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1 Foncttiion alliimenttattiion 1 dentification de la fonction. 1.1 ntroduction. La fonction alimentation fournit à un objet technique l énergie électrique nécessaire à son fonctionnement. Dans la plupart des cas, la fonction alimentation transforme les caractéristiques de l énergie délivrée par le réseau EDF pour les adapter aux conditions d alimentation de l objet technique. La tension du réseau EDF est alternative et de valeur efficace 23 V. Le fonctionnement des circuits d un objet technique électronique nécessite en général une alimentation sous très basse tension en courant continu. ESEA EDF Alternatif 23 Veff Hz FONCTON ALMENTATON OBJET TECHNQE Continu T.B.T 1.2 Fonctions secondaires. La réalisation de la fonction alimentation nécessite un certain nombre de fonctions secondaires : Fonction «ADAPTATON DE TENSON», pour abaisser la tension alternative du secteur. Fonction «EDESSEMENT», pour transformer le courant alternatif en courant unidirectionnel. Fonction «FLTAGE», pour réduire le taux d ondulation de la tension redressée. Fonction «EGLATON», pour maintenir une tension constante quelle que soit la consommation de l objet technique. Toutes ces fonctions secondaires sont agencées de la manière suivante : éseau EDF ADAPTATON DE TENSON EDESSEMENT FLTAGE EGLATON Tension continue 161_COS_alimentations 1 / 8/12/14

2 2 Fonction «ADAPTATON DE TENSON. 2.1 Qu est ce qu un transformateur? Le transformateur est le composant le plus utilisé pour l adaptation en tension. n transformateur est muni : D une entrée constituée d un enroulement appelé primaire, D une ou plusieurs sorties chacune constituée d un enroulement appelé secondaire. L enroulement primaire et l(es) enroulement(s) secondaire(s) sont électriquement isolés et bobinés sur un même circuit magnétique. 2.2 Principe de fonctionnement d un transformateur. L enroulement primaire doit être alimenté par une source de tension alternative sinusoïdale 1 (la plupart du temps en provenance du réseau EDF). Dans ces conditions, la tension appliquée au primaire donne naissance à un courant 1 qui crée dans le circuit magnétique un flux magnétique variable. La variation de ce flux va induire aux bornes de l enroulement secondaire une force électromotrice, et ainsi il apparaîtra une tension alternative sinusoïdale Caractéristiques d un transformateur parfait Le rapport de transformation. Soit N1 le nombre de spires de l enroulement primaire, et N2 le nombre de spires de l enroulement secondaire. Le rapport de transformation m est égal à : m N N La puissance apparente. La puissance électrique reçue au primaire d un transformateur parfait sera intégralement restituée au secondaire. Cette puissance, appelée puissance apparente S, est la valeur du produit. Elle s exprime en VOLTAMPEES (VA). Pour un transformateur parfait sans pertes : Exemple : Soit un transformateur 2V/V de VA. S = 11 = 22 Le rapport de transformation vaut : m L intensité efficace maximale disponible au secondaire vaut : S 2. A 2 161_COS_alimentations 2 / 8/12/14

3 2.4 Le transformateur à secondaire à point milieu. Le secondaire de ce type de transformateur est constitué de deux enroulements distincts. Ces deux enroulements sont reliés entre eux par un point de connexion M appelé point milieu. 1 1 M 2 Les deux tensions 1 et 2 ont la même amplitude. Ainsi : 2 Les deux tensions 1 et 2 sont opposées. m 1 2 u 1 (t) = -u 2 (t) Par exemple, pour un transformateur à point milieu 2V/212V, les tensions 1 et 2 auront l allure suivante : 1(t) 2(t) _COS_alimentations 3 / 8/12/14

4 3 Fonction «EDESSEMENT». 3.1 edressement simple alternance Schéma d un redresseur simple alternance. D Fonctionnement. Pour <t< T 2 Pour T 2 <t<t + D = Pour <t< T 2, la tension 1 est positive. La diode D est passante et un courant peut circuler dans la charge. En tenant compte de la tension de seuil de la diode D, on a : = Chronogrammes. + Pour T 2 <t<t, la tension 1 est négative. La diode D est bloquée et par conséquent le courant est nul. On a donc : = 1(t) (t) _COS_alimentations 4 / 8/12/14

5 3.2 edressement double alternance edresseur double alternance à pont de Graëtz Schéma. 1 D 3 D Fonctionnement. Pour <t< T 2 Pour T 2 <t<t A A 1 D 3-1 D 3 M D 4 M D 4 1 est positif, et par conséquent un courant peut circuler du point A vers le point M car les diodes et D 4 sont passantes. En tenant compte de la tension de seuil des diodes, on a : = est négatif, et par conséquent un courant peut circuler du point M vers le point A car les diodes et D 3 sont passantes. En tenant compte de la tension de seuil des diodes, on a : = Chronogrammes (t) (t) _COS_alimentations / 8/12/14

6 3.2.2 edresseur double alternance à transformateur à point milieu Schéma Fonctionnement. Pour <t< T 2 Pour T 2 <t<t A 1 A 1 = 1-1 M M B 2 = B 2 1 est positif, par conséquent le courant 1 peut circuler du point A vers le point M, car la diode est passante. 2 est négatif, et par conséquent aucun courant ne peut circuler du point M vers le point B, car la diode D2 est bloquée. 1 est négatif, et par conséquent aucun courant ne peut circuler du point M vers le point A, car la diode est bloquée. 2 est positif, par conséquent le courant 2 peut circuler du point B vers le point M, car la diode est passante. On a donc: = 1 car 2 = On a donc: = 2 car 1 = et et = 1 - = 2-161_COS_alimentations 6 / 8/12/14

7 Chronogrammes. 1(t) 2(t) (t) _COS_alimentations 7 / 8/12/14

8 4 Fonction «FLTAGE». Après redressement, la tension au borne de la charge est loin d être continue. Le filtrage a pour but de transformer cette tension redressée en une tension aussi constante que possible. Le filtrage élémentaire consiste à brancher à la sortie du redresseur un condensateur en parallèle sur la charge. edresseur C Charge 4.1 Principe de fonctionnement. Le condensateur C va se charger rapidement en suivant l évolution de la tension redressée, puis se décharger lentement dans la charge. Ce cycle se reproduit à chaque alternance et a pour effet de lisser la tension aux bornes de la charge qui ne présentera plus qu une faible ondulation. 4.2 Chronogrammes. (t) Après filtrage, la tension aux bornes de la charge varie entre une valeur maximale et une valeur minimale. La valeur moyenne de est égale à : maxi mini moy 2 L ondulation autour de cette valeur moyenne vaut : max i min i 2 Le taux d ondulation caractérise l efficacité du filtrage. l s exprime en % : moy (V) maxi moy mini t 161_COS_alimentations 8 / 8/12/14

9 Fonction «EGLATON»..1 Généralités. La tension obtenue après filtrage présente un inconvénient majeur : Lorsque le courant absorbé par la charge augmente, l ondulation augmente à cause de la décharge excessive du condensateur, et la valeur moyenne de la tension filtrée diminue. (V) tension filtrée pour une charge donnée si la charge diminue, l ondulation augmente t Pour remédier à ce défaut, on utilise des régulateurs de tension qui maintiennent une tension constante aux bornes de la charge et ce quelque soit le courant qu elle absorbe..2 Les différents types de régulateurs. Les régulateurs intégrés type série se présentent sous forme d un boîtier 3 broches ; ls possèdent une tension V S (V OT ) très stable et rejettent efficacement les variations de la tension d entrée. l existe différents types de régulateurs série : Les régulateurs positifs qui effectuent la conversion d une tension positive en une tension positive de valeur inférieure. Les régulateurs négatifs qui effectuent la conversion d une tension négative en une tension négative de valeur supérieure. Les régulateurs bitension qui sont composés d un régulateur positif et d un régulateur négatif. Les régulateurs ajustables dont la boucle de régulation est externe, et permet des plages de variations de V S allant de 1,2V à 47V. ( ADJ est souvent négligeable).2.1 Exemples d'application : V e : tension d entrée du régulateur ; V s : tension de sortie du régulateur ; V DV = V e V s CH : courant débité dans la charge (courant de sortie du régulateur). ADJ : courant de réglage du régulateur (ADJ : ADJust). 161_COS_alimentations 9 / 8/12/14

10 .2.2 Les régulateurs intégrés 78XX-79XX. Ce sont des circuits intégrés spécialement dédiés à la régulation de tension. égulateur 78XX : Permet d obtenir, à partir d une tension filtrée positive, une tension régulée positive. égulateur 79XX : Permet d obtenir, à partir d une tension filtrée négative, une tension régulée négative. La valeur de la tension régulée est fixée par la référence du composant. Par exemple : 78 : EG = +V 7912 : EG = -12V Ces régulateurs peuvent délivrer un courant maximal de 1A. ls sont en plus protégés contre les courtscircuits Schéma d application Ve=V.33µF.1µF EG =+12V Ve=-V.33µF.1µF EG =-12V 7912 Montage d une alimentation régulée symétrique +/-12V.3 Caractéristiques techniques des régulateurs série. Marge de Tension (Dropout voltage) C est la différence de potentiel minimale entre entrée et sortie pour que le régulateur fonctionne (V DVmin = (V E V S ) min ). égulation de ligne (Line regulation)s V ndique en %/V les variations de la tension V S pour une variation de V E en régime établi (ex :,1 %/V pour un LM117). égulation en charge (Load regulation) ndique en %/A les variations de V S pour une variation de en régime établi (ex :,3 %/A pour un LM117). Tension de bruit en sortie (Output noise voltage) C est la valeur efficace de la tension de bruit en sortie. Dissipation maximale de puissance (Maximal power dissipation) C est la puissance maximale dissipable par le régulateur. La puissance dissipée par le régulateur a pour expression : P = (V E V S ). S 161_COS_alimentations / 8/12/14

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