Filtrage, lissage et stabilisation

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1 PATIE 11 FONCTIONS 49 Filrage, lissage e sabilisaion Nos savons obenir ne ension nidirecionnelle Mais por ceraines applicaions, ne ension conine parfaie es nécessaire AVANT E ÉMAE Nécessié d ne ension conine parfaie Un grand nombre de récepers ne peven pas foncionner à parir d ne sorce alernaive sinsoïdale Il es nécessaire, comme par exemple por ne imprimane (fig 1), de les alimener par ne sorce de coran conin parfaie Le rôle d boîier de la figre 1 es de ransformer ne ension alernaive sinsoïdale en ension conine Boîier Fig 1 Branchemen d ne imprimane OBSEVONS Avec n condensaer L alimenaion es ne ension sinsoïdale d éqaion = ^U sin w qi alimene ne charge résisive à ravers ne diode On place dans le circi n condensaer C en dérivaion sr la charge (fig 2) Sivan la valer d condensaer, nos obenons différenes allres des ensions (fig 3) Fig 2 C U^ U^ U^ «Peie capacié» «Grande capacié» Fig 3 eprésenaion de plsiers ensions redressées avec des condensaers de capaciés de pls en pls élevées 298 FILTAGE, LISSAGE ET STABILISATION

2 Avec ne bobine L alimenaion es ne ension sinsoïdale d éqaion = ^U sin w qi alimene ne charge résisive à ravers ne diode On place dans le circi ne bobine L en série avec la charge (fig 4) Nos savons qe, grâce à la diode de roe libre, l indcance prolonge le coran i Fig 4 L L i après les corbes obenes sr la figre 5, on pe remarqer qe pls la valer de l indcance es imporane, pls l ondlaion dimine i 1 indcance L 1 indcance L 2 i 2 Fig 5 L 2 es pls grande qe L 1 À SAVOI 1 Facer de forme e ax d ondlaion Les ensions obenes avec les pons redressers vs dans les chapires précédens ne son pas conines On di alors q il exise n facer de forme F qi varie selon la forme de la ension redressée F : qoien de la valer efficace de la ension redressée par la valer moyenne de la ension redressée : F = U U b : ax d ondlaion qi es défini par : b = F 2 1 (en %) Exemple : F b Tablea 1 1, % 1,11 48 % Tension conine 1 0 FILTAGE, LISSAGE ET STABILISATION 299

3 PATIE 11 FONCTIONS Por diminer l ondlaion de la ension redressée, il sffi d ajoer a circi des composans réalisan les foncions de filrage o de lissage, pis de sabilisaion ifférenes éapes son nécessaires à l obenion d ne ension conine (fig 6) C C C Alimenaion ésea AAPTATION EESSEMENT FILTE/LISSE STABILISATION TANSFOMATEU PONT EESSEU CONENSATEU BOBINE ÉGULATEU IOE ZÉNE Fig 6 2 Filrage a) Tension d alimenaion dran l alernance posiive de ran l alernance posiive de, la diode es passane, son anode es siée a pôle posiif Le condensaer se charge an qe > Il emmagasine de l énergie W (fig 7) + i + C i i C Fig 7 b) Tension d alimenaion dran l alernance négaive de ran l alernance négaive de, la diode es bloqée Le condensaer se décharge an qe < Il resie son énergie W dans la charge Cela perme ne condcion ininerrompe selon la valer de la capacié d condensaer (fig 8) i = 0 C i i C Le condensaer, de capacié sffisane, perme de conserver ne ension ax bornes de la charge sans inerrpion (fig 9) Fig 8 T 2T 3T T 2T 3T Fig FILTAGE, LISSAGE ET STABILISATION

4 3 Lissage Le principe es le même qe por le condensaer La bobine emmagasine de l énergie dran l alernance posiive de la ension e la resie en mainenan n coran dans la charge grâce à la diode de roe libre emarqe : Le condensaer perme d agir sr la ension alors qe la bobine agi sr le coran 4 Sabilisaion/églaion a) iode zéner (ablea 2) Symbole éfiniion Caracérisiqe Foncionnemen iode à joncion qi se compore En direc, la caracérisiqe d ne diode zéner comme ne diode inverse es ideniqe à celle d ne diode à joncion Sens direc de redressemen i dans le sens En inverse, l inensié i rese nlle an qe la direc e qi es ension rese infériere à la ension zéner Z passane à parir U 0 d ne ension die < Z i = 0 de zéner dans le U Z Sens inverse sens inverse À parir de Z, la ension ne varie pls ax i fai de cee bornes de la diode pariclarié, elle sera ojors ilisée dans direc le sens inverse Tablea 2 La diode zéner iode zéner en coran alernaif (fig 10) i Z i U Z Fig 10 ran l alernance posiive de : 1) si < U Z i = 0 ; U Z ^U UZ 2) si > UZ i = e ^I = ran l alernance négaive de : l inensié i es négaive e i = FILTAGE, LISSAGE ET STABILISATION 301

5 PATIE 11 FONCTIONS b) Sabilisaion de la ension Por sabiliser la ension, on porra iliser n circi comprenan ne diode zéner e ne résisance (fig 11) i i Z i 1 Fig 11 Sabilisaer de ension Avan sabilisaion omaine de sabilisaion Limie de sabilisaion À ce insan, la ension ax bornes de la charge es infériere à la ension zéner de la diode : < U Z i Z = 0 La diode zéner es corcirciée par la charge e n a acn rôle dans le circi ans ce cas : i = 1 i e = + 1 ans le domaine de sabilisaion, es ideniqe à U z ans ce cas, l inensié d coran raversan la diode n es pls nlle On pe écrire : i = i Z + i (loi des nœds) Loi des mailles : = i + U Z = U z + (i z + i ) A-delà de l inensié maximale spporée par la diode, la diode zéner pe êre déériorée Tablea 3 c) églaer de ension (fig 12) Avec n réglaer moné comme l indiqe la figre 12, il es possible d obenir ne ension conine ax bornes de la charge + églaer edresser Fig FILTAGE, LISSAGE ET STABILISATION

6 TESTEZ VOS CONNAISSANCES Une diode zéner idéale en série avec n résisor es alimenée par ne ension conine de 24 V Sachan qe = Ω, calcler, dans les dex cas sivans, diode en direc e diode en inverse, l inensié d coran dans le circi sachan qe U Z = 12 V Le circi de la figre 13 es alimené par ne ension sinsoïdale d éqaion = 24 2 sin 314 Por les dex diodes zéner, U Z = 15 V Tracer sr dex axes différens les ensions e ZZ Fig 13 U ZZ Une charge résisive elle qe = 10 Ω es alimenée, par l inermédiaire d ne diode, par ne ension sinsoïdale de valer efficace 240 V e de fréqence 50 Hz 1 Tracer le schéma d circi 2 Calcler les valers moyenne e efficace de la ension ax bornes de la charge 3 Calcler les valers moyenne e efficace d coran raversan la charge 4 Calcler le facer de forme e le ax d ondlaion de la ension redressée Les données de l énoncé précéden son reprises en changean le redresser ans ce exercice, le redresser es n pon de Graëz monophasé On vos demande de calcler : 1 les valers moyenne e efficace de la ension ax bornes de la charge ; 2 les valers moyenne e efficace d coran raversan la charge ; 3 le facer de forme e le ax d ondlaion de la ension redressée FILTAGE, LISSAGE ET STABILISATION 303