Alimentation

Alimentation
1
ETUDE EXPERIMENTALE (SIMULATION PCAD) ............................................................................. 2
1.1
SCHEMA STRUCTUREL.............................................................................................................................. 2
1.2
TRANSFORMATEUR (T1): ......................................................................................................................... 2
1.3
PONT DE DIODES SANS C1 ........................................................................................................................ 2
1.3.1
Etude théorique sans le condensateur ............................................................................................. 2
1.3.2
Vérification expérimentale .............................................................................................................. 2
1.4
REGULATEUR (U1)................................................................................................................................... 2
1.5
CONDENSATEUR (C1) .............................................................................................................................. 3
1.5.1
Etude expérimentale ........................................................................................................................ 3
1.5.2
Etude théorique: .............................................................................................................................. 3
2
ETUDE QUANTITATIVE D’UNE ALIMENTATION: ........................................................................... 4
2.1
2.2
3
ALIMENTATION A COURANT IMPORTANT ...................................................................................... 5
3.1
3.2
4
ALGORITHME: .......................................................................................................................................... 4
EXEMPLE ................................................................................................................................................. 4
SCHEMA STRUCTUREL.............................................................................................................................. 5
ETUDE THEORIQUE ................................................................................................................................... 5
ANNEXE: DOCUMENTATION TECHNIQUE ....................................................................................... 6
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
REGULATEURS (TEXAS INSTRUMENT)...................................................................................................... 6
TRANSFORMATEURS ................................................................................................................................ 6
DIODES .................................................................................................................................................... 7
CONDENSATEURS ..................................................................................................................................... 7
DISSIPATEURS .......................................................................................................................................... 7
RT 17/04/2017
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1 Etude expérimentale (simulation PCAD)
1.1 Schéma structurel
1
3
2
4
.
1.2 Transformateur (T1):

Charger depuis PCAD le schéma ci-dessus:
(Q:\RT\cours_STI\G)Conversion_et_controle_de_l_energie\Alimentation\PCAD\alimentation.sch)




Calculer la période du signal UP (référencé à la masse)
Configurer la simulation pour une durée de deux périodes de UP, lancer la simulation et
visualiser UP et US
Mesurer les amplitudes de UP et US et calculer les valeurs efficaces de ces tensions
En déduire le rôle du transformateur
1.3 Pont de diodes sans C1
1.3.1 Etude théorique sans le condensateur
Si le condensateur C1 est supprimé, U1 et R1 sont équivalent à une résistance
 Chercher la condition sur US pour que les diode D1 et D3 soient passantes et tracer dans ce cas
le schéma équivalent de la maile contenant UC puis exprimer UC en fonction de US et des
tensions des diodes (Vf)
 Chercher la condition sur US pour que les diode D2 et D4 soient passantes et tracer dans ce cas
le schéma équivalent de la maile contenant UC puis exprimer UC en fonction de US et des
tensions directes des diodes (Vf)
 Tracer l'allure des chronogrammes de US et UC
1.3.2 Vérification expérimentale


1.4
Supprimer C1 sur le schéma structurel, lancer la simulation, puis visualiser US et UC
En déduire le rôle du pont de diodes.
Régulateur (U1)


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Toujours sans le condensateur, visualiser UC et VCC et déterminer la condition sur UC pour que
VCC soit égal à 5v
Intercaler entre la broche COM du régulateur et la masse une résistance de valeur 1m (on
choisit une valeur très faible de façon à ne pas perturber le montage). Mesurer alors le courant iQ
dans la broche COM comparer à iL et conclure.
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1.5 Condensateur (C1)
1.5.1 Etude expérimentale



Remettre en place C1 puis lancer la simulation et visualiser UC et VCC
Changer la capacité de C1 (220µF) et relancer la simulation
En déduire le rôle du condensateur.
1.5.2 Etude théorique:
Chronogrammes obtenus avec R1=150 et C1=100F
t1
t2
t3
t4
t5
La présence du condensateur entraîne une décroissance de UC correspondant à une fonction affine (partie
rectiligne du chronogramme de UC)
On se propose d'établir la pente théorique de cette droite.
 Tracer le schéma de la maille contenant UC lorsque D1 et D3 sont passantes, en déduire une
condition sur UC et US pour que ces diodes soient passantes et exprimer UC dans ce cas
 Tracer le schéma de la maille contenant UC lorsque D2 et D4 sont passantes, en déduire une
condition sur UC et US pour que ces diodes soient passantes et exprimer UC dans ce cas
 Tracer le schéma de la maille contenant UC lorsque toutes les diodes sont bloquées et exprimer
UC dans ce cas
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
Compléter le tableau:
t1 à t2
t2 à t3
t3 à t4
t4 à t5
D1 et D3
D2 et D4
UC



Calculer littéralement la pente théorique a du segment de droite correspondant à la diminution
de UC
Pour l'application numérique: rechercher la valeur typique de iQ (Quiescent courant) dans la
documentation technique du 78L05 puis calculer a. (R1=150 et C1=100F)
Déterminer a par simulation
2 Etude quantitative d’une alimentation:
2.1 Algorithme:
Les données sont: la température ambiante, la tension de sortie VCC et le courant maxi en sortie : iLmax.
1. Choisir le régulateur en fonction de VCC et iLmax. (si aucun régulateur ne supporte le courant iLmax
imposé, il faut adopter un autre schéma structurel avec un transistor "ballast")
Chercher dans la documentation technique la tension minimum Vi mini nécessaire en entrée du
régulateur.
2 Choisir un transformateur tel que Usmax-2Vf >Vi mini.
3. Calculer la valeur minimale de C telle que Ucmin soit supérieure à Vi mini lorsque i=Imax (On
suppose pour simplifier le calcul que la décharge du condensateur dure une demi période)
Choisir C (capacité et tension nominale )
Si C est trop grand, choisir un nouveau transformateur avec un Usmax plus grand et aller en 2.
Sinon continuer
4. Calculer un majorant de la puissance moyenne dissipée par le régulateur quand I=Imax
Calculer la température de jonction maximale du régulateur sans dissipateur (quand I=Imax).
Si cette température est acceptable aller en 6
Sinon continuer
5. Calculer la valeur maxi de la résistance thermique du dissipateur tel que la température de jonction
soit acceptable.
Choisir un dissipateur pour le régulateur.
6. Calculer la puissance du transformateur
7.Calculer la tension inverse maxi des diodes et l'intensité moyenne dans chaque diode.
Choisir les diodes
8. FIN
2.2 Exemple


RT 17/04/2017
Faire le choix technologique des composants d’une alimentation en respectant le cahier des
charges suivant : :
Température ambiante maxi: 35°
VCC
12v+5%
iLmax
0.1A
Vérifier le fonctionnement par simulation
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3 Alimentation à courant important
3.1 Schéma structurel
1
3
2
4
3.2 Etude théorique






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Calculer le courant dans la charge (on suppose que le régulateur fonctionne correctement)
Calculer la valeur maxi de iE et iL (on supposera iBQ et iQ négligeables)
En déduire le rôle de R2
Calculer iCQ
Calculer un majorant des puissances moyennes: <PQ1> et <PU1>
Faut-il monter des dissipateurs sur ces composants?
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4 Annexe: documentation technique
4.1 Régulateurs (Texas instrument)
Résistance thermique jonction air ambiant
Résistance thermique jonction boitier
Résistance thermique boitier dissipateur
RJA 65°/W
R JC 4°/W
R CD 1,4°/W
4.2 Transformateurs
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4.3 Diodes
4.4 Condensateurs
4.5 Dissipateurs
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