Les alimentations à découpage...

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1 es alimenaions à découpage... "25".) lassificaion des alimenaions à découpage. Horloge Non isolées de la source onverisseur abaisseur «BK» e Horloge solées de la source onverisseur flyback r Vs α Ve avecα < onverisseur élévaeur «BOO» Horloge V s Ve avecvs > V -α onverisseur inverseur «BK BOO» e Horloge e converisseur es rès uilisé dans les alimenaions. l perme de s affranchir de ransformaeurs volumineux. a ension aux bornes d un enroulemen es foncion de la fréquence (s 4.44 * B*N**f ). Pour une même valeur de ension si f augmene alors N diminue e par conséquen le volume du ransformaeur. Pour une alimenaion classique : f5hz Pour une alimenaion à découpage : f > 2 Khz. chéma ypique d une alimenaion. r Horloge 23V~ Horloge α V - Ve avec Vs -α s < emarque : On redresse direcemen le seceur, par conséquen le pon diodes e le condensaeur de filrage devron êre correcemen dimensionnés pour supporer ce seceur. abo lecronique / oboique. page 29 / 44 ichard KOWA!

2 AMNAON Q. 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique..) es alimenaions non isolées de la source: (avec une bobine). lles permeen d abaisser, élever e inverser une ension coninue avec de rès faibles peres. Par conséquen ils on un rès bon rendemen, peu d énergie à dissiper par le ransisor...) onverisseur abaisseur. e Horloge "BK" Vs α Ve avecα <...) Principe de foncionnemen : e ransisor es commandé par une horloge H. Pendan le emps hau de l horloge (PHA N de à α ), le ransisor es commandé e la bobine emmagasine de l énergie, puis pendan le emps bas de l horloge (PHA N 2 de α à ), le ransisor es bloqué e la bobine resiue l énergie emmagasinée. H() H B e a rappor cyclique H α abo lecronique / oboique. page 3 / 44 ichard KOWA! α

3 : AMNAON Q. emarques imporanes: Pour comprendre le foncionnemen des converisseurs à découpage, deux condiions son fondamenales... : ) a valeur moyenne de la ension aux bornes d une bobine es nulle. 2) a ension de sorie es coninue. Phase N ( à α ) Phase N 2 ( α à ) xplicaions : e ransisor es passan e la diode es bloquée. chéma équivalen : + avec > - xplicaions : e ransisor es bloqué e c es la bobine qui fourni l énergie au monage, la diode es passane. chéma équivalen : ) alcul de la foncion de ransfer : f ( ) () V -V -V A a A 2 () A A 2 ( ( ) α α ) 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. a valeur moyenne de la ension aux bornes d une bobine es oujours nulle : < > ( α ( ) d α ) α [ A + A ] 2 ( α) + α α abo lecronique / oboique. page 3 / 44 ichard KOWA!

4 AMNAON Q....3) ude des signaux: Phase N ( à α ) Phase N 2 ( α à ) ) : ouran dans la bobine : e couran dans la bobine augmene. di d ( ) + min ) : ouran dans la bobine : e couran dans la bobine diminue. di d ( ) + max 2) : ouran dans la diode a diode es bloquée : ( ) 3) : ouran dans le ransisor e ransisor es passan : ( ) ( ) 2) : ouran dans la diode a diode es passane : ( ) ( ) 3) : ouran dans le ransisor e ransisor es bloqué ( ) es hronogrammes: H() () V -V -V () MAX MN () MAX MN () H A a B a A 2 a a 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. MAX MN a abo lecronique / oboique. page 32 / 44 ichard KOWA!

5 AMNAON Q....4) hoix des composans....4.) hoix de la bobine. on calcul: : e calcul de la valeur de la self passe par l ondulaion crêe à crêe du couran de celle-ci, soi. M m V Vs α ( α ) V F s oi: ( α) V F s Noa : Ondulaion crêe à crêe du couran dans la bobine. F : Fréquence de ravail du converisseur. rières echnologiques : es selfs uilisées dans les alimenaions à découpage doiven en aure supporer les haues fréquences (jusqu à KHz). l fau oujours choisir les modèles préconisés par les consruceurs. abo lecronique / oboique. page 33 / 44 ichard KOWA! 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique.

6 ...4.2) hoix du condensaeur. on calcul: epuis le débu de ce exposé, j ai considéré que la ension V éai coninue, mais en réalié une peie variaion v () subsise. () < > AMNAON Q. MAX MN a - <V ()> () MAX MN V () V e a V Q Aires égales a V ( ) i ( ) d Q e Q donc V F oi: ( α) Vs ( α ) V donc V F 8 F s 2 ( α) Vs 8 F V 2 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. V Ondulaion crêe à crêe de la ension de sorie. rières echnologiques: es condensaeurs uilisés dans les alimenaions à découpage doiven avoir une faible résisance série ( ffecive erie esisor). n effe l ondulaion de la ension de sorie es proporionnelle aux variaions de couran du condensaeur. abo lecronique / oboique. page 34 / 44 ichard KOWA!

7 AMNAON Q ) hoix de la diode e du ransisor. e principal crière de choix de la diode doi êre la rapidié, en effe les converisseurs à découpage foncionnen à des fréquences de l ordre de la dizaine de kiloherz. On choisi par conséquen des diodes rapides comme les diodes schoky. Pour le ransisor, il doi posséder une faible résisance e commuer rapidemen, on uilise souven des ransisors MO....5) Performances. endemen : i on considère des composans parfais (VA V e V seuil V) le rendemen es de %, c'es-à-dire que l on ne perd pas d énergie!! n réalié la diode a une ension de seuil V e le ransisor une ension V A à ses bornes quand il condui. On peu dans ces condiions calculer le rendemen : V ( V Vsa + V ) η V ( V + V ) Avec cee équaion on obien des rendemens de l ordre de 8% à 9%, à comparer aux rendemens des alimenaions classiques de l ordre de 5%. ourbe de ransfer. V V 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. Ondulaions de sories. Ondulaion du couran dans l inducance : a ( α)α V F ( α) α V Ondulaion de la ension de sorie ( W) V 2 8 F abo lecronique / oboique. page 35 / 44 ichard KOWA!

8 AMNAON Q...2) onverisseur élévaeur. " BOO " e Horloge V s Ve avecvs > V -α..2.) Principe de foncionnemen : e ransisor es commandé par une horloge H. Pendan ce emps hau de l horloge (PHA N de à α ), le ransisor es commandé e la bobine emmagasine de l énergie e le condensaeur resiue son énergie à la charge. Pendan le emps bas de l horloge (PHA N 2 de α à ), le ransisor es bloqué e la bobine resiue l énergie emmagasinée, la diode es passane donc es supérieure à. Phase N ( à α ) Phase N 2 ( α à ) xplicaions : e ransisor es passan e la diode es bloquée. e condensaeur resiue son énergie. e + - xplicaions : e ransisor es bloqué e c es la bobine qui fourni l énergie au monage, la diode es passane. 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. chéma équivalen : chéma équivalen : passane avec > e d d omme le couran diminue alors < en conséquence > abo lecronique / oboique. page 36 / 44 ichard KOWA!

9 AMNAON Q...2.2) alcul de la foncion de ransfer : () f ( ) V A a A 2 A A 2 ( α ) ( α) V -V a valeur moyenne de la ension aux bornes d une bobine es oujours nulle : ourbe de ransfer. < > V V α α + ( + ( ) d [ A + A ] α ( α) )( α) 2 + α 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. es ensions élevées avec un rappor cyclique proche de son difficiles à aeindre à cause des imperfecions des composans. abo lecronique / oboique. page 37 / 44 ichard KOWA! a

10 AMNAON Q...2.3) ude des signaux: Phase N ( à α ) Phase N 2 ( α à ) ) : ouran dans la bobine : e couran dans la bobine augmene. di d ( ) + min ) : ouran dans la bobine : e couran dans la bobine diminue. di d ( ) + max 2) : ouran dans la diode a diode es bloquée : ( ) 3) : ouran dans le ransisor e ransisor es passan : ( ) ( ) 3) : ouran dans la diode a diode es passane : ( ) ( ) 3) : ouran dans le ransisor e ransisor es bloqué ( ) es chronogrammes: H() H B () V V -V () MAX MN () MAX MN () A a a A 2 a a 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. MAX MN a abo lecronique / oboique. page 37 / 44 ichard KOWA!

11 AMNAON Q. 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique...2.4) hoix des composans ) a bobine. ( α) αv F F : Fréquence de ravail du converisseur, Ondulaion crêe à crêe du couran dans la bobine. rières echnologiques : es selfs uilisées dans les alimenaions à découpage doiven en aure supporer les haues fréquences (jusqu à KHz). l fau oujours choisir les modèles préconisés par les consruceurs ) e condensaeur. α F V V Ondulaion crêe à crêe de la ension de sorie. rières echnologiques : es condensaeurs uilisés dans les alimenaions à découpage doiven avoir une faible résisance série ( ffecive erie esisor) ) hoix de la diode e du ransisor. e principal crière de choix de la diode doi êre la rapidié, en effe les converisseurs à découpage foncionnen à des fréquences de l ordre de la dizaine de kiloherz. On choisi par conséquen des diodes rapides comme les diodes schoky. Pour le ransisor, il doi posséder une faible résisance e commuer rapidemen, on uilise souven des ransisors MO...2.5) Performances. endemen : i on considère des composans parfais (V A V e V seuil V) le rendemen es de %, c'es-à-dire que l on ne perd pas d énergie!! n réalié la diode a une ension de seuil V e le ransisor une ension V A à ses bornes quand il condui. On peu dans ces condiions calculer le rendemen : V ( V Vsa ) η V ( V + V V ) Avec cee équaion on obien des rendemens de l ordre de 8% à 9%, à comparer aux rendemens des alimenaions classiques de l ordre de 5%. Ondulaions de sories. Ondulaion du couran dans l inducance : sa s α V F Ondulaion de la ension de sorie ( W): α V F abo lecronique / oboique. page 39 / 44 ichard KOWA!

12 AMNAON Q...3) onverisseur inverseur «BK - BOO». e Horloge α Vs - Ve avecvs < -α..3.) Principe de foncionnemen : e ransisor es commandé par une horloge H. Pendan le emps hau de l horloge (PHA N de à α ), le ransisor es commandé, la bobine emmagasine de l énergie e le condensaeur resiue son énergie à la charge. Pendan le emps bas de l horloge (PHA N 2 de α à ), le ransisor es bloqué e la bobine resiue l énergie emmagasinée, la diode es passane, le couran diminue donc change de signe e devien négaive e par conséquence. Phase N ( à α ) Phase N 2 ( α à ) xplicaions : e ransisor es passan e la diode es bloquée. e condensaeur resiue son énergie. chéma équivalen : V xplicaions : e ransisor es bloqué e c es la bobine qui fourni l énergie au monage, la diode es passane. chéma équivalen : 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. e V - + passane - + V avec < e d d comme le couran diminue alors < en conséquence > abo lecronique / oboique. page 4 / 44 ichard KOWA!

13 AMNAON Q...3.2) alcul de la foncion de ransfer : f ( ) () V V A a A 2 A2 ( α ) A α a valeur moyenne de la ension aux bornes d une bobine es oujours nulle : ourbe de ransfer. < > α ( ) d α + + [ A + A ] ( α) α α ( α ) 2 a 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. V V es ensions élevées avec un rappor cyclique proche de son difficiles à aeindre à cause des imperfecions des composans. abo lecronique / oboique. page 4 / 44 ichard KOWA!

14 AMNAON Q...3.3) ude des signaux Phase N ( à α ) Phase N 2 ( α à ) ) : ouran dans la bobine : e couran dans la bobine augmene. di d ( ) + min ) : ouran dans la bobine : e couran dans la bobine diminue. di d ( ) + 2) : ouran dans la diode 4) : ouran dans la diode a diode es bloquée : ( ) a diode es passane : ( ) ( ) max 3) : ouran dans le ransisor e ransisor es passan : ( ) ( ) es chronogrammes: H() H 3) : ouran dans le ransisor e ransisor es bloqué ( ) B () V V () MAX MN () MAX MN () MAX A a a A 2 a a 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. MN a abo lecronique / oboique. page 4 / 44 ichard KOWA!

15 AMNAON Q...3.4) hoix des composans ) a bobine. ( α) V F F : Fréquence de ravail du converisseur. Ondulaion crêe à crêe du couran dans la bobine. rières echnologiques : es selfs uilisées dans les alimenaions à découpage doiven en aure supporer les haues fréquences (jusqu à KHz). l fau oujours choisir les modèles préconisés par les consruceurs ) e condensaeur. α F V V Ondulaion crêe à crêe de la ension de sorie. rières echnologiques : es condensaeurs uilisés dans les alimenaions à découpage doiven avoir une faible résisance série ( ffecive erie esisor). n effe l ondulaion de la ension de sorie es proporionnelle aux variaions de couran du condensaeur ) hoix de la diode e du ransisor. e principal crière de choix de la diode doi êre la rapidié, en effe les converisseurs à découpage foncionnen à des fréquences de l ordre de la dizaine de kiloherz. On choisi par conséquen des diodes rapides comme les diodes schoky. Pour le ransisor, il doi posséder une faible résisance e commuer rapidemen, on uilise souven des ransisors MO...3.5) Performances. endemen : i on considère des composans parfais (V A V e V seuil V) le rendemen es de %, c'es-à-dire que l on ne perd pas d énergie!! n réalié la diode a une ension de seuil V e le ransisor une ension V A à ses bornes quand il condui. On peu dans ces condiions calculer le rendemen : V ( V Vsa ) η V ( V + V ) Avec cee équaion on obien des rendemens de l ordre de 8% à 9%, à comparer aux rendemens des alimenaions classiques de l ordre de 5%. Ondulaions de sories. 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. Ondulaion du couran dans l inducance : α V F Ondulaion de la ension de sorie ( W): α V F abo lecronique / oboique. page 43 / 44 ichard KOWA!

16 AMNAON Q. V) Bibliographie. Alimenaions à découpage Michel GA NO. Alimenaions linéaires Michel GA NO. es alimenaions élecroniques Pierre Mayé - NO. es alimenaions élecroniques.. AMAY ocumens echniques " consruceurs ". Mes cours " lecronique echnique ndusrielle du.n.a.m " nerne. 'A POY : ichard KOWA... abo lecronique. magazine e documen es la propriéé inellecuelle de son aueur. ciences de l ngénieur a fin de ce poly! abo lecronique / oboique. page 44 / 44 ichard KOWA!

17 l'lecronique! Noes personnelles... abo lecronique / oboique. ichard KOWA!

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