Les alimentations électroniques

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1 UNIVERSITÉ FRANOIS RABEAIS - TOURS Isiu Uiversiaire de Techologie Dépareme GENIE EETRIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIEE Thierry EQUEU hierry.lequeu@uiv-ours.fr es alimeaios élecroiques Aée 004 / 005 AVENUE MONGE, PAR DE GRANDMONT TOURS Tél FAX DIRETION DE 'IUT : 9, RUE DU PONT VOANT TOURS EDEX

2 Alimeaios de Puissace RESITT 004/005 TD - alcul d ue alimeaio A-D. Alimeaio 8V 500 ma U0 ahier des charges : U 0 = 8 V, I 0 = 500 ma, 0%. U0 ) hoix de la srucure du redresseur ; ) choix de la esio au secodaire predre ue valeur ormalisée (9,,5, 8, 0,4V) ajouer eviro 0% pour avoir la esio à vide ; ) calcul du demi-agle de coducio ; 4) calcul du coura efficace das le secodaire du rasformaeur ; 5) calcul de la puissace apparee du rasformaeur ; 6) calcul de la capacié ; 7) choix des diodes (ici N400) ; 8) calcul de la résisace de limiaio du coura iiial ; 9) calcul du coura maximum das les diodes ; 0) calcul de la valeur moyee omiale de la esio de sorie 5

3 Thierry EQUEU Javier 005 [DIV44] Fichier : TD-AIM.DO. Alimeaio 5V 500 ma e +5V A a srucure reeue es u rasformaeur à secodaire à poi milieu e redresseurs simple voies. es régulaeurs uilisés so des 78xx, avec Vmi = V e Ve max = 5V e réseau EDF es doé pour 0 V 0% avec 5% de creux de esio... Alimeaio posiive ) choix de la esio au secodaire predre ue valeur ormalisée (9,,5, 8, 0,4V) ajouer eviro 0% pour avoir la esio à vide ; ) calcul du demi-agle de coducio ; ) calcul du coura efficace das le secodaire du rasformaeur ; 4) calcul de la puissace apparee du rasformaeur ; 5) calcul de la capacié ; 6) choix des diodes (ici N400) ; 7) calcul de la résisace de limiaio du coura iiial ; 8) calcul du coura maximum das les diodes ; 9) calcul de la valeur moyee omiale de la esio de sorie.. Alimeaio égaive 0) choix de la esio au secodaire predre ue valeur ormalisée (9,,5, 8, 0,4V) ajouer eviro 0% pour avoir la esio à vide ; ) calcul du demi-agle de coducio ; ) calcul du coura efficace das le secodaire du rasformaeur ; ) calcul de la puissace apparee du rasformaeur ; 4) calcul de la capacié ; 5) choix des diodes (ici N400) ; 6) calcul de la résisace de limiaio du coura iiial ; 7) calcul du coura maximum das les diodes ; 8) calcul de la valeur moyee omiale de la esio de sorie 6

4 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO TD 5 - Alimeaio à découpage de ype FYBAK T es fermé (ON) pour [ 0 ; T ]. T es ouver (OFF) pour [ T ; T ]. O posera m. v() e e 5. alculs des gradeurs élecriques Hypohèses (régime permae) : i E A v E B F, i v T Fig. 5.. Alimeaio à découpage asymérique de ype FYBAK (dessis\flyback.drw). la esio d erée es cosae : v E = E = se ; la esio de sorie es cosae : v S = V S ; le rasisor es parfai : il se compore comme u ierrupeur idéal ; la diode es parfaie ; la valeur moyee du coura de sorie vau I S. a) Simplifier le schéma e éablir des lois des mailles e lois des œuds du circui. b) Représeer le circui pour T ON e T OFF. Faire le bila des gradeurs élecriques : (v E ; i E ), (v T ; i T ), (v ; i ), (v ; i ) e (v D ; i D ). c) Morer que le flux das le circui magéique es proporioel au coura das l'iducace oé i 0 (). Rappeler les relaios du circui magéique. d) Eablir les équaios de focioeme e les expressios de i 0 () pour [0 ; T] e [ T ; T]. e) E prea le sigal de commade de T e référece, racer v (), i 0 (), v T (), i T (), v D ()e i D (). f) alculer v v T T g) Tracer la variaio de V S e focio de. d 5. Odulaio du coura i T v T v i v D e e déduire l'expressio de V S e focio de D D i S ; E e a) alculer I, l odulaio du coura i 0 () de l iducace e focio de,, F e E. i R i R v S m. b) A parir du bila de puissace das la charge R e e oa que <i > = 0, doer l'expressio du coura moye das la diode, oé I. c) E déduire la valeur du coura moye das le rasisor, oé I. 54

5 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/005 d) alculer alors le coura maximum das le rasisor T e focio de I S, e m. e) Doer la valeur maximum de la esio aux bores de l'ierrupeur T e calculer so faceur de dimesioeme Fd e focio de, I e de I S. f) Tracer l'évoluio de Fd pour I = Odulaio de la esio de sorie a) e coura de sorie éa cosa : is = Is, racer l'allure du coura das le codesaeur e prea pour le coura das l'iducace celui rouvé précédemme. b) A parir de la relaio du codesaeur, doer les expressios de v () pour [0 ; T] e [ T ; T]. c) Tracer l allure de v e calculer l'odulaio de la esio V S = V Smax - V Smi. 5.4 Focioeme e limie de coducio coiu a) alculer le emps de moé du coura das le rasisor e focio de (E,, I M ) e le emps de descee du coura das la diode e focio de (m, I M,, V S ). b) E déduire l'expressio de la fréquece de focioeme F e focio de E,, I M. e V S. c) alculer l'éergie emmagasiée peda. Eablir ue relaio e la puissace rasmise à la charge R e cee éergie. Trouver ue ouvelle relaio lia F à (R,, I M, V S ). d) Mere la fréquece sous la forme : 5.5 alcul simplifié de l'iducace O uilise u circui magéique (M) de ype ETD44 e maériaux 85. Il es formé de deux demi culasses e E. a surface bobiable (e grisée) correspod à la feêre de la carcasse (caracérisiques doées e aexe 5.6). O se place das u focioeme FYBAK e mode auo oscilla ( 5.4). R F. VS m mv E e Fig. 5.. ircui magéique (dessis\cm.drw). es caracérisiques de l'alimeaio désirées so V S = +4V e I S = 0A avec E = +5V. a) Eablir les équaios doa B e H das le M. O oera "e" l'épaisseur d'u erefer. b) Eablir l'expressio du flux e focio de i 0 e des paramères du circui magéique. c) Doer l'expressio du coefficie d'iducace propre. Vérifier la valeur de A. d) alculer le rappor de rasformaio m pour avoir = 0.5 au poi omial. e) alculer la valeur de pour avoir F = 5 khz ( 5.4). alculer la valeur du coura I 0max. f) alculer le ombre de spire du bobiage primaire pour e pas saurer le.m. ( Bˆ 00 mt). g) alculer les valeurs de I eff e I eff. E déduire les secios des fils de cuivre si = 5A/mm². 55

6 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO h) E ea compe d'u coefficie de bobiage rere bie das la feêre de la carcasse. i) alculer la valeur de l'erefer "e". K B Wa S U =,5, vérifier que les deux bobiages j) alculer l'éergie élecromagéique maximale que l'o peu socker das ce.m. à parir de la Imax formule WEM k B ki Bmax Ae S B avec k I. omparer avec Imax. I 5.6 ircui magéique ETD44 - Philips eff Fig. 5.. ircui magéique Philips (images\ed44a & ed44b.jpg). 56

7 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/ Bobie pour circui magéique ETD44 - Philips Fig Bobie Philips (images\ed44c & ed44d.jpg). 57

8 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO TD 6 - Eude d ue alimeaio FYBAK de 0W alculs muliples avec EXE 6. Préseaio de l alimeaio FYBAK e coverisseur de la figure 6. es uilisé pour fabriquer ue esio coiue Vs = 0 V capable de débier u coura Is = 6,5 A à parir de la esio du réseau aleraif Vr = 0 V 0% 50 Hz ou Vr = 0 V 0% 60 Hz. U roisième erouleme (erouleme auxiliaire d alimeaio des circuis de commade) es uilisé pour fabriquer ue esio coiue Vs = 5V, avec u coura moye Is = 00 ma. v v D D R i s Vs Ve i v T i T v T i v i v D D i s R Vs Fig. 6.. overisseur coiu coiu de ype FYBAK (dessis\flyback8.drw). a esio coiue d erée es obeue à parir du redresseme double alerace de la esio seceur e d u filrage capaciif se Ve Vr (figure 6.). e redeme de l alimeaio FYBAK vau = 95%. a fréquece de découpage vau F = 40 khz. Pour le calcul avec EXE, il fau prévoir 6 coloes de calculs pour les différees esio d erée. Fig alculs muliples avec EXE. 58

9 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/ Bila de puissace e redresseur capaciif e schéma du redresseur double alerace es doé à la figure 6.. es élémes (r ;) représee l impédace de la lige EDF. a valeur moyee de la esio redressé filre v red es égale à Ve i red v i i i R vr r v R v red Fig. 6.. overisseur A D de ype redresseur double alerace (dessis\red-cr.drw). a) alculer Ps = Vs Is e Rs = Vs / Is. b) alculer P = Vs Is e R = Vs / Is. c) alculer Pe = (Ps + P) /. d) alculer les valeurs de Ve Vr e Ie = Pe / Ve. e) alculer les valeurs du codesaeur pour avoir ue odulaio de 0%. 6. Eude de l alimeaio FYBAK 6.. Rappors de rasformaio a) hoisir ue valeur du rappor cyclique qui miimise le faceur de dimesioe du rasisor b) A parir de Vs m Ve, calculer le rappor de rasformaio c) A parir de Vs m Ve, calculer le rappor de rasformaio m. m. 6.. hoix du circui magéique Type = ETD9-90 e = 9, mm Ae = 5 mm² e = ouras moye, efficace, miimum e maximum a) alculer I med sacha que I moy Ie Imed b) alculer I 0% I med, I max e I mi. A = WA = Bc = 000 H (e=0) 77 mm² 0 mt 59

10 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO I c) alculer I eff Imi I Imi d) alculer I med sacha que I moy Is Imed. e) alculer I sacha que i, I max e I mi. m i 0 I f) alculer I eff Imax I Imax g) alculer I med sacha que I moy Is Imed. I h) alculer I eff Imax I Imax avec I Déermiaio des bobiages O choisi ue desié de coura a) alculer s U, s U, s U. Ieff 5 A e u coefficie de bobiage mm s b) hoisir des fils ormalisés e doer les ouvelle secios de cuivre s U, s U, s U. cu WA KB =,5. S U c) alculer S U. d) Sacha que S U su su su, e) alculer e. Arrodir les résulas Iducace magéisae m e m, calculer. a) alculer 0 pour avoir I Bc Ae spiremax 0 max b) alculer la valeur de l erefer e sacha que 0 A e e e 6..6 Filrage de sorie a) Sacha que Vs m Ve R, calculer pour avoir 0% d odulaio de esio. F b) Sacha que m Ve Vs, calculer pour avoir 0% d odulaio de esio. R F 60

11 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/005 TD 7 - Alimeaio à découpage de ype FORWARD Samedi 9 javier 000 8h/0h Sas documes de cours alcularice auorisée. e schéma d'ue alimeaio à découpage de ype "FORWARD" es doée à la figure 7.. e coverisseur es prévu pour focioer sur le réseau américai 0V/60Hz. Il es desié à l'alimeaio d'ue care élecroique d'ordiaeur focioa sous 5V e cosomma u coura maximum de 0A. a fréquece de ravail es fixée à 50 khz. e rappor cyclique es cosa e vau = 0,5. 0V 60Hz v E E i E v Dm v T i T v T i v Dr D i i D v D v i S R v S 5V 0A Fig. 7.. overisseur A - D à découpage (dessis\forward.drw). O appellera 0 l'iducace magéisae qui seras placée sur le bobiage N. O rappelle la relaio sur les couras, compe eu de l'orieaio des bobiages : avec i 0 le coura das 0 = mh. i T i i Dm i0 e ombre de spire du bobiage vau = 55 spires. O posera m Hypohèses : e m '. e rasisor T es fermé (ON) pour [0 ; T] e ouver (OFF) pour [ T ; T] ; la esio d erée es cosae : v E = E = se ; la esio de sorie es cosae : v S = V S = +5V ; la valeur moyee du coura de sorie vau <i S ()> = I S = +0A ; le coura moye das l'iducace de sorie es cosa i I 0A ; le rasisor T es parfai : il se compore comme u ierrupeur idéal. 7. alculs prélimiaires ( pois) moy a) alculer la esio d'erée E, sacha que le filrage es parfai (pas d'odulaio). b) alculer la puissace du coverisseur c) alculer la valeur moyee du coura d'erée I E, si le redeme du coverisseur vau. d) Doer les relaios ere le flux magéique e (v, v, v ) e ere v e i 0. 6

12 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO e) Morer que le flux das le circui magéique () es proporioel au coura i 0 (). 7. Phase de rasfer de l'éergie [0 ; T] (,5 pois) a) Simplifier le schéma de la figure 7. pour T ON. b) Faire le bila des gradeurs élecriques : (v E ; i E ), (v Dm ; i Dm ), (v T ; i T ), (v ; i ), (v ; i ), (v ; i ), (v Dr ; i Dr ), (v D ; i D ) e (v ; i ). c) Vérifier que les diodes Dm e D so bloquées e que Dr es passae. d) Eablir les équaios de focioeme e doer l'expressio de i 0 () e de i () pour [0 ; T], sacha que i 0 (0)=0 e i (0)=I mi. alculer I 0max. e) alculer m pour avoir V max = 0V. E déduire. 7. Phase de démagéisaio [ T ; T] (4 pois) a) Simplifier le schéma de la figure 7. pour T OFF b) Faire le bila des gradeurs élecriques : (v E ; i E ), (v Dm ; i Dm ), (v T ; i T ), (v ; i ), (v ; i ), (v ; i ), (v Dr ; i Dr ), (v D ; i D ) e (v ; i ). c) Pourquoi la diode D m codui? Vérifier que Dr es bloquée e que D es passae. d) Eablir les équaios de focioeme avec e doer l'expressio de i 0 () pour [ T ; T]. e) Sacha que i 0 ( T) = 0, calculer m' pour avoir = 0,9. E déduire. f) Doer la valeur V Tmax de la esio maximale aux bores du rasisor T. alculer V Tmax. 7.4 Tracer des couras e des esios (4 pois) a) Peda la phase more [ T ; T], faire le bila les gradeurs élecriques : (v E ; i E ), (v Dm ; i Dm ), (v T ; i T ), (v ; i ), (v ; i ), (v ; i ), (v Dr ; i Dr ), (v D ; i D ) e (v ; i ). b) E prea comme référece le sigal de commade v GS () du rasisor T, racer : v (), i 0 (), i (), i (), i T (), v T () e i Dm () pour [0 ; T]. Préciser les ampliudes maximales. 7.5 alculs des gradeurs de sorie (5,5 pois) e moage "FORWARD" se compore comme u hacheur série (figure 7.). O désire avoir ue odulaio du coura das de I = I S = 0,A. a esio vs() es cosae V S = +5V. me T D u() R v () S Fig. 7.. Simplificaio du moage "FORWARD" (dessis\hacheur0.drw). a) Que vau la esio u() pour [0 ; T] e pour [ T ; T]? 6

13 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/005 b) Eablir les équaios de focioeme e doer les expressios de i () pour [0 ; T] e pour [ T ; T]. c) E prea comme référece le sigal de commade du rasisor T, racer u(), v (), i () e i D (). d) alculer v v d. E déduire l'expressio de V S e focio de, m e E. T T e) Exprimer I, l odulaio du coura das l iducace, e focio de,, F=/T e me. f) alculer l'iducace pour avoir I 0, A. g) alculer le coura moye e le coura maximum das la diode D. 7.6 alcul simplifié de l'iducace (6 pois) O uilise u circui magéique de ype ETD44 e maériaux 85. Il es formé de deux demi culasses e E. a surface bobiable correspod à la feêre de la carcasse. es pricipales caracérisiques so : e = 0 mm, Ae = 7 mm², A = 800 5% H, e = 900, B max = 00 mt, W A = 4 mm². -- e -- Fig. 7.. ircui magéique (dessis\cm.drw). O cherche à calculer l'iducace de lissage du hacheur série éudié au paragraphe 7.5. es caracérisiques de l'alimeaio so V S = +5V e I S = +0A, avec m E 0V. a fréquece de découpage vau F = 50 khz. e rappor cyclique es cosa e vau = 0,5. a) Eablir les équaios doa B, H e das le circui magéique. b) Eablir l'expressio du flux e focio de i e des paramères du circui magéique. c) Doer l'expressio du coefficie d'iducace propre A f e, Ae, e, e. Vérifier la 0 r Ae valeur de A. e d) Exprimer le flux MAX e focio de I max = I moy + I / e des paramères du circui magéique. e) Doer le ombre de spire maximum du bobiage pour e pas saurer le.m. f) e choix de l'erefer e perme d'ajuser la valeur de > 66 H. A parir de l'expressio de l'iducace, doer la valeur miimale du ombre de spires e focio de e e des paramères du circui magéique. g) O pred I eff = 0A. alculer la secio du fil de cuivre si = 4A/mm². 6

14 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO Wa h) E ea compe d'u coefficie de bobiage K B =,4, calculer max le ombre SU maximal de fils que l'o peu mere das la feêre de la carcasse. i) hoisir e e. j) alculer l'éergie élecromagéique maximale que l'o peu socker das ce circui magéique à I max parir de la formule W EM k B ki Bmax Sfer SB avec k I. I k) omparer avec max I. eff 64

15 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/005 TD 8 - Oduleur avec rasformaeur à poi milieux Issue du rappor de jury de cocours "AGREGATION exere 99", épreuve de 8 heures. 8. Producio de la référece de emps e sigal d'horloge es obeu avec le composa oscillaeur/diviseur e schéma de pricipe de la secio oscillaeur es doé figure 8.. Il compore u iverseur logique MOS e u quarz Q prévu pour obeir, avec ce moage, ue fréquece de 5 MHz. R Rs Q a) Quel mode de résoace du quarz uilise-o das ce oscillaeur? O doera le schéma équivale du quarz e o jusifiera la répose à cee quesio à l'aide de calculs pour lesquels o pourra égliger les peres das le quarz. Fig. 8.. Schéma de pricipe de l'oscillaeur (dessis\osc4060.drw). b) Quel es le rôle des résisaces R e Rs? c) omme doi-o choisir la valeur des capaciés e? d) De quelle aure es l'impédace du quarz à la fréquece d'oscillaio? A quel ype d'oscillaeur classique peu-o comparer ce moage? 8. oversio coiu/coiu e isoleme galvaique es esios symériques +8V e -8V so obeues à parir du coverisseur suiva.. v ck D lk Q Q R R T R R4 i v Vcc v' i D v v' D E 7808 M D V E S Is Vs T i' i D Fig. 8.. overisseur D D isolé (dessis\agreg.drw). O doe : - la bascule D, référece 74H74, commadée par fro posiif e alimeée e +5V, es aaquée par u sigal v ck de fréquece F = 40 khz ; - les deux rasisors T e T so des rasisors MOS caal N à erichisseme. O suppose qu'ils se compore comme des ierrupeurs parfais e o églige les emps de commuaio ; - les deux bobiages primaires du rasformaeur compore chacu N spires e les deux bobiage secodaires N spires ; - la esio direce des diodes D e D vau E 0 = 0,4V à l'éa passa ; 65

16 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO - le régulaeur 7808 à pour caracérisiques pricipales : coura de sorie max. : 50 ma, esio de sorie omiale : 8V 0,4 V, esio d'erée mi./max. : 0/5 V ; - le coura de sorie Is = 50 ma es supposé cosa ; - la esio d'alimeaio es Vcc = +V. e focioeme e régime liéaire du rasformaeur es décri par les équaios suivaes : d v v' N ; d avec d v v' N ; N i i' N id i D 0 d le flux das le circui magéique du rasformaeur. a) Tracer e jusifier l'allure, e régime éabli, des chroogrammes des gradeurs élecriques suivaes : v ck, v Q, v, v', i, i', v, v', i D, i D, V E,. b) Proposer ue valeur du rappor moage. N N permea d'assurer les performaces souhaiées du 8. Eude du rasformaeur Afi de eir compe de la rélucace du circui magéique, o irodui les coura à vide das chaque bobiage primaire du rasformaeur i v e i' v. O églige : les peres par effe joules das les eroulemes e les fuies magéiques ; les peres par hysérésis e coura de Foucaul das le circui magéique. a prise e compe de la rélucace du circui magéique codui au modèle élecrique équivale de la figure 8. pour chaque demi erouleme. i i D v iv e e v v' i' e e v' i D Fig. 8.. Modèle équivale (dessis\agreg.drw). a) Redéfiir les équaios régissa le focioeme du rasformaeur. b) Repredre e jusifier l'allure des chroogramme précédes e focio de ces ouvelles équaios. 66

17 TD EDP IUT GEII Opio EEP 004/005 TD 9 - alcul simplifié d'ue iducace 9. Préseaio du coverisseur Ie A Is Ve e G D S K K s Vs Fig overisseur élévaeur de ype BOOST (dessis\boos6.drw). e coverisseur de la figure 9.4 es uilisé pour fabriquer ue esio de V à parir d'ue baerie de 6V, afi d'alimeer u auo-radio. a puissace maximale e sorie es de 00W. a fréquece de découpage vau 50 khz. 'ierrupeur K es u rasisor MOSFET e l'ierrupeur K, ue diode SHOTTKY. 9. alcul du poi de focioeme omial h) Que vau le coura de sorie Is? i) Avec u redeme de 90%, que vau le coura d'erée? j) Que vau rappor cyclique omial? k) Que vau le faceur de dimesioeme du rasisor? l) Que vau le coura moye das l'iducace? m) Représeer v () e i (), e supposa ue odulaio du coura I = 00% I moy. 9. alcul de l'iducace (6 pois) O uilise u circui magéique de ype ETD44 e maériaux 85. Il es formé de deux demi culasses e E. a surface bobiable correspod à la feêre de la carcasse. es pricipales caracérisiques so : e = 0 mm, Ae = 7 mm² Al = 800 5% H, e = 900 (sas erefer) B max = 00 m T, Wa = 4 mm². -- e -- Fig ircui magéique (dessis\cm.drw). a fréquece de découpage vau F = 50 khz. e rappor cyclique es cosa e vau = 0,5. e coura moye das l'iducace vau I moy = 0A e l'odulaio I I max = 0% I moy. 67

18 Thierry EQUEU Javier 004 [DIV47] Fichier : IUT-EDP-TD.DO a) alculer l'iducace mi écessaire pour avoir I I max. O rappel que le hacheur BOOST. b) Eablir les équaios doa B, H e das le circui magéique. Ve I pour F c) Eablir l'expressio du flux e focio de i e des paramères du circui magéique. d) Doer l'expressio du coefficie d'iducace propre A f e, Sfer, fer, r 0 e Ae 0 r Sfer la valeur de A. e fer. Vérifier e) Exprimer le flux MAX e focio de I max = I moy + I /, e des paramères du circui magéique. f) Doer l'expressio du ombre de spire pour e pas saurer le.m. (B(,e) < B(,e) = B max. g) e choix de l'erefer e perme d'ajuser la valeur de > mi. A parir de l'expressio de l'iducace, doer la valeur miimale du ombre de spires e focio de e e des paramères du circui magéique. h) O pred I Ieff Imoy. alculer la secio du fil de cuivre si = 4A/mm². i) alculer l'épaisseur de peau 70 p e mm avec F e Hz. F F j) hoisir u fils de cuivre AWG qui respece le crière : diamère de cuivre < p. omme respecer la secio de cuivre calculée précédemme? SB k) E ea compe d'u coefficie de bobiage K B =, calculer max le ombre maximal SU de spires que l'o peu mere das la feêre de la carcasse. l) Das le pla = f(e) ; racer (e), (e) e (e). hoisir e e. m) alculer l'éergie élecromagéique maximale que l'o peu socker das ce circui magéique à I max parir de la formule W EM ki Bmax Sfer SB avec k I. K I ) omparer avec max I. B eff 68

19 Dépareme Géie Elecrique & Iformaique Idusrielle Iiulé du corôle : Elecroique De Puissace Noe : EDP cr ème aée Opio EEP Dae du corôle : 0/0/004 Sas docume de cours alcularice auorisée Ue feuille de oes A4 reco verso auorisée. a préseaio sera prise e compe das la oe fiale pour poi. Naure de la source "iducace" (,5 pois) 'iducace peu êre cosidérée comme ue source de coura. O éudie le comporeme de cee iducace placée das u circui (figure ). 'équaio de l'iducace es doée par : v di d. Variaio de la esio v () Gééraeur O applique ue esio v () qui vau +V de 0 à e -V de à. a) Doer l'allure du coura das l'iducace. i () v () harge Fig.. Eude de l'iducace (dessis\so_lc.drw). b) Doer ue codiio sur la valeur de e/ou sur les valeurs de e pour avoir ue boe source de coura ( i < 5% de I moy par exemple).. Variaio du coura i () 'iducace es le siège du coura i () doé par la figure. a) Doer l'allure de la esio v (). b) alculer les valeurs mi e max de la esio. c) oclure qua à l'uilisaio de cee source de coura. +I -I i () Naure de la source "codesaeur" (,5 pois) e codesaeur peu êre cosidéré comme ue source de esio. O éudie so comporeme das le circui de la figure. 'équaio du codesaeur es doée par : i dv d. Propriéé e régime permae Fig.. Echelo de coura (dessis\so_lc.drw). Gééraeur i () v () harge Fig.. Eude du codesaeur (dessis\so_lc.drw). a) Rappeler la défiiio du régime permae lia e T la période v (+T) e v (). b) Démorer que < i > = 0, e régime permae.

20 Eude d ue alimeaio ±5V à parir d ue baerie de 4V (,5 pois) O désire réaliser ue alimeaio à découpage +5V / +A e -5V / -0,5A à parir d ue baerie de 4V. a esio Ve de la baerie peu varier : o fera doc les calculs pour Ve mi = +0V, Ve om = +4V e Ve max = +8V. e redeme de l alimeaio vau = 85 %. a) alculer la puissace uile de l alimeaio Pu = P +5V + P -5V. b) alculer la valeur de la puissace absorbée Pe, prélevée sur la baerie de 4V. c) Pour les rois valeurs de la esio Ve, calculer les couras d erée Ie. d) alculer les peres oales das cee alimeaio. 4 Alimeaio coiue +5V à découpage (4,5 pois) Fig. 4. e hacheur série de ype BUK M575 (images\lm575-sch.jpg) ( image es issue du dossier «Remplacer vos régulaeurs rois paes», Elekor N 69, pp. 4-6). O doe : = 00 H, s = // = x 000 F, Is = +A, Vs = +5V, Ve = [+0V ; +4V ;+8V]. a) alculer les rois valeurs du rappor cyclique b) Pour Ve = +4V, racer l allure du coura das. c) alculer la fréquece de découpage pour avoir I / Is 40%, quelle que soi Ve. d) Pour F = 5 khz, calculer l'odulaio de esio Vs. e) Doer les coraies e esio e e coura de la diode Schoky D. f) Doer le faceur de dimesioeme Fd de la diode Schoky D e calculer sa valeur. 5 Eude du hacheur BUK BOOST -5V / -0,5A (4,5 pois) K ve K R vs Fig. 5. Hacheur iverseur à sockage iducif de ype BUK-BOOST (dessis\buckboo.drw). e rasisor T es fermé (T ON), pour [ 0 ; T ], e ouver (T OFF), pour [ T ; T ].

21 5. Pricipe de focioeme (4,5 pois) Hypohèses : le hacheur focioe e régime permae ; la esio d erée es cosae : ve = Ve = +4V = se ; la esio de sorie es cosae : vs = V S = 5V = se ; le rasisor K es parfai : il se compore comme u ierrupeur idéal ; la diode K es parfaie : elle a u comporeme complémeaire au rasisor. a) Simplifier le schéma e ea compe des hypohèses (compléer le docume répose). b) Sur le docume répose, préciser l orieaio des couras e des esios du rasisor, de la diode e de l iducace. c) Expliquer qualiaiveme le focioeme du moage (charge de l'iducace...). d) Ecrire les lois des mailles du circui e la loi des œuds. e) Représeer le circui pour T ON e T OFF. f) Faire le bila des gradeurs élecriques : (v E ; i E ), (v T ; i T ), (v ; i ), (v D ; i D ) e (v S ; i S ). 5. alculs des gradeurs élecriques (7 pois) a) Eablir les équaios de focioeme e doer les expressios de i () pour [ 0 ; T ] e pour [ T ; T ]. b) E prea comme référece le sigal de commade du rasisor T, racer sur le docume répose : v (), i (), v T (), i T (), v D () e i D (). c) alculer d'après le graphique v v d. T T d) E déduire l'expressio de V S e focio de e de Ve, e régime permae. e) Tracer la variaio de V S e focio de. f) alculer I, l odulaio du coura das l iducace, e focio de,, F=/T e Ve. g) omparer avec l'odulaio du coura das le hacheur série de ype BUK. 5. Applicaio umérique ( pois) e cahier des charges es le suiva : Ve = [+0V ; +4V ;+8V], Vs = -5V, Is = -500 ma. a fréquece de découpage es fixée à F = 5 khz. O rappelle la relaio du hacheur BUK-BOOST : a) alculer la valeur du rappor cyclique pour Ve miimale, omiale e maximale. b) alculer la valeur de l iducace pour avoir I / Is 60%. c) alculer la valeur du codesaeur pour avoir Vs 0 mv. d) Doer la esio e le coura maximal du rasisor. Vs Ve.

22 NOM : Preom : opie N / K K v () i () 0 T v T() i T() v () D i () D 0 T 4

23 SEMIONDUTOR TEHNIA DATA Order his docume by N400/D This daa shee provides iformaio o submiiaure size, axial lead moued recifiers for geeral purpose low power applicaios. Mechaical haracerisics ase: Epoxy, Molded Weigh: 0.4 gram (approximaely) Fiish: All Exeral Surfaces orrosio Resisa ad Termial eads are Readily Solderable ead ad Mouig Surface Temperaure for Solderig Purposes: 0 Max. for 0 Secods, /6 from case Shipped i plasic bags, 000 per bag. Available Tape ad Reeled, 5000 per reel, by addig a R suffix o he par umber Polariy: ahode Idicaed by Polariy Bad Markig: N400, N400, N400, N4004, N4005, N4006, N4007 N4004 ad N4007 are Moorola Preferred Devices EAD MOUNTED RETIFIERS VOTS DIFFUSED JUNTION MAXIMUM RATINGS Raig Symbol N400 N400 N400 N4004 N4005 N4006 N4007 Ui *Peak Repeiive Reverse Volage Workig Peak Reverse Volage D Blockig Volage *No Repeiive Peak Reverse Volage (halfwave, sigle phase, 60 Hz) ASE 59 0 DO 4 VRRM VRWM VR Vols VRSM Vols *RMS Reverse Volage VR(RMS) Vols *Average Recified Forward urre (sigle phase, resisive load, 60 Hz, see Figure 8, TA = 75 ) *No Repeiive Peak Surge urre (surge applied a raed load codiios, see Figure ) IO.0 Amp IFSM 0 (for cycle) Amp Operaig ad Sorage Jucio Temperaure Rage EETRIA HARATERISTIS* Maximum Isaaeous Forward Volage Drop (if =.0 Amp, TJ = 5 ) Figure TJ Tsg 65 o +75 Raig Symbol Typ Max Ui vf 0.9. Vols Maximum Full ycle Average Forward Volage Drop (IO =.0 Amp, T = 75, ich leads) Maximum Reverse urre (raed dc volage) (TJ = 5 ) (TJ = 00 ) Maximum Full ycle Average Reverse urre (IO =.0 Amp, T = 75, ich leads) *Idicaes JEDE Regisered Daa VF(AV) 0.8 Vols IR µa IR(AV) 0 µa Preferred devices are Moorola recommeded choices for fuure use ad bes overall value. Rev 5 Recifier Moorola, Ic. Device 996 Daa