FONCTION ALIMNTATION 1. IDNTIFICATION D LA FONCTION La fonction alimentation fournit à un objet technique l'énergie électrique nécessaire à son fonctionnement. Dans la plupart des cas, la fonction alimentation transforme les caractéristiques de l'énergie livrée par le réseau DF pour les adapter aux conditions de l'alimentation d'un objet technique (le fonctionnement des circuits électroniques d'un objet technique nécessite en général une alimentation sous Très Basse Tension Continue). La tension du réseau DF est alternative de valeur efficace 30V. La tension de sortie de l alimentation est de valeur continue 1V et possède la propriété de demeurer constante quelle que soit la charge appliquée.. FONCTION SCONDAIR La réalisation de la fonction alimentation nécessite un certain nombre de fonctions secondaires : Le schéma structurel relatif à la fonction alimentation est le suivant : 0V AC TF61 D6 D61 C61 VI L781 GND VO VS 0V AC F61 FS D64 D63 OV.1. FS1 : FONCTION ADATATION N TNSION Transformateur : Appareil statique à induction électromagnétique destiné à transformer un système de courants variables en un ou plusieurs autres système de courant variable d intensité et de tension généralement différentes mais de même fréquence. rreur! Signet non défini..1.1 RAORT D TRANSFORMATION : Si N1, Ve sont le nombre de spire et la tension au primaire, N et Vs pour le secondaire. N VS i Le rapport de transformation est : K = = = N V i 1 S.1. ISSANC D TRANSFORMATR (N VOLT/AMR) : Dans le primaire : = V i = V i ; Dans le secondaire : s S S Fonction alimentation Cours age 1 sur 5
.1.3 RNDMNT : S η = n théorie : η=1, en pratique η=0.8 TRAVAIL DMAND : Le transformateur fournit au secondaire, une tension alternative sinusoïdale d amplitude efficace 18V. a. Donner le rapport de transformation en %. b. La puissance du transformateur utilisé est : 5 VA. Calculer la valeur du courant I S. c. Si η = 0.8, calculer le courant I d. Représenter l allure de la tension V S. réciser fréquence et amplitude.. FS : FONCTION RDRSSMNT Le rôle de FS est de rendre unidirectionnelle l'énergie délivrée par le transformateur. Cette fonction est réalisée par des diodes à jonction ou par l utilisation d un «pont de diodes» :..1 MONTAG A ONT D GRATZ : Tension maximum : R = * DSeuil Tension moyenne : R RMOY = π Tension efficace : RMAx Reff = Fréquence de R : f = * f r TRAVAIL DMAND : Le pont de diode reçoit la tension de sortie du transformateur, soit une tension alternative d amplitude efficace 18V. On place une charge (résistance R=470Ω) en vue d observer la sortie de la fonction. a. Câbler le pont de diode et la charge puis appliquer le signal prévu. b. Visualiser puis relever les signaux V et R en précisant toutes les amplitudes. c. Commenter la forme du signal aux bornes de la charge puis compléter le tableau ci-dessous : Signe de V Diodes conductrices our chacun des cas, faire un schéma en indiquant le sens du courant. d. Justifier la perte de tension due à l utilisation de la fonction redressement..3 FS3 : FONCTION FILTRAG Le but de FS3 est de rendre l'allure double alternance issue du redressement en une tension aussi continue que possible. Fonction alimentation Cours age sur 5
.3.1 TAX D'ONDLATION Après filtrage, la tension aux bornes de la charge varie entre une valeur maximale et une valeur minimale MIN. + MIN Sa valeur moyenne peut être considérée comme égale à: MOY = L'ondulation autour de cette valeur moyenne est: = MIN Le taux d'ondulation de la tension filtrée est le rapport: τ = MOY Le taux d'ondulation dépend des valeurs de la charge R (donc des caractéristiques Courant/Tension de l'alimentation), de la capacité de filtrage C et de la période de la tension redressée..3. CALCL D CONDNSATR D FILTRAG : Lorsque l ondulation est faible, l exponentielle de décharge peut être assimilée à une droite (droite AB sur le graphe cidessous): A c(t) en volts C cmax cmoy cmin 0 RC B t Méthode graphique : on trace la droite passant par les points A et C puis on obtient le point B dont l abscisse vaut le produit RC. C est la valeur de la capacité à déterminer et R la valeur de la résistance de charge de l alimentation. On obtient la valeur de R en divisant la tension délivrée et l intensité du courant fournit par l alimentation. Méthode par le calcul : on peut appliquer la formule approximative suivante pour calculer la valeur de la I T capacité du condensateur de filtrage : C = C Avec I le courant débité par l alimentation et T 1 * F C MIN = avec F égale le plus souvent à 50 Hz TRAVAIL DMAND : A la sortie du pont de diode câblé précédemment on remplace la charge R par des condensateurs de valeurs différentes. a. Visualiser la tension C (anciennement R ) en ayant pris soin d observer l influence du condensateur sur le signal de sortie du pont de diode. Relever le signal avec et sans condensateur. b. rendre quelques valeurs de capacités (au moins 5) et compléter le tableau ci-dessous : Fonction alimentation Cours age 3 sur 5
Valeur de C c c MIN c MOY Ondulation Taux d ondulation Qualité du filtrage c. Déduire des mesures et calculs, l influence de la valeur du condensateur sur la qualité du filtrage. Comment évolue le taux d ondulation en fonction de la valeur de C? roposer un graphe : taux d ondulation = f (C). d. Justifier la présence de la fonction FS3 au sein de l alimentation..4 FS4 : FONCTION RGLATION Les régulateurs intégrés type série se présentent sous forme d un boîtier 3 broches ; Ils possèdent une tension V S (V OT ) très stable et rejettent efficacement les variations de la tension d entrée. Il existe différents types de régulateurs série : Les régulateurs positifs qui effectuent la conversion d une tension positive en une tension positive de valeur inférieure. Les régulateurs négatifs qui effectuent la conversion d une tension négative en une tension négative de valeur supérieure. Les régulateurs bitension qui sont composés d un régulateur positif et d un régulateur négatif. Les régulateurs ajustables dont la boucle de régulation est externe, et permet des plages de variations de V S allant de 1,V à 47V. (I ADJ est souvent négligeable) xemples : V e : tension d entrée du régulateur ; V s : tension de sortie du régulateur ; V DV = V e V s I CH : courant débité dans la charge (courant de sortie du régulateur). I ADJ : courant de réglage du régulateur (ADJ : ADJust). MARG D TNSION (DROOT VOLTAG) C est la différence de potentiel minimale entre entrée et sortie pour que le régulateur fonctionne (V DVmin = (V V S ) min ). RGLATION D LIGN (LIN RGLATION)S V Indique en %/V les variations de la tension V S pour une variation de V en régime établi (ex : 0,01 %/V pour un LM117). RÉGLATION N CHARG (LOAD RGLATION)R 0 Indique en %/A les variations de V S pour une variation de I en régime établi (ex : 0,3 %/A pour un LM117). Fonction alimentation Cours age 4 sur 5
TNSION D BRIT N SORTI (OTT NOIS VOLTAG) C est la valeur efficace de la tension de bruit en sortie. DISSIATION IMAL D ISSANC (IMAL OWR DISSIATION) C est la puissance maximale dissipable par le régulateur. La puissance dissipée par le régulateur a pour expression : = V DV.I CH STABILIT N TMRATR (TMRATR STABILITY) S T C est la variation de la tension de sortie en fonction de la variation de la température. La variation totale de la sortie a pour expression : VS = S. V + R. I + S. θ V 0 LOAD T LS CONDNSATRS XTRNS : Il est recommandé de placer un condensateur en entrée et un autre en sortie du régulateur, pour éliminer l ondulation Haute Fréquence, améliorer le taux de réjection de l ondulation et stabiliser le montage. LS DIODS D ROTCTION : Il est parfois nécessaire d ajouter des diodes de protection au montage, afin de protéger le régulateur contre les pointes de courant induites par les condensateurs (diodes du type 1N4001). Fonction alimentation Cours age 5 sur 5