Laurent Debize TIIS. Alimentation de PC. Laurent Debize. Composants de base Transformateur Diode Chargeur. L alimentation à

Transcription

1 1/27 TIIS

2 2/27 Utilité de l alimentation Convertir le courant alternatif en courant continu Passer de 230 V à une dizaine de volts Fournir plusieurs tensions différentes (12V et -12V, 5V, 3.3V)

3 3/27 Composants utiles : le transformateur

4 4/27 Composants utiles : le transformateur Transfert de courant par champ magnétique Aucun contact électrique Rapport de transformation : U 1 U 2 = N 1 N 2 Symbole :

5 5/27 Composants utiles : le transformateur Exemple : La tension d entrée est U 1 = 230 V. On veut en sortie de l alimentation U 2 = 12 V. Quel est le rapport de transformation du transformateur? Où se trouve le plus grand nombre de spires (au primaire ou au secondaire)?

6 6/27 Composants utiles : la diode Ne laisse passer le courant I F que si la tension V AK > 0 Si V AK > 0 la diode est analogue à un fil Sinon, la diode est analogue à un interrupteur ouvert.

7 7/27 Composants utiles : la diode Exemple : Utilité : avec une alimentation alternative type EDF dont le courant change de sens régulièrement. Sur le schéma ci-dessous, dessiner les schémas équivalents de la diode selon les alternances de la tension comme indiqué.

8 8/27 Système simple : Première approche : le chargeur Nous allons faire une simulation d une partie de ce montage sur le logiciel QUCS.

9 9/27 Première approche : le chargeur Pour l activité qui suit, vous ferez un compte-rendu, vous répondrez aux questions dans le compte-rendu. Vous insérerez une image de vos montages, ainsi que des courbes obtenues. Activité 1 : 1) Sur le logiciel QUCS, réaliser le montage ci-dessous :

10 10/27 Première approche : le chargeur Activité 1 (suite) : 2) Sachant que 230 V est la valeur efficace de la tension et U eff = U max 2, déterminer la valeur crête U max. Utiliser cette valeur pour paramétrer la source alternative sur QUCS. 3) Sachant qu on injecte du 230 V efficace dans le primaire du transformateur, et que l on veut du 12 V efficace au secondaire, déterminer le rapport de transformation et entrer ce paramètre dans QUCS. 4) Lancer la simulation. Sur un même graphique, tracer la tension du primaire et celle du secondaire. 5) Résumer par une phrase ce que fait le transformateur.

11 11/27 Première approche : le chargeur Activité 1 (suite) : 6) Ajouter au montage précédent le pont de diodes comme suit : 7) Lancer une simulation et visualiser sur un même graphique la tension au secondaire, et la tension en sortie Vout. 8) On qualifie le pont de diodes de redresseur. A l aide du graphique, expliquer ce terme et le rôle du pont de diodes.

12 12/27 Première approche : le chargeur Activité 1 (suite) : 9) On considère le schéma simplifié suivant pour comprendre le fonctionnement du pont de diodes : Donner les schémas équivalents du pont de diodes (fil ou interrupteur ouvert) suivant les alternances de la tension :

13 13/27 Première approche : le chargeur Activité 1 (suite) : 10) Ajouter au montage précédent le condensateur comme suit : 11) Lancer une simulation et visualiser sur un même graphique la tension au secondaire, et la tension en sortie Vout. Trouver une valeur de C1 pour laquelle la tension en sortie est bien plate. Noter cette valeur dans le compte-rendu ainsi que le graphique obtenu. 12) On appelle ce condensateur un condensateur de lissage. Expliquer ce terme et le rôle de ce condensateur.

14 14/27 Première approche : le chargeur Problème : Le régulateur chargé de maintenir une tension de 12 V en sortie dissipe beaucoup d énergie thermique. Son rendement est d environ 25-50%! Pour alimenter un en 300 W, il faudrait consommer 900 W! Solution : le!

15 15/27 Principe : Transformation 230 V alternatif 325V continu Hachage de cette tension à haute fréquence (durée 10µs) La moyenne lissée et filtrée donnera la tension nécessaire en sortie

16 16/27 Exemple : Rapport cyclique (duty cycle) = temps de conduction temps d une période (conduction + blocage)

17 17/27 Comment découper une tension? Interrupteur qui s ouvre et se ferme très rapidement En pratique : transistor Avantages : Rendement bien meilleur (70 à 95%) Alimentation beaucoup moins encombrante Inconvénients Provoque des interférences électromagnétiques (fréquence de élevée) : à atténuer!

18 18/27 Schéma de fonctionnement : Nous allons analyser le rôle de chaque bloc.

19 19/27 : C est l étage de protection du matériel et du réseau électrique. Il contient : un fusible pour protéger le réseau : saute en cas de court-circuit une varistance pour protéger des surtensions (foudre) Filtre pour limiter les Interférences Electro-Magnétiques (EMI) dues à la haute fréquence de (protège le réseau) Fusible, Varistance, Filtre

20 20/27 Redresser la tension en mettant toutes les alternances du même côté. Un condensateur lisse ensuite la tension pour donner une tension continue.

21 21/27 Activité 2 : 13) Réaliser sur QUCS le redresseur primaire : 14) Lancer une simulation, choisir une valeur de C1 permettant d avoir une tension continue. Afficher sur un même graphique la tension d entrée du réseau, et la tension de sortie Vout.

22 22/27 Correction du facteur de puissance (Power Factor Corrector). Les rechargements du condensateur de lissage provoquent de forts appels de courant. Celui-ci n est donc plus sinusoïdal ni en phase avec la tension. Le PFC sert donc à : Redonner au courant une forme sinusoïdale Le remettre en phase avec la tension Nous n étudierons pas ce bloc en détail.

23 23/27 Le Principe : découper une tension continue en créneau à une fréquence très élevée ( khz)

24 24/27 Le Il existe plusieurs technologies, nous allons en étudier une seule : la conduction directe (FORWARD). Le se fait à l aide de transistors que nous simplifierons par des interrupteurs.

25 25/27 Activité 2 (suite) : 15) Réaliser sur QUCS le schéma de précédent. On entrera les paramètres suivants pour les interrupteurs S1 et S2 : Init : on Time : 5 us ; 28 us ; Transition : abrupt 16) Lancer une simulation. Afficher sur deux graphiques l un en dessous de l autre l intensité it, et la tension de sortie Vout. 17) Sur le schéma, ajouter les sens de circulation du courant suivant que les interrupteurs sont fermés tous les deux, ou ouverts tous les deux.

26 26/27 Activité 2 (suite) : 18) Ajouter un transformateur au schéma précédent : 19) Lancer une simulation. Afficher sur trois graphiques séparés l intensité it, l intensité de sortie Iout et la tension de sortie Vout.

27 27/27 Activité 2 (suite) : 20) Modifier le montage comme suit : 21) Lancer une simulation. Afficher sur trois graphiques séparés l intensité it, l intensité de sortie Iout et la tension de sortie Vout.