Laboratoire 1 ELE2302 - Circuits électroniques Département de Génie Électrique Automne 2006 Titre Le redresseur en pont de Graëtz Professeur Nom Abdelhakim Khouas Bureau M-5416 Téléphone (514) 340-4711 #5116 Courriel akhouas@polymtl.ca Disponibilité Lundi 10h-12h et sur rendez-vous Chargé de laboratoire Nom Mohammed Mékideche Bureau L-5661 Téléphone (514) 340-4711 #7539 Courriel mohammed.mekideche@polymtl.ca Disponibilité Lundi 13h-14h et sur rendez-vous Date de remise Date de la séance Horaire et salle Chute M-5405 12 septembre 2006 13h45 A429.3 25 septembre 2006 École Polytechnique de Montréal 1
Note La feuille de préparation en page (5) doit être complétée personnellement et remise en début de séance ainsi que le résultat de votre simulation. Objectifs Ce laboratoire a pour but de : 1. Familiariser l étudiant avec les diodes et leurs applications notamment dans les blocs d alimentation et de l amener à comprendre les principes et options impliqués dans la conception des circuits redresseurs. 2. Vérifier la compréhension de concepts théoriques étudiés en classe. 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, et une fréquence égale au double de la fréquence du signal alternatif. V DC =2V crête / π et f OUT = 2f IN 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 de sortie. Mandat Étudier et réaliser un circuit redresseur à l aide d un pont de diodes. Travail préparatoire (à faire avant de venir au laboratoire) 1. Faire l étude théorique du circuit de la Fig.1 et répondre aux quéstions posées au niveau de la feuille de préparation (page 4). On suppose que les diodes sont idéales et pour simplifier l étude, remplacer la résistance R L par une source de courant équivalente tirant un courant de 16mA. 2. Évaluer numériquement : a. le temps et l angle de début de conduction, respectivement t 1 et θ 1, b. le temps et l angle de fin de conduction, respectivement t 2 et θ 2, c. le courant maximum I MAX qui traverse les diodes, d. la valeur minimale V MIN de la tension de sortie. 3. Simuler le montage de la Fig.1 avec et sans le condensateur C. Tracer les signaux V IN (à l entrée du pont redresseur), V OUT (aux bornes de R L ) et I M (le courant traversant R M ), avec et sans le condensateur C. École Polytechnique de Montréal 2
Travail à effectuer au niveau du laboratoire 1. Faire le montage de la Fig. 1 sans le condensateur C (pour le transformateur, utiliser celui monté sous la tablette du bloc d alimentation). Vérifier les connexions. 2. A l aide d une sonde de l oscilloscope visualiser et mesurer V A, V B, V OUT (aux bornes de R L ), I DIODE, 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 MIN (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 double alternance. Contenu du rapport de manipulation Introduction : Décrire le sujet de ce laboratoire (Texte original d environ une demi-page). Analyse du circuit : Donnez le schéma du circuit avec chaque composant réellement utilisé 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. École Polytechnique de Montréal 3
Feuille de préparation personnelle à conserver Nom et prénom : Matricule : Q1. À quoi pourrait servir la résistance R M 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 DIODE à travers 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 4
Feuille de préparation personnelle à remettre en arrivant au laboratoire Nom et prénom : Matricule : Note : ( / 5) Q1. À quoi pourrait servir la résistance R M 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 5