce vraiment une bonne idée de créer ce rayonnement à cet endroit là?

Non, le rayonnement électromagnétique du tore est certainement très faible.

Où s'en va l'énergie : nul part, elle n'est pas fournie. Imagine un transformateur BF 50 Hz constitué de deux bobines longues, disjointes, chacune bobinée sur un noyau de fer doux propre à chaque bobine.

Si tu accoles les deux noyaux, en amenant une tension BF sur l'une des bobines (le primaire), on va retrouver une tension BF sur l'autre. Si on ferme ce secondaire sur une charge (résistive), il va y avoir transfert de puissance. Dans le meilleurs des cas, sans perte, on retrouvera dans la charge la puissance injectée dans le primaire. si on écarte les deux noyaux, la puissance recueillie au secondaire et celle fournie au primaire vont diminuer (à tension primaire constante).

Quand le secondaire n'est plus du tout couplé au primaire, le primaire est devenu une simple self et ne consomme que de l'énergie réactive (non wattée), aux pertes près. C'est ce que l'on appelle le courant magnétisant; c'est lui qui produit les pertes fer (hystérésis et éventuellement saturation). La saturation apparaît à vide; pas besoin qu'il y ait du transfert de puissance.

Il en est de même avec un noyau torique : quand les bobines sont très écartées sur le tore et que le flux se referme alors en grande partie dans l'air sans passer par l'autre bobine.

dl2jml a écrit:

La photographie ci-dessus indique que le tore rayonne comme une antenne. Mais est-ce vraiment une bonne idée de créer ce rayonnement à cet endroit là?

Pour un balun en effet.

Mais pour un filtre par contre, ça aide. Les fuites de la self de mode commun (balun) noté LCM se modélisent par l'ajout de deux selfs de mode différentiel notés 1/2LDM. Dans les filtres secteurs ils utilisent les selfs de fuites pour faire un filtre différentiel en PI avec Cx1, LDM et Cx2, en plus du filtre de mode commun LCM et ses 2 condo de dérivations Cy1 et Cy2.



Ce genre de filtre a souvent un double rôle, il filtre toutes les perturbations de mode commun arrivant par les câbles d'entrée (LCM + Cy1 + Cy2). Il sert aussi a lisser le courant demandé (et déformé) par ce qui se trouve en aval (Cx1 + LDM + Cx2).

Merci pour les différents liens,c'est un peu plus clair.
Une question que je me pose:
Comment faire pour savoir combiens de spires et avec combiens de fils pour faire un balun 1/2 ,1/4 ou 1/6 etc?

Il ne faut pas mélanger

• BalUn : dispositif qui permet de passer d'une structure symétrique par rapport à la terre à une structure asymétrique; exemple : dispositif devant assurer l'alimentation d'un doublet (symétrique) par une ligne coaxiale (asymétrique).
  
• Transformateur d'impédance : dispositif transformant une impédance en une autre; exemple passer de 600 Ω à 50 Ω.
  

Ces dispositifs ne sont pas nécessairement ferromagnétiques. Ce qui sème le trouble c'est que de nombreux schémas de BalUn modifient, en plus, par construction, l'impédance. On pourrait presque dire que c'est un inconvénient de certains schémas.

Réaliser une transformation d'impédance ou une symétrisation à fréquence fixe (unique) est assez facile. Tout se complique quand on veut que le dispositif soit à large bande.

Les dispositifs les plus performants sont les transformateurs de Ruthroff. Ce sont à la fois :

• En basse fréquence des transformateurs classiques (rapport du nombre de spires)
  
• En haute fréquence des transformateurs à lignes
  

La grosse difficulté est de raccorder, en fréquence, ces deux modes de fonctionnement.

A fréquence fixe,  en asymétrique, le plus simple des adaptateurs d'impédance reste l'adaptateur LC en 'L'. C'est lui qui donnera la plus large bande passante et le moins de pertes.

Savoir aussi que c'est la grande mode, actuellement, d'utiliser un BalUn; c'est une aubaine commerciale. Dans de nombreux cas, on peut s'en passer ou même les enlever, et ça ne marchera que mieux. Par contre l'adaptation d'impédance reste indispensable. Un des gros problèmes des transformateurs à noyau ferromagnétique est leur capacité à fonctionner quand l'impédance devient réactive. Or une antenne devient rapidement très réactive (self ou capa) dès qu'on s'éloigne de la résonance. Ne parlons pas des transformateurs utilisés avec des antennes non résonnantes comme une long fil ou même une Lévy. Par rapport au ROS, plus il y a de pertes dans le dispositif entre l'émetteur et l'antenne meilleurs sera le ROS.

Après, c'est comme tout, il suffit de croire pour vivre heureux.

Self seule (transformateur)

Pour illustrer mes propos, je vous propose l’expérimentation simple suivante :

Nous utilisons un tore rouge Ø45 Ø26 h=17 mm et 120 mm de fils de cuivre Ø0.6 mm téléphonique isolé au PVC. On bobine sur le tore 23 spires couvrant la totalité du tore et laissant environ 6 mm entre spires.

Avec un pont BF on relève les valeurs suivantes

• 1 kHz :     7.912 µH 0.0813 Ω
  
• 10 kHz :   7.904 µH 0.082 Ω
  
• 100 kHz : 7.872 µH 0.140 Ω
  

La mesure de la bobine se fait ensuite avec un anoVNA-F raccordé au logiciel nanaovna-saver entre 100 kHz et 30 MHz (2020 mesures soit une mesure tous les 14.81 kHz). On récupère le fichier .s1p que je traite avec une boite à outil personnelle (dossier de feuilles Excel). On détermine le circuit LC parallèle équivalent en fonction de la fréquence.



A gauche la valeur de la self; à droit celle de la capacité parasite. La self et la capacité parasite sont stables et mesurables entre 0.1 et 18 MHz. soit
L=7.6 µH C=4.7 pF environ soit une résonance calculée à F=26.643 MHz. Au-delà de 18 MHz on est trop proche de la résonance mesurée vers 28.27 MHz pour que la différentiation self condensateur soir significative par ma méthode. De toute façon au delà de 18 MHz, cette self ne serait plus utilisable (trop de capacité parasite). De même à basse fréquence ma méthode n'est pas adaptée pour déterminer la capacité parasite. Insistons sur le fait qu'il s'agit d'un modèle de capacité parasite ramenée au borne d'une self parfaite; la réalité est bien plus complexe.

Comme il y 23 spires on peut calculer Al soit 14.55 nH/sires² et puisqu'on connait la géométrise du tore on peut évaluer la perméabilité relative du matériau soit 7.8 ce qui correspond, en gros, à une poudre de fer de type 2 (perméabilité = 10 utilisation entre 2 et 30 MHz) et ça correspond à la couleur rouge du gel-coat.

A 10 MHz; le nanaoVNA nous donne directement la valeur de la résistance série de la self : 101 Ω qui intègre la résistance HF du fils et les pertes dans le matériau ferromagnétique. Le nanaoVNA affiche une valeur de 9 µH mais là aussi, ça intègre la self et sa capacité parasite.

Je ne pense pas qu'on puisse différentier à ce stade les pertes fer des pertes cuivre (à confirmer ?)

PS : on pourrait discuter du principe du calcul du bouchon équivalent dans un autre thread si vous y cherchiez de l'intérêt. Le principe est simple :
Pour chaque fréquence, on choisit 2 mesures décalées de +10 et -10 pas de mesures et on calcul quel bouchon LC a une courbe qui passe par l'impédance de ces 2 points. Il faut alors simplement résoudre, à la volée pour chaque fréquence (centrale), un système de deux équations à deux inconnues (L et C).