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THEME: ALIMENTATION A DECOUPAGE Exposé par : LACHEPEN- NZATHI BITI G- BOMNOU So

THEME: ALIMENTATION A DECOUPAGE Exposé par : LACHEPEN- NZATHI BITI G- BOMNOU Sommaire RAPPEL: LE HACHEUR CHAPITRE 1: L’ALIMENTATION A DECOUPAGE 1 Introduction générale. 2 Principe de fonctionnement des alimentations à découpage. 2.1 Alimentation à découpage à stockage inductif (FLYBACK) 2.1.1 Principe 2.1.2 Étude des formes d’onde : 2.1.3 Avantages: 2.1.4 Inconvénients: 2.2 Alimentation à découpage à conduction directe (FORWARD) 2.2.1 Étude des formes d’onde : 2.2.2 Avantages / Inconvénients: 2.3 Alimentation à découpage symétrique, montage PUSH PULL CONCLUSION RAPPEL: LE HACHEUR Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN Un hacheur permet d’obtenir une tension unidirectionnelle de valeur moyenne réglable à partir d’une source de tension continue. C’est un convertisseur continu-continu. Un hacheur peut être réalisé à l’aide d’interrupteurs électroniques commandables à l’ouverture et à la fermeture tels que les thyristors ou les transistors bipolaires ou à effet de champ à grille isolée. Remarque: Les interrupteurs électroniques unidirectionnels,quelle soit leur nature,peuvent être représentés par le symbole ci-dessous: I. Présentation de quelques structures de hacheurs non réversibles. I.1. Hacheur dévolteur (ou série ou abaisseur de tension ). Ce nom est lié au fait que la tension moyenne de sortie est inférieure à celle de l'entrée. Il comporte un interrupteur à amorçage et à blocage commandés (transistor bipolaire, transistor MOS ) et un interrupteur à blocage et amorçage spontanés (diode). Schéma de principe(charge:R-L-E) I.2. Hacheur survolteur (ou parallèle ou élévateur de tension ). Dans ce hacheur, la tension moyenne de sortie est supérieure à la tension d'entrée, d'où son nom. Cette structure demande un interrupteur commandé à l'amorçage et au blocage (bipolaire) et une diode (amorçage et blocage spontanés). Schéma de principe (charge L-E) Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN I.3. Hacheur à stockage inductif. Lors de la première partie du cycle de fonctionnement, de 0 à α.T, l'interrupteur commandé est fermé (passant). La diode est ouverte et l'inductance stocke l'énergie fournie par le générateur d'entrée. Lors de la seconde partie du cycle, de α.T à T, on ouvre l'interrupteur commandé et la diode devient passante. L'inductance restitue son énergie à la charge. rq: On note que le sens de la tension de sortie est inversé par rapport aux deux cas précédents. Structure. I I . HACHEUR EN PONT OU 4 QUADRANTS Ce hacheur est à la fois réversible en courant et en tension.Il peut alimenter un moteur DC afin de le faire fonctionner dans les quatre quadrants du plan couple-vitesse c’est à dire,le faire tourner dans les deux sens de rotation et autoriser la récupération énergie pendant les phases de freinage. Chaque interrupteur électronique est associé à une diode dite de récupération. Elles permettent la circulation du courant lorsque l’interrupteur Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN est commandé et que le courant est dans le sens opposé au sens autorisé par l’interrupteur électronique. 1. SCHEMA CHAPITRE: L’ALIMENTATION A DECOUPAGE 1. INTRODUCTION GENERALE Les structures d’alimentation à découpage telles que nous les rencontrons actuellement sont en fait directement dérivées de la structure des alimentations stabilisées, où l’on aurait chercher à minimiser les deux inconvénients principaux des alimentations dites linéaires : Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN - la taille et le poids du transformateur - le mauvais rendement dû à la puissance dissipée dans le régulateur. Dans une alimentation stabilisée classique, le transformateur est placé directement sur le réseau, et fonctionne donc à 50 Hz. Dans une alimentation à découpage, il est possible de placer le transformateur entre le hacheur et le filtre. De cette façon, il est alimenté par une source de tension alternative (la tension de sortie du hacheur), mais fonctionne à la fréquence du hacheur, généralement de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de kilo-hertz. La structure d'une alimentation à découpage basée sur l’utilisation d’un hacheur série peut alors être représentée sous la forme suivante : Nous allons rencontrer, et donc étudier, trois grandes familles d’alimentations à découpage, basées sur trois types de hacheurs : les alimentation FLYBACK (basé sur le hacheur à stockage inductif) les alimentation FORWARD (basé sur le hacheur série un quadrant) les alimentation PUSH PULL (basé sur le principe du hacheur en pont) 2 Principe de fonctionnement des alimentations à découpage. 2.1 Alimentation à découpage à stockage inductif (FLYBACK) 2.1.1 Principe L’alimentation de type Flyback est basée sur le principe du hacheur à stockage inductif :L'interrupteur Tp est fermé pendant la fraction aT de la période de découpage T. La source primaire fournit alors de l'énergie à l'inductance L (croissance du courant), la diode D est bloquée (Vd<0). Le courant dans la charge est fourni par la décharge du condensateur C. Lors du blocage de Tp, la diode D assure la continuité du courant dans l'inductance L. On a alors décharge de L dans R et C. Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN Si la valeur du condensateur est bien calculée (suffisante), on peut considérer la décharge de C entre aT et T comme négligeable, et donc assimiler la tension de sortie à une constante. La décroissance du courant de aT et T peut alors être considérée comme linéaire, et l’on obtient les chronogrammes ci-contre : Pour transformer un tel hacheur en alimentation à découpage, il est nécessaire d’insérer une isolation galvanique entre l’interrupteur et le filtre de sortie. Nous allons remplacer l’inductance par deux inductances couplées, bobinées sur le même noyau.On obtient alors le schéma ci-contre. La magnétisation de l’inductance est réalisée par l’enroulement 1, alors que la démagnétisation est réalisée par l’enroulement 2. Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN 2.1.2 Études des formes d’ondes On supposera que la constante de temps RC du filtre de sortie est très grande devant la période de fonctionnement T de l’alimentation,nous assimilerons donc la tension de sortie à une constante. Etude t =αT La continuité du flux dans le circuit magnétique entraîne la continuité des ampères tours au niveau de l’inductance couplée. Le courant magnétisant consécutif à la présence du flux dans l’inductance ne pouvant plus passer par l’enroulement 1 (interrupteur bloqué), il est forcé dans l’enroulement 2, entraînant la mise en conduction de la diode. Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN 2.2 Alimentation à découpage à conduction directe (FORWARD) Il s’agit de l’alimentation dont le principe est le plus proche de celui décrit dans l’introduction, car basé sur le principe du hacheur série. Le schéma de base de cette alimentation est alors le suivant : Le transformateur est placé en série avec l’interrupteur statique du hacheur, la diode de roue libre étant placée au secondaire du transformateur. Un troisième enroulement (tension V3) est placé sur le noyau du transformateur. Il permet la démagnétisation du transformateur après la phase de conduction de l’interrupteur T. La diode D permet de forcer la démagnétisation par le troisième enroulement. Le fonctionnement peut être divisé en deux phases : De 0 à αT, l’interrupteur est passant, le primaire est soumis à la tension E. Il s’en suit la magnétisation du transformateur, et un transfert d’énergie de la source vers le filtre et la charge, via le transformateur et la diode D. De αT à T, l’interrupteur est bloqué. Il apparaît une phase de roue libre au niveau du secondaire (continuité du courant dans l’inductance via la diode de roue libre), et une phase de démagnétisation du transformateur par continuité du courant magnétisant à travers le troisième enroulement. Il est nécessaire d’attendre la fin de la démagnétisation du transformateur avant d’entrer à nouveau dans une phase de magnétisation et de transfert d’énergie. 2.2.1 Etude des formes d’onde : Hypothèse: On supposera que le filtrage est suffisamment efficace pour que la tension de sortie Vs soit constante. Le courant Is sera alors lui aussi constant. Etude t ∈ [0,αT] (Interrupteur fermé)  Détermination de la valeur de v1 et v2 : L’interrupteur est passant d’où vt = 0 ⇒ v1 = Ve ⇒ v2 =n2/n1Ve Exposé par: NZATHI BITI G- BOMNOU -LACHEPEN  Détermination du courant Il La diode D est passante et la diode Drl bloquée. (VDRL= - v2, Drl est nécessairement bloqué...) On peut écrire, pour l'inductance L: L di1 = v2 − Vs ⇒ il = (v2 −Vs).t + Il min , il y a croissance linéaire du courant dans l’inductance sous la tension v2 − Vs  Détermination de i1 : La relation d'Hopkinson permet d'écrire: n1.i1 − n2.i2 + n3i3 =ℜ.ϕ (le courant i2 est sortant). La maille Ve,VDM, V3 nous donne Vdm= -Ve-V3 = -Ve-V1= -2Ve<0 donc la diode Dm est bloqué. On obtient alors n1.i1 − n2.i2 =ℜ.ϕ, d’où Le courant i1 se décompose donc en un courant magnétisant i10 , et un courant lié à l’appel de courant au secondaire remarque: (circuit initialement démagnétisé, constante d’intégration nulle). On trouve alors l’expression de i1 complète : Etude t ∈[αT,T] (Interrupteur ouvert)  Etude de la démagnétisation : La continuité du flux dans le circuit magnétique entraîne la continuité des ampères tours : imagnétisants. L'interrupteur étant bloqué, la topologie du circuit impose une continuité du courant magnétisant à travers Dm, permettant ainsi la uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-alimentation-a-decoupage.pdf