Labora atoire 3 ELE2302 - Circuits électroniques Départementt de Génie Électrique Hiver 2012 Titre Le redres sseur en pont de Graëtz Chargé de laboratoire Nom Mohammed Mékideche Bureau L-5661 Téléphone (514) 340-4711 #7539 Courriel mohammed.mekideche@polymtl.ca Disponibilité Sur rendez-vous Date de la séance 15 février 2012 (Gr.01) 22 février 2012 (Gr.02) Horaire et salle 13h45 à 16h35 Local L-5656 Date de remise Chute M-5405 28 février 2012 (Gr. 01) 13 mars 20122 (Gr.02) 1
1. 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. 2. 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 entrée crê ête sortie = et f sorti ie = 2 fentrée π 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 résiduellee (i.e. ripple voltage) inférieur à 10% de la tension continue en sortie. 3. Mandat Étudier et réaliser un circuit redresseur à l aide d un pont de diodes. 4. 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_rm MS=12.6V. 1. Évaluer numériquement : a. le temps et l angle de début de conduction, respectivementt 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 maximumm 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. 2
5. 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. Vérifier les connexions. 2. À l aide d une sonde d 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 : Redresseurr en pont double alternance. 3
6. 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. Résultatss 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 ainsii 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 respecterr les dates limite de remisee des rapports (- 1pt/jour de retard). 4
7. 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. 5
8. 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 du courant 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. 6