Laboratoire 3. Le redresseur en pont de Graëtz. ELE Circuits électroniques. Département de Génie Électrique Hiver Titre.

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1 Laboratoire 3 ELE Circuits électroniques Département de Génie Électrique Hiver 2008 Titre Le redresseur en pont de Graëtz Professeur Nom Abdelhakim Khouas Bureau M-5416 Téléphone (514) #5116 Courriel Disponibilité Lundi 10h-12h et sur rendez-vous Chargé de laboratoire Nom Mohammed Mékideche Bureau L-5661 Téléphone (514) #7539 Courriel Disponibilité Mardi 15h30-18h30 et sur rendez-vous Date de la séance Lundi 11 février 2008 (Gr. 02) Lundi 18 février 2008 (Gr. 01) Date de remise Horaire et salle Chute M h45-17h30 A février 2008 (Gr. 02) 9 mars 2008 (Gr. 01) École Polytechnique de Montréal 1

2 1. Note La préparation du laboratoire et les simulations doivent être effectuées avant la séance de laboratoire. La feuille de préparation en page 6 ainsi que les résultats de simulation doivent être remis en début de séance. 2. Objectifs Ce laboratoire a pour but de : 1. Familiariser l étudiant avec les diodes de redressement et leurs applications notamment dans les blocs d alimentation et de l amener à comprendre les principes et options impliqués dans la conception de circuits redresseurs. 2. Vérifier la compréhension de concepts théoriques étudiés en classe. 3. Introduction Le circuit redresseur double alternance, généralement utilisé au niveau des blocs d alimentation, est l équivalent de deux redresseurs simple alternance. Ce circuit permet de convertir un signal à courant alternatif en une tension unipolaire ayant une valeur moyenne égale à 63% la valeur crête du signal alternatif (pour des diodes idéales), et une fréquence égale au double de la fréquence du signal alternatif. 2V V = et f = 2 f π entrée _ crête sortie sortie entrée Cette tension unipolaire est transformée en une tension continue stable par un filtrage approprié. Le plus commun des circuits de redressement est le pont de Graëtz (voir Fig.1), auquel on ajoute un condensateur comme filtre. Avec un gros condensateur, on peut obtenir un ronflement ou ondulation résiduelle (i.e. ripple voltage) inférieur à 10% de la tension continue en sortie. 4. Mandat Étudier et réaliser un circuit redresseur à l aide d un pont de diodes. 5. Travail préparatoire (à faire avant de venir au laboratoire) (5 pts) Faire l étude théorique du circuit de la Fig.1 et répondre aux questions posées au niveau de la feuille de préparation. On suppose que les diodes sont idéales, C=450uF, R L =1kΩ, R m =1Ω, et l entrée a une tension efficace V in_rms =12.6V. École Polytechnique de Montréal 2

3 1. Évaluer numériquement : a. le temps et l angle de début de conduction, respectivement t 1 et θ 1 (voir fig. 2), b. le temps et l angle de fin de conduction, respectivement t 2 et θ 2 (voir fig. 2), c. le courant maximum I MAX qui traverse les diodes, d. la tension de ronflement V r de la tension de sortie. 2. En choisissant la diode appropriée (au niveau de votre librairie), simuler le montage de la Fig.1 avec et sans le condensateur C (prendre C=450uF, R L =1kΩ, R m =1Ω, et V in_rms =12.6V, pour la simulation du transformateur, prendre deux bobines couplées magnétiquement ou une source AC). Tracer les signaux V in (à l entrée du pont redresseur), V out (aux bornes de R L ) et Im (le courant traversant Rm), avec et sans le condensateur C. 6. Travail à effectuer au niveau du laboratoire (15 pts) 1. Faire le montage de la Fig. 1 sans le condensateur C et en utilisant les diodes 1N4001 (pour le transformateur, utiliser celui monté sous la tablette du bloc d alimentation). Vérifier les connexions. 2. À l aide d une sonde de l oscilloscope visualiser et mesurer V A,V B, V OUT (aux bornes de R L ), I D (courant traversant les diodes), ainsi que la fréquence de l onde unipolaire. Ne pas oublier de noter les extrema ainsi que les valeurs de t 1, t 2, I max et V r (voir le travail préparatoire). 3. Ajouter le condensateur C et refaire la manipulation. Attention! Les condensateurs électrolytiques sont polarisés (la borne négative est indiquée par une barre noire) ; si par mégarde vous inversez la polarité, il y a risque d explosion. Fig. 1 : Redresseur en pont double alternance. École Polytechnique de Montréal 3

4 7. Contenu du rapport Introduction : Décrire le sujet de ce laboratoire (Texte original d environ une demi page). Analyse du circuit : Donnez le schéma du circuit avec les composants réellement utilisés lors de la manipulation. Résultats et discussion : 1. Donner les résultats de l analyse théorique avec tous les calculs. Identifiez les extrema. 2. Donner les résultats détaillés obtenus lors de la manipulation ainsi que tous les graphes jugés nécessaires. Identifiez les extrema. 3. Comparer les résultats de l analyse théorique, des simulations et des mesures. Noter les différences et en donner les raisons. 4. Proposer une (ou des) amélioration(s) au circuit proposé. Note : Il faut respecter les dates limite de remise des rapports (- 1pt/jour de retard). École Polytechnique de Montréal 4

5 8. Feuille de préparation personnelle à conserver Nom et prénom : Q1. À quoi pourrait servir la résistance Rm sur la Fig.1? Q2. Quelle devrait être la puissance de dissipation (en watts) de la résistance R L? Q3. Donner l expression de V OUT en fonction du temps pendant la non conduction des diodes. Q4. Donner l expression du courant I D traversant les diodes en fonction du temps lors de la conduction a. sans le condensateur : b. avec le condensateur : Q5. Complétez les valeurs demandées sur la figure ci-dessous (V AB, V BA, V IN, t 1 et t 2 ). Fig.2 : Les ondes d un pont redresseur. École Polytechnique de Montréal 5

6 9. Feuille de préparation à remettre en arrivant au laboratoire Nom et prénom : Note : ( / 5) Q1. À quoi pourrait servir la résistance Rm sur la Fig.1? Q2. Quelle devrait être la puissance de dissipation (en watts) de la résistance R L? Q3. Donner l expression de V OUT en fonction du temps pendant la non conduction des diodes. Q4. Donner l expression de I D à travers les diodes en fonction du temps lors de la conduction c. sans le condensateur : d. avec le condensateur : Q5. Complétez les valeurs demandées sur la figure ci-dessous (V AB, V BA, V IN, t 1 et t 2 ). Fig.2 : Les ondes d un pont redresseur. École Polytechnique de Montréal 6

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