Les dispositifs de commutation

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1 Les dsposfs de commuaon 1. Les dsposfs de commuaon élecronques des sgnaux Les dsposfs élecronques de commuaon des sgnaux fonconnen en mode «ou ou ren» (mode bnare). Les deux éas possbles du composan son souven appelés : - éa conduceur ou non conduceur, - éa passan ou bloqué, ou ben encore : - éa fermé ou ouver Nous verrons par la sue que cerans de ces ermes radusan l éa bnare du composan son plus approprés à cerans d'enre eux. Les dsposfs élecronques de commuaon son les suvans : - la dode (à joncon) - le relas - le ranssor (bpolare) en mode commuaon - le ranssor ( à effe de champ) en mode commuaon - les hyrsors - les racs Dans ous les cas, un dsposf élecronque de commuaon peu êre assmlé à un nerrupeur (plus ou mons évolué) ouver ou fermé. 2. La dode à joncon 2.1 Analoge hydraulque ne dode es un composan qu ne lasse passer le couran que dans un sens à l'mage d'un clape an reour moné sur un réseau d'assanssemen ou d une pore qu ne s ouvre que dans un sens (pas une pore de saloon) 2.2 Consuon L élémen de base es une joncon PN don la dode hére de oues ses propréés. Pour permere son nseron dans les équpemen, cee joncon es «habllée», c es à dre qu elle es nsérée dans un boîer pour se présener sous forme de composan manable. 2.3 Symbole Anode d Cahode 2.4 Caracérsque de ransfer couran enson déale La dode se compore «déalemen» comme un nerrupeur ouver ou fermé. Sa caracérsque de ransfer déale es donc la suvane : Dode déale : - Dans le sens passan, la dode déale es parfaemen conducrce, sa réssance drece (saque ou dynamque) es nulle, la chue de enson à ces bornes qu elle produ es nulle auss. d => on peu dre que dans le sens passan, une dode déale es équvalene à un nerrupeur fermé. Dans le sens nverse, la dode déale es parfaemen solane, sa réssance nverse es nfne, le couran qu la raverse es nul. => on peu dre que dans le sens nverse, une dode déale es équvalene à un nerrupeur ouver. Les dsposfs de commuaon - page 1

2 2.5 Caracérsque de ransfer couran enson réelle seul d Quand la enson aux bornes de dode es négave (ou nverse) le couran peu êre néglgé e la caracérsque sué à gauche du zéro es confondue avec l axe des ensons : la dode es praquemen déale. Quand la enson aux bornes de dode es posve (ou drece), le couran peu êre néglgé an que d es nféreure à seul e, pour d supéreur à seul, la poron de courbe peu êre assmlé à une droe. emarque mporane : la chue de enson aux bornes de la dode (sens drec) lorsque cee dernère es passane [ d seul ] es à peu près égale à 0.6V (dode slcum). Dans la plupar des usages ndusrels, cee chue de enson peu êre néglgée devan la enson prncpale; la dode es alors assmlée à une dode déale. 2.6 Condon de blocage e de conducon d une dode La dode se me à condure lorsque la ddp d end à devenr supéreure à Vseul Vd Vseul (condon de mse en conducon) La dode se bloque lorsque le couran «drec» Id la raversan end à devenr négave Id 0 (condon de blocage) 2.7 Lmes d ulsaon Ces lmes son fxées par le fabrcan. Tenson nverse de pone répéve (V M ) : valeur maxmale nsananée de la ddp nverse. (Acuellemen, pour ceranes dodes, la valeur peu aendre 2000V) Tenson nverse de servce (V M ) : c es la valeur précédene dvsée par un coeffcen de sécuré K auquel on donne souven la valeur 2. Couran nverse (I ) : c es la valeur nsananée maxmale qu, pour la ddp VM, correspond à la empéraure maxmale de joncon (empéraure max avan desrucon de la joncon). Ce couran peu aendre quelques ma. Couran drec moyen maxmal (I FM ) : c es le maxmum admssble pour la valeur moyenne du couran drec. Cee valeur es calculé sur une pérode avec un redressemen monophasé smple alernance sur charge réssve. (Acuellemen, pour ceranes dodes, la valeur peu aendre 2000A) Couran drec moyen de servce (I F ) : c es la valeur précédene dvsée par un coeffcen de sécuré (2). Tempéraure maxmale de joncon : pour une dode au slcum, elle es de 200 C. S les maxma précédens son respecés, la empéraure maxmale l es égalemen avec les deux réserves suvanes : - la empéraure ambane ne do pas excéder 25 C - la dode do êre monée sur un radaeur venlé. S ces deux dernères condons ne son pas réalsées, l faudra rédure I F pour lmer l échauffemen. Exemple : echercher sur une documenaon consruceur ces valeurs. Les dsposfs de commuaon - page 2

3 2.8 Applcaon Foncon «redressemen» La foncon redressemen consse à ransformer une enson bdreconnelle en une enson undreconnelle. emarque sur les racés : les racés des sgnaux en sore s son effecué en consdéran que les enrées e e e son des snusoïdes de valeur moyenne nulle e d amplude A. A. EDESSEMENT S CHAGE ESISTIVE edressemen mono-alernance e D edressemen double-alernance avec ransformaeur à pon mleu e D e D edressemen double-alernance en pon de Grez ~ e - ~ + B. EDESSEMENT S CHAGE CAPACITIVE e ~ Mono-alernance edresseur Double-alernance Les dsposfs de commuaon - page 3

4 2.9 Dodes à usages spécfques : A. Dode Zener Ces dodes son auss appelés dodes de régulaon e d'écrêage. Elles serven à obenr à leurs bornes une d.d.p consane (régulée) en ulsan la zone de d avalanche (ou de Zener) de leur caracérsque. On ulse ce ype de dode pour créer des sources de enson consane Zener Anode z Cahode Zone de zener seul d z Exemple de source de enson consane (ulsan une dode Zener) : p g c E D z z Z c emarque : Pour fonconner en dode de régulaon, la dode zener do êre branché «en sens nverse» de la enson d almenaon. C es à dre dans le sens où une dode «normale» ne condura pas. B. Dode à varaon de capacé (VAICAP) Lors de son ulsaon, la dode varcap (erme qu es une abrévaon de l'anglas varable capacy) es polarsée en nverse (sens bloqué), elle fonconne alors comme un condensaeur don la capacé es ajusable en foncon de la enson (négave) applquée sur la dode. Ces dodes son ulsées chaque fos que l on a beson d avor une varaon de capacé provoqué par une varaon de enson. D Anode Cahode Elles son prncpalemen ulsées dans les récepeurs D rado. Les oscllaeurs de fréquence commandés en enson (VCO) 3. Le ranssor bpolare 3.1 Descrpon n ranssor compore ros connexons : l émeeur e, la base b e le colleceur c. On dsngue deux ypes de ranssor : Le ranssor de ype NPN dans lequel la base es une zone de ype P. Le ranssor de ype PNP dans lequel la base es de ype N. Ils son réalsés par dopage d un sem-conduceur (germanum ou slcum) de façon à former deux joncons P-N don les sens passans son opposés. La flèche sur le symbole ndque l émeeur e son orenaon nous ndque son ype. Symboles Transsor NPN b c e Transsor PNP b c e colleceur N base P N émeeur colleceur P base N P émeeur Les dsposfs de commuaon - page 4

5 3.2 Modes de fonconnemen Le ranssor es un sem-conduceur conrôlable, on dsngue deux ypes de fonconnemen : un fonconnemen bloqué-sauré (ou ou ren). un fonconnemen en amplfcaon de couran (fonconnemen lnéare). En fonconnemen bloqué - sauré : le ranssor peu avor deux éas. Transsor bloqué =0 ; =0 Convenons de fléchage Vcb Vce Ie Monage émeeur commun Transsor sauré es consan quel que so. En fonconnemen lnéare : le ranssor es passan : es proporonnel à, le coeffcen de proporonnalé, noé β, es appellé coeffcen d amplfcaon en couran. V = β. 3.3 Caracérsques de ransfer Le réseau de caracérsques es l ensemble des courbes radusan les relaons enre les grandeurs ; ; Vce ;. Caracérsque d enrée : C es la courbe = f() lorsque Vce es manenu consan. Cee caracérsque es praquemen celle d une dode polarsée en drec. es de l ordre de 0.7 V lorsqu un ranssor au slcum condu. Caracérsque de sore : C es la courbe = f(vce) lorsque es consan. Dans un ranssor déal, ces courbes son des droes horzonales pusque ne dépend que de (= β. ). Caracérsque de ransfer en couran : C es la courbe = f() lorsque Vce es consan. Cee caracérsque es une droe passan par l orgne qu radu la proporonnalé enre e. 3.4 Pon de fonconnemen éseau de caracérsques organsaon de la représenaon (courbes déalsée) Caracérsque de ransfer = f() (droe représenan Le pon de fonconnemen d un ranssor es caracérsée par la donnée des quares valeurs,, Vce,. Il es représené sur le réseau de caracérsque par les pons P1, P2, P3.. P2 P1 Caracérsque d enrée = f() (équvalen à une dode) V CE sa 0 Caracérsque représenan I c pour dfférens I B ) P3 Vce Caracérsques de sore = f(vce) Les dsposfs de commuaon - page 5

6 3.5 Exemples d applcaon de ranssor en commuaon Vor fgures 1a, 1b, 2a, 2b page suvane. Foncon NON Transsor NPN Vs = Fgure 1.a 3.6 Exemples d applcaon de ranssor en amplfcaon (de couran) Vor fgures 3, 4, 5. Vs Fgure 3 Source de enson consane Vz Vs Foncon NON Transsor PNP Vs = Fgure 1.b Fgure 4 Vs Source de couran consan L Commande d un relas Transsor NPN Fgure 2.a Transsor PNP Fgure 2.b I ce z KM V KM Monage émeeur commun Fgure 5 V Les dsposfs de commuaon - page 6

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