PAIE 11 FONCIONS 47, hyrisor : le redressemen La conversion d énergie appelée redressemen perme d obenir un couran unidirecionnel à parir d un couran alernaif sinusoïdal ne diode peu assurer cee foncion redressemen Le hyrisor assure lui aussi cee foncion, le redressemen es alors di «commandé» AVAN DE DÉMAE La diode La diode (fig 1) es un composan réalisé à parir d une joncion PN placée dans un boîier e reliée à deux paes de connexions Par convenion, la zone de ype P es nommée anode (A) e la zone de ype N es nommée cahode (C) Le hyrisor Le hyrisor (fig ) possède rois élecrodes : l anode A ; la cahode C ; la gâchee G Son symbole es celui d une diode compléé d une élecrode de commande (G) Anode (A) Cahode (C) Fig 1 Symbole de la diode A C G Fig Symbole du hyrisor OBSEVONS La diode Monage en couran coninu (fig 3) Sur un généraeur à couran coninu ( = 1 V) es moné une diode (1N44) en série avec une résisance ( = 4 Ω) elevons le couran I, la ension e la ension AC : I =,3 A ; = 9, V ; AC =,8 V n couran circule dans le monage V A I D AC V Fig 3 Monage en couran coninu 84 DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN
Si nous inversons les polariés de la source (ou de la diode), nous relevons alors les valeurs suivanes : I = A ; = V ; AC = 1 V L inensié du couran dans la charge es nulle Monage en couran alernaif sinusoïdal monophasé (fig 4) La même diode (1N44) es monée en série avec une résisance ( = 18 Ω) sur une source alernaive A I sinusoïdale u = 4 sin 1 p D V elevons, pour la ension e le couran dans la résisance, les valeurs efficace e moyenne : I =,9 A ; = 1,9 V ; = 17 V Fig 4 Monage en couran alernaif elevons les oscillogrammes des ensions u(), u () e u D () aux bornes de la source, de la résisance e de la diode (fig 5) : 4 u(v) de à : u = u e u D = de à : u = e u D = u 4 4 u (V) À chaque insan, la somme des ensions u e u D es égale à la ension de la source 4 4 u D (V) 4 Fig 5 u(), u () e u D () Le hyrisor n hyrisor h es moné (fig 6) en série avec une résisance sur une source alernaive sinusoïdale n généraeur d impulsions relié à la gâchee du hyrisor perme de le commander elevons les oscillogrammes des ensions u(), u () e () aux bornes de la source, de la résisance e du hyrisor ainsi que les impulsions de commande (fig 7) : AC h I G Généraeur d'impulsions I Fig 6 Monage en couran alernaif DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN 85
PAIE 11 FONCIONS de à 1 : u = e = u à 1 : impulsion sur la gâchee de 1 à / : u = u e = à / : = e u = de / à : u = e = u u I G u À chaque insan, la somme des ensions u e es égale à la ension de la source 1 / + 1 Fig 7 Les oscillogrammes À SAVOI 1 Modèle de la diode idéale a) Seuil de ension d une diode réelle Nos relevés on monré qu il exisai une différence de poeniel de,8 V aux bornes de la diode Cee ension es posiive e elle es noée ension de seuil Sur la caracérisique réelle de la diode (fig 8), nous remarquons que le couran s éabli dans le circui dès que la ension de seuil de la diode es aeine, soi,8 V b) idéale (fig 9) Le seuil de ension es négligé ( =) - Lorsque l anode de la diode es branchée sur la borne posiive du généraeur à couran coninu, un couran I circule dans le circui car la diode es passane ; on di qu elle es monée en direc e peu êre assimilée à un inerrupeur fermé - En inversan les polariés du généraeur, ou en inversan le branchemen de la diode, la borne négaive du généraeur se rouve raccordée à l anode de celle-ci Le couran ne circule plus, la diode es monée en inverse e peu êre assimilée à un inerrupeur ouver en inverse 1,8,6,4, I(A) en direc 4,,4,6,8 1 (V) Fig 8 Caracérisique réelle d une diode en inverse I = Inerrupeur ouver en direc = Inerrupeur fermé Fig 9 Caracérisique idéale d une diode I 86 DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN
c) Valeurs caracérisiques d une diode Le choix d une diode es foncion : du couran direc maximal (I FAV ) ; e de la ension inverse maximale (V M ) Ces deux valeurs, si elles son dépassées, enraînen la desrucion du composan, par échauffemen ou par claquage de la joncion Exemple : pour la diode 1N44, I FAV = 1A e V M = 4 V edressemen P1 sur charge résisive Le monage général es donné figure 1 La foncion redresseur de ype P1 peu êre réalisée : à l aide d une diode, ou à l aide d un hyrisor u ~ P1 Fig 1 La foncion P1 Charge a) La diode es un redresseur à commuaion naurelle eprenons, à parir de la figure 5, l oscillogramme de la ension aux bornes de la résisance (fig 11) Nous avons, aux bornes de la résisance, une ension unidirecionnelle obenue grâce à la diode, qui assure ainsi une foncion redresseur : u 4 (V) ^ de à /, la diode es passane ; de / à, la diode es bloquée elaions pour la charge : Valeur maximale : Valeur moyenne : Valeur efficace : ^ ^ = = ^ = = p p h,45 ^ = = h,71 4 Fig 11 u () b) Le hyrisor es un redresseur à commuaion commandée Le hyrisor peu prendre deux éas, bloqué (inerrupeur ouver) ou passan (inerrupeur fermé) Amorçage du hyrisor n hyrisor es amorcé (passan) si : la ension à ses bornes ( ) es posiive ; e le couran de gâchee (I G ) posiif exise DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN 87
PAIE 11 FONCIONS Blocage du hyrisor Le blocage du hyrisor es obenu soi en annulan la ension, soi en la rendan négaive Si le couran i devien inférieur au couran de mainien i m de la conducion, le hyrisor se bloquera eprenons, à parir de la figure 7, les oscillogrammes des ensions u () e () (fig 1) De à 1 : > e I G = hyrisor bloqué donc u = e i = À 1 : > + Impulsion sur la gâchee Amorçage u De 1 à / : u > hyrisor passan donc u = u C e i = À / = Blocage du hyrisor De / à : < hyrisor bloqué donc u = e i = 1 / + 1 hyrisor bloqué Amorçage L angle de reard à l amorçage a es défini par rappor à l insan 1 : a = w 1 e < a < p hyrisor passan Blocage hyrisor bloqué Fig 1 Les oscillogrammes u () e () Nous avons, aux bornes de la résisance, une ension unidirecionnelle À chaque période, il fau répéer l amorçage puisque, après la conducion, le hyrisor se rouve sous ension inverse (donc bloqué) pendan une alernance Le couran qui raverse es à chaque insan proporionnel à u À ou insan : u = + u c) Conclusion : différence enre diode e hyrisor La diode es un redresseur à commuaion naurelle limiée à > Le hyrisor es une diode un redresseur commandé(e) La commuaion es conrôlée : > ne suffi pas, il fau aussi I g > 88 DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN
3 edressemen P1 sur une charge inducive a) Effe de l inducance L La charge inducive (fig 13) es formée d un L résisor de résisance en série avec un réacor d inducance L Fig 13 edressemen P1 sur charge L La ension de la source es alernaive sinusoïdale Nous observons, sur les oscillogrammes (fig 14) de la ension L aux bornes de la charge e du L I couran I L dans la charge, que : L de à : L = ; 1 de à : L = avec L < ; de à : L = Fig 14 Oscillogrammes de L e de I L Le couran I L augmene plus lenemen que pour une charge résisive e se prolonge jusqu à alors que la ension L es négaive La diode D 1 rese passane jusqu à car le poeniel de sa cahode rese inférieur à celui de son anode Enre e 1, le couran croî, la bobine emmagasine de l énergie Enre 1 e, le couran décroî, la bobine resiue son énergie D 1 I L L b) Avec une diode de roue libre ne diode D, nommée diode de roue libre (fig 15), es monée en parallèle aux bornes de la charge I L L D 1 D L Fig 15 Monage avec diode de roue L I L Fig 16 Avec la diode de roue libre Les oscillogrammes indiquen que (fig 16) : de à : L = La diode D 1 condui e la diode D es non passane (fig 1) à parir de, la bobine libère son énergie, un couran circule dans la diode D de à : L = La diode D 1 es non passane e la diode D condui La ension L n es plus négaive DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN 89
PAIE 11 FONCIONS ESEZ VOS CONNAISSANCES ne source sinusoïdale = 4 V alimene une résisance = 8 Ω en série avec une diode D Quelle es la valeur moyenne de l inensié du couran? a) 5,4 A c) 4,5 A b) 7,5 A d),5 A Pour la siuaion précédene, quelle es la valeur efficace de l inensié du couran? a) 5,5 A c) 3,5 A b) 6 A d) 8 A Choisir la diode D de l exercice précéden : une seule peu convenir, laquelle? a) BYM56-E ; 3,5 A ; 1 V b) BYW55 ; A ; 8 V c) BYW95 ; 3 A ; 4 V d) BYM56-B ; 3,5 A ; 4 V n monage redresseur P1 à diode alimene un résisor de résisance = 3 Ω ne ension sinusoïdale 3 V / 5 Hz alimene l ensemble 1 Calculer les valeurs maximale, moyenne e efficace de la ension aux bornes de la charge Calculer la puissance dissipée dans ce résisor 1 Quel es le composan associé à chaque oscilloscope ci-dessous? Oscillogramme n 1 u (V) Oscillogramme n u (V) Oscillogramme n 3 u (V) a) b) hyrisor c) Aucun d) Les deux a) b) hyrisor c) Aucun d) Les deux a) b) hyrisor c) Aucun d) Les deux n monage redresseur P1 à hyrisor alimene un résisor ne ension sinusoïdale 3 V / 5 Hz alimene l ensemble AC h Oscillogramme n 4 u (V) a) b) hyrisor c) Aucun d) Les deux Fig 17 racer les courbes u(), u () e () aux bornes de la source, de la résisance e du hyrisor pour un angle de reard à l amorçage de p 3 Quel es, s il exise, le monage associé à chaque oscillogramme? e) f) I I La figure 18 présene un résisor alimené par un monage inconnu La source es alernaive sinusoïdale u(v)? I g) h) I I Fig 18 9 DIODE, HYISO : LE EDESSEMEN