Alimentation à découpage
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LA CONVERSION DC–DC : Alimentations à découpage Chap 2 : 1° Introduction 2° Découpage série (Buck) 3° Découpage parallèle (Boost) 4° Accumulation inductive (Buck & Boost) 5° Accumulation isolée (Flyback) 6° Série isolée (Forward) 7° Accumulation capacitive (Cuck) 1° - Introduction Une alimentation est un dispositif destiné à fournir en sortie une tension continue régulée à partir d’une source continue ou alternative. Deux technologies de régulation sont possibles : - La régulation linéaire ou « ballast », - La régulation à découpage. Source non régulée Ballast Sortie régulée régulation Source non régulée Découpage Sortie régulée régulation 1° - Introduction - La régulation linéaire ou « ballast » - La régulation à découpage. Secteur 230 V ~ 50 Hz Tension Transfo 50 Hz Adaptation de la tension Isolation galvanique Redresseur Basse tension fort courant 100 Hz Cond. tampon Basse tension fort courant T Ballast Régulation par dissipation Non régulée Sortie régulée Pu = Vs.Is Pballast = V.Is Régulée V Vs Is régulation Secteur 230 V ~ 50 Hz Redresseur Haute tension faible courant 100 Hz Cond. tampon Haute tension faible courant 100 Hz Transistor Découpage Régulation Transfo 50 kHz Adaptation Isolation Redresseur Basse tension fort courant 50 kHz Cond. tampon Basse tension fort courant 50 kHz Courant Sortie = régulée régulation Tension Saturé Bloqué Vs en moyenne temps T rapport cyclique T Période 1° - Introduction Caractéristiques Découpage Linéaire Puissance massique 200 à 300 w/kg 10 à 30 w/kg Puissance volumique 300 W/l 50 W/l 60 à 90 % 35 à 55 % Plage de tension d’entrée 0,5 à 1,2 UN 0,9 à 1,1 UN Temps de maintien 10 à 100 ms 5 à 10 ms 5% - 1 ms 1% - 50 s 1% 0,1% Importantes Négligeable 60 000 h 100 000 h Rendement Régulation dynamique (dépassement – durée) Ondulation résiduelle CàC Perturbations EMI RFI MTBF 1° - Introduction Puissance Volumique (W/l) Coût Coûts (€/W) 14 Linéaire 100 Découpage 7 50 Découpage Linéaire Puissances 300 0 150 Puissance Utile (W) 0 2° - Découpage série (Buck) K F, vL iL iE iS L iC C E vS v D R VS = E vL E1 ΔIL vL v E2 α(1 α) T E L E2 v v E (1-)E I t 0 T T 2T vL iL t I0 I0 T 0 -E T 2T 2° - Découpage série (Buck) iE K v F, iL L C E I D iL iS L i C v v R S I0 t T 0 T I iL i1 I I I0 Ilim I0 t t T 0 T 0 T T I Llim iD I α(1 α) T E1 2L VS =1 E I0 = 0,75 t 0 T T = 0,5 DI DNI = 0,25 =0 0 Ilim max= ILmoy 2° - Découpage série (Buck) Débit interrompu iE K v F, iL L v E E1 iS L C D i C v v R S E2 t T 0 T T 2T VS vL E 2L 1 2 I Lmoy α TE (E-VS) I’ T 0 t iL T T VS =1 2T E = 0,75 -VS = 0,5 DNI = 0,25 DI =0 0 ILSM= IS 3° - Découpage parallèle (Boost) vL D iD iS i1 1 VS E 1 α L iC f, E1 K C RCh vS iK vL vD vL + vS + vK - vS vL E I iL t I0 I0 T 0 (E -VS) T 2T vL D iD i1 iS 3° - Découpage parallèle (Boost) L iL iC f, E1 I K C RCh vS iK I0 t T 0 iK T VS I 1 E 1 α I0 t T 0 T iD VS I iS = 0,75 4E I0 0 T t T = 0,67 3E α 2T E VS E 1 2 L I S = 0,5 2E DI DNI =0 E IS 0 ILSM= 4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) f, i1 D K iD iL E1 C L vS RCh vL iC iS vD vK - + - + vS vL vL vS E1 f, D K i1 I iL vL E iD 4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) C L I0 t vL vS iC iL T iS T 0 2T -VS iK I I0 t T 0 T iD I iS I0 T 0 iC t T I-IS t 0 T -IS T α VS E 1 α RCh I’ E1 f, D K i1 iL vL E C iL L t T T α 2T E VS E 2 L IS -VS VS = 0,66 2E = 0,60 = 0,5 E DNI = 0,33 DI =0 ILSM= vS iC 2T VS 0 vL iS T 0 iD 4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) IS α E 1 α RCh 5°- Accumulation isolée (Flyback) Q D C E C E L L Buck & Boost Q D D C E E L L D 5°- Accumulation isolée (Flyback) εL ε i1 ε0 t T 0 iK v1 i2 D v2 iC C E T I1 Tr vT I10 t T 0 T i2 I2 En démagnétisation incomplète iS I20 T 0 t T VS n2 α E n1 1 α vL n2/n1E En démagnétisation complète ε’ iL t 0 T -VS T T 2T n 2 α 2T E E VS n1 2 L IS iS vS R 5°- Accumulation isolée (Flyback) i1 VS v1 i2 D v2 iC C E 2E Tr = 0,66 vT Démagnétisation incomplète = 0,60 = 0,5 E = 0,33 Démagnétisation complète =0 IS 0 En démagnétisation incomplète VS n2 α E n1 1 α En démagnétisation complète ILSM= n 2 α 2T E E VS n1 2 L IS iS vS R 5°- Accumulation isolée (Flyback) D2 i2 iE iS iC R C2 v2 v1 C1 vS E Q 230 V ~ 50 Hz vQ D3 i3 iDR C.I. DRIVER C3 v3 vDR 6°- Série isolée (Forward) D1 D1 L L D2 Phase active D3 K α 50% L D2 D3 Débit non interrompu dans la bobine Roue libre + démagnétisation VS L n2 α E n1 Débit interrompu D2 Roue libre VS n2 n1 E 2L 1 2 I Lmoy α TE 6°- Série isolée (Forward) D1 L D2 D3 K K D’ = 40% K = 40% 7°- Accumulation capacitive (Cuck) vC vL1 vL2 iL1 iL2 ic L1 L2 ik iD C D E F vD vS vk iC2 iS R
