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1-Hacheurs (1)

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LA CONVERSION DC–DC :
LES HACHEURS
1°
Introduction
2°
Hacheur série (Buck)
3°
Deux quadrants : Réversible en courant
4°
Deux quadrants: Réversible en tension
5°
Quatre quadrants
6°
Hacheur parallèle (Boost)
7°
Hacheur à accumulation inductive (Buck & Boost)
Bibliographie et liens utiles
M. GARNERO
Page : 2
1° - Introduction
Les hacheurs sont les convertisseurs statiques qui
permettent le transfert de l’énergie électrique d’une
source continue vers une autre source continue. (Ils
sont l’équivalents des transformateurs en
alternatif).
Lorsque l’entrée et la sortie sont de natures
dynamiques différentes, on peut les relier
directement (on parle alors de hacheur à liaison
directe). Lorsqu’elles sont de même nature
dynamique, il faut faire appel à un élément de
stockage momentané (on parle dans ce cas de
hacheur à accumulation). Enfin dans le cas où
l’isolation galvanique de la sortie avec l’entrée est
une nécessité, on réalise des hacheurs dits
« isolés ».
Suivant le degré de réversibilité que l’on désire, la
structure du montage diffère.
Enfin, suivant la puissance nominale du système, la
technologie des composants ne sera pas la même.
2° - Hacheur série (Buck)
C’est le montage le plus simple et le plus ancien. On
dit qu’il s’agit d’un hacheur à un bras.
Il permet de relier une entrée de type « v » (qui n’a
pas de discontinuité de tension) à une sortie de type
« i » (qui n’a pas de discontinuité de courant). C’est
un hacheur « Un quadrant » qui n’a aucune
réversibilité. L’énergie ne peut circuler que de
l’entrée vers la sortie. Il ne comprend qu’un seul
interrupteur commandé et une diode de roue libre.
Cependant ce transfert est réglable. Le paramètre
de réglage est le rapport cyclique de la commande de
l’interrupteur. Nous allons voir que ce hacheur est
de type abaisseur, la tension de sortie étant
toujours inférieure à la tension d’entrée.
L’interrupteur fonctionne périodiquement. La
période de « hachage » est notée T et f la fréquence
correspondante. Il est fermé de t = 0 à t = αT et
ouvert de t = αT à T. (α est le rapport cyclique).
Lorsque l’interrupteur est fermé, l’entrée est
directement reliée à la sortie. Lorsqu’il est ouvert,
entrée et sorties fonctionnent indépendamment.
L’entrée est ouverte, la sortie est en court-circuit
grâce à la diode de roue libre qui assure la continuité
du courant de l’inductance.
On peut faire une analogie avec un cycliste qui
pédalerait de façon saccadée. Pendant une partie du
temps, il pédale (et sa vitesse augmente), ensuite il
se laisse aller sur son élan (grâce à la roue libre du
pignon arrière). Dans cette phase sa vitesse diminue.
On conçoit qu’il y ait deux régimes de
fonctionnement distincts :
- Soit l’élan est suffisant pour atteindre la fin de la
période sans s’arrêter, donc celle-ci se décompose
en deux phases – pédalage, roue libre. La vitesse
croit et décroit mais elle n’est jamais nulle.
- Soit l’élan n’est pas suffisant (à cause d’une côte
ou de frottements trop importants ou par manque
d’inertie) et la période se décompose en trois
phases : pédalage, roue libre, arrêt. Dans ce cas à
chaque période la vitesse initiale est nulle.
Pour le hacheur c’est identique,
soit le courant est suffisant, il est non interrompu tout au
long de la période et elle se décompose en deux phases :
0 < t < αT K fermé, D bloquée, phase active,
αT < t < T
Kouvert, D passante, phase de roue libre.
Soit le courant n’est pas suffisant et il s’interrompt avant la
fin de la période qui se décompose en trois phases :
0 < t < αT
K fermé, D bloquée, phase active,
αT < t < βT Kouvert, D passante, phase de roue libre,
βT < t < T Kouvert, D bloquée, phase de repos.
i1
F, α
iL
E1
Nous allons faire l’étude successive de ces deux régimes
de fonctionnement.
On commencera par le régime DNI (débit non interrompu).
L’exploitation des résultats nous permettra de déterminer
les conditions limites de ce régime, puis nous étudierons le
régime DI (débit interrompu).
K
iK1
vL
L
iD
D
v
M. GARNERO
Historiquement, il s’agissait de hacheurs dits « de
traction » qui permettaient de régler la vitesse des
moteurs à courant continu de trains.
E2
1-Hacheurs
Page : 3
a) Débit Non Interrompu dans la bobine
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Notes personnelles
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Phase active :
0 < t < αT
K fermé
si K fermé, alors v = E1 > 0, donc D bloquée
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Roue libre :
αT < t < T
K ouvert
si K ouvert mais iL ≠ 0, alors D passante,
donc v = 0
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vL
E1
vL
v
E2
E2
v
v
E
t
0
αT
T
2T
Calculons la valeur moyenne de vD :
1 T
1
VDmoy = ∫0 v ( t )dt =
(αT * E1 ) = α E1
T
T
La loi des mailles donne par ailleurs :
v = vL + E2
Si nous calculons à nouveau la moyenne de vD, en
considérant que la moyenne d’une somme est la
somme des moyennes et que la moyenne d’une
constante est égale à cette constante alors :
(v)moy = (vL + E2)moy = (vL)moy + (E2)moy
Vmoy =
(vL)moy + E2 = 0 + E2
La valeur moyenne de la tension aux bornes d’une
bobine étant toujours nulle en régime périodique1, en
identifiant les résultats nous avons :
E2 = α E1
Comme α est réglable entre 0 et 1, la tension de
sortie devient réglable entre 0 et E1.
Le montage est abaisseur de tension.
Déterminons l’allure de vL afin de calculer le courant
dans la bobine.
Dans la phase active
vL = E1 – E2 = (1 - α) E1
C’est une constante positive. Le courant croît
(1 − α) E1
linéairement avec une pente
L
En notant I0 la valeur de iL à t = 0 le courant sera
régit par :
1
Si on retrouve à chaque période la même valeur de courant, c’est
que «la somme des tensions» pour accroître le courant compense
exactement celle qui l’on fait décroître. Ce qui fait zéro en
moyenne.
M. GARNERO
1-Hacheurs
Page : 4
iL = I0 +
(1 − α) E1
t
L
I0 = ILmoy – ½ ∆IL et Iα = ILmoy + ½ ∆IL
A la fin de cette phase il atteint la valeur Iα
(1 − α) E
αT
L
Dans la phase de roue libre
vL = - E2 = - α E1
Iα = I0 +
C’est une constante négative. Le courant décroît
linéairement avec une pente
− α E1
L
Pour terminer ce paragraphe, il faut chercher la
limite de validité de ces équations. Nous sommes
dans le cas de débit non interrompu dans la bobine,
c’est à dire que la valeur minimale I0 doit être
positive.
Si Iα et I0 augmentent lorsque le courant d’utilisation
augmente, ils diminuent lorsque ce dernier diminue.
Le cas limite est obtenu lorsque I0 = 0 ( et Iα = ∆I)
A la fin de cette phase il reprend la valeur I0
Iα
iL
∆I
(1-α)E
I0
vL
Iα
Ilim
iL
t
t
I0
I0
αT
0
T
2T
αT
0
T
Dans ce cas, ILmoy vaut donc ½ ∆I soit donc :
-αE
(1 − α) E
αT
2L
Ilim =
Le courant dans la bobine fluctue entre I0 et Iα,
l’ondulation de courant vaut donc :
(1 − α) E1
∆I = Iα - I0 =
αT
L
vaut :
Elle est nulle lorsque α vaut 0 ou 1 et elle est
maximale lorsque α =0,5 ainsi :
∆IM =
la plus grande valeur est obtenue lorsque α = 0,5 et
E1 T
4L
Ilim max =
Nous pouvons tracer l’évolution de E2 en fonction de
ILmoy (courbes paramétrées par α)
VS
α=1
E
α = 0,75
Les chronogrammes des divers courants dans le
montage s’obtiennent simplement (la loi des nœuds
en entrée donnant iL = i1 + iD
Iα
ET
8L
DNI
α = 0,25
ILmoy
α=0
0
iL
α = 0,5
DI
Ilim max=
ET
8L
b) Débit Interrompu dans la bobine
I0
t
αT
0
i1
T
Iα
I0
t
αT
0
iD
T
Iα
I0
t
0
αT
Roue libre :
αT < t < βT K ouvert
si K ouvert mais iL ≠ 0, alors D passante,
donc v = 0
Repos:
βT < t < T
K ouvert
si K ouvert et iL = 0 = cte , alors D bloquée,
et puisque iL = cte alors vL = 0 et v = E2
v
E1
T
Plus le courant d’utilisation IL est important plus Iα
et I0 augmentent, par contre l’écart ∆I, entre ces
deux valeurs reste constant.
On peut calculer facilement I0 et Iα en notant que
ILmoy = ½ (I0 + Iα) donc
M. GARNERO
Phase active :
0 < t < αT
K fermé
si K fermé, alors v = E1 > 0, donc D bloquée
E2
t
0
αT
βT
T
2T
1-Hacheurs
Page : 5
vL
(E-VS)
Iα’
αT
0
t
iL
T
βT
2T
-VS
Comme dans le cas précédent calculons les valeurs
moyennes :
1 T
1
Vmoy = ∫0 v ( t ) dt = ((T - βT) * VS + αT * E1 )
T
T
Vmoy = VS = ((1 - β) * VS + α * E1 )
(1)
1
ILmoy =
T
T
∫0 iL (t ) dt =
(
1
βT) * Iα '* 1
2
T
)
E -E

ILmoy = IS= β *  1 2 * αT  * 1
 L
 2
(2)
En ordonnant l’équation (1) on obtient :
α
E2 = E 1
β
ou encore
αE1
β=
E2
On peut remarquer que E2 > αE1
avec l’équation (2) et l’expression de β, en ordonnant
nous obtenons :
E2 =
E1
2L
1+ 2
I Lmoy
α T E1
Contrairement au cas précédent, E2 dépend de ILmoy.
Nous pouvons même observer que pour
ILmoy = 0 la tension de sortie vaut E1 quelle que soit la
valeur de α.
A circuit ouvert, la sortie n’est plus commandée2.
On peut compléter les courbes E2 = f(ILmoy),
ébauchées au paragraphe précédent.
VS
α=1
E
α = 0,75
α = 0,5
α = 0,25
DI
α=0
0
DNI
ILSM=
IS
ET
8L
c) Considérations pratiques :
Courant moyen dans la charge
Le modèle précédent ne permet pas de calculer le
courant dans la charge, il faut qu’il soit donné.
2
On peut toujours ajouter au montage une résistance de
« saignée » qui empêche le courant d’être nul.
M. GARNERO
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1-Hacheurs
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Ceci vient du fait que la résistance interne de E2 a
été négligée (que qui permet de décrire l’évolution
du courant par des droites et non des
exponentielles). En admettant que cette résistance
soit faible et que l’ondulation de courant ∆IL
également, nous pourrions remplacer E2 par
i1
F, α
K
iK
vL
iL
E1
r
L
iD
D
E’2
v
électromagnétiques, vibrent et produisent des
bruits gênants).
Découplage de la source d’entrée
Le courant i1 est fortement haché, cela peut être un
inconvénient. Dans ce cas on place en amont du
hacheur (au plus près de l’interrupteur) un
condensateur qui servira de « tampon ». Comme il
doit avoir une forte capacité (et parfois une forte
tension) on a recours à une technologie
électrochimique. Cependant, sur les régimes
transitoires, ce type de condensateur ne réagit pas
très vite, aussi place-t-on en parallèle un
condensateur rapide (LCC) de plus faible capacité.
E2
i1
i’1
E1
C1
i1
C’1
Iα
I0
i’1
αT
0
t
T
E’2 = E2 + r ILmoy ce qui permet de calculer la valeur
moyenne du courant par :
I Lmoy =
αE1 − E 2
r
3° - Hacheur 2 quadrants
réversible en courant
Réalisation de l’interrupteur
Lorsqu’il n’est pas nécessaire que la borne négative
de la sortie soit reliée à la masse, il est préférable
que l’interrupteur lui, le soit, ainsi le schéma sera :
L
iL
i1
D
v
r
E’2
Le hacheur précédent ne permettait pas de faire
« remonter » de l’énergie depuis la sortie vers
l’entrée. Ceci à cause de la non réversibilité des
interrupteurs utilisés. En remplaçant K et D par des
cellules de commutation réversibles, le hacheur
permet d’avoir un courant de sortie positif ou
négatif.
E2
i1
K1
F, α
E1
D1
K
F, α
iK1
K2
M. GARNERO
vL
iL
iK2
Pour des applications basse tension et courants pas
trop élevés (30 V, 5 A) l’interrupteur pourra être un
MOS FET, pour des tensions et courants un peu plus
élevés (300 V, 20 A) on peut avoir recours à des
IGBT. Pour des puissances encore plus élevées
(1 500 V, 1 000 A) ce sont des thyristors ou des
GTO qui seront employés. Les fréquences employées
sont de l’ordre de 20 à 50 kHz pour les MOS ou les
IGBT, seulement 300 à 400 Hz pour les applications
de très forte puissance. Le choix de 20 kHZ comme
limite minimale permet de s’affranchir des nuisances
sonores ; notre oreille étant insensible aux
ultrasons. (ce sont les bobines qui par les effets
iD1
E1
L
iD2
v
E2
D2
L’interrupteur K2 est commandé de façon
complémentaire à K1 (K2 = K1 ). Si K1 et K2 étaient
commandés en même temps, ils mettraient la source
E1 en court circuit ce qui serait dangereux. Dans la
pratique, comme un composant est en général plus
rapide à la fermeture qu’à l’ouverture, on maintien un
léger temps mort de quelques micro secondes entre
l’arrêt de l’un et la mise en marche de l’autre.
1-Hacheurs
Page : 7
E
v
Imoy > 0
iL
t
I0
αT
0
T
2T
-αE
Imoy < 0
Le chronogramme de la tension v est strictement le
même que pour un hacheur série en conduction
continue. Par contre le chronogramme du courant
n’est plus limité à la partie positive. L’allure générale
est la même mais il peut être positif ou négatif, tant
en valeurs instantanées qu’en valeurs moyennes.
VS
E
α=1
α = 0,75
α = 0,5
DNI
α = 0,25
α=0
IS
0
La valeur de la tension de sortie s’obtient de la
même façon que pour le hacheur série.
E2 = α E1
De même, l’ondulation du courant IL est donnée par :
∆I = Iα - I0 =
(1 − α) E1
αT
L
4° - Hacheur 2 quadrants
réversible en tension
i1
D2
f, α
E1
K1
v
iK1
iL
iD4
D4
vL
iD2
E2
r
L
E’2
iK3
K3
Les interrupteurs sont commandés simultanément :
M. GARNERO
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1-Hacheurs
Page : 8
Le montage est abaisseur de tension (en valeur
absolue).
De t= 0 à t = αT ils sont fermés, le reste de la
période, ils sont ouverts.
Comme dans le cas du hacheur série, il faut
envisager deux cas :
- soit le débit est suffisant pour assurer un courant
iL qui ne s’annule pas avant la fin de la période. On
parle de Débit non interrompu dans la bobine
(DNI).
- Soit le débit n’est pas suffisant et le courant
s’interrompt avant la fin de la période. Dans ce cas,
celle-ci, se décompose en 3 phases et non en 2.
Déterminons l’allure de vL afin de calculer le courant
dans la bobine.
Dans la phase directe,
vL = E1 – E’2 = 2.(1 - α) E1
C’est une constante positive. Le courant croît
linéairement avec une pente
En notant I0 la valeur de iL à t = 0 le courant sera
régit par : iL = I0
a) Débit Non Interrompu dans la bobine
Iα = I0 +
vL
2(1 − α) E1
t
L
2(1 − α) E1
αT
L
vL = -E1 – E’2 = - 2 α E1
Dans la phase inverse
C’est une constante négative. Le courant décroît
Phase inverse : αT < t < T
K1 et K3 ouverts
mais iL ≠ 0, alors D2 et D4 passantes,
donc v = -E1
E2
+
A la fin de cette phase il atteint la valeur Iα
Phase directe : 0 < t < αT
K1 et K3 fermés
alors v = E1 > 0, et D2, D3 bloquées
vL
2(1 − α) E1
L
linéairement avec une pente
− 2α E 1
L
A la fin de cette phase il reprend la valeur I0
E2
E1
v
v
2(1-α)E
vL
Iα
iL
v
E1
0
αT
T
αT
0
t
-E1
∆I = Iα - I0 =
∆IM =
La loi des mailles donne par ailleurs :
v = vL + E’2
Comme α est réglable entre 0 et 1, la tension de
sortie devient réglable entre +E1 et -E1.
E1 T
2L
Les chronogrammes des divers courants dans le
montage s’obtiennent simplement (la loi des nœuds
en entrée donnant iL = i1 + iD
Iα
iL
I0
t
αT
0
La valeur moyenne de la tension aux bornes d’une
bobine étant toujours nulle en régime périodique, en
identifiant les résultats nous avons :
E2 = (2α
α-1) E1
2(1 − α) E1
αT
L
Elle est nulle lorsque α vaut 0 ou 1 et elle est
maximale lorsque α =0,5 ainsi :
1
(αT × E1 + (1 - α)T × ( − E1 ) = ( 2α − 1)E1
T
(vL)moy + E2 = 0 + E2
2T
Le courant dans la bobine fluctue entre I0 et Iα,
l’ondulation de courant vaut donc :
Calculons la valeur moyenne de v :
1 T
Vmoy = ∫0 v ( t )dt =
T
Vmoy =
T
-2αE
2T
Si nous calculons à nouveau la moyenne de v, en
considérant que la moyenne d’une somme est la
somme des moyennes et que la moyenne d’une
constante est égale à cette constante alors :
(v)moy = (vL + E2)moy = (vL)moy + (E2)moy
t
I0
I0
i1
T
Iα
I0
t
αT
0
T
-I0
-Iα
M. GARNERO
1-Hacheurs
Page : 9
Plus le courant d’utilisation IL est important plus Iα
et I0 augmentent, par contre l’écart ∆I, entre ces
deux valeurs reste constant.
On peut calculer facilement I0 et Iα en notant que
ILmoy = ½ (I0 + Iα) donc
I0 = ILmoy – ½ ∆IL et Iα = ILmoy + ½ ∆IL
Pour terminer ce paragraphe, il faut chercher la
limite de validité de ces équations. Nous sommes
dans le cas de débit non interrompu dans la bobine,
c’est à dire que la valeur minimale I0 doit être
positive.
Si Iα et I0 augmentent lorsque le courant d’utilisation
augmente, ils diminuent lorsque ce dernier diminue.
Le cas limite est obtenu lorsque I0 = 0 ( et Iα = ∆I)
Iα
iL
∆I
I0
Ilim
t
αT
0
T
Dans ce cas, ILmoy vaut donc ½ ∆I soit donc :
(1− α) E
αT
L
Ilim =
la plus grande valeur est obtenue lorsque α = 0,5 et
vaut :
Ilim max =
ET
4L
Nous pouvons tracer l’évolution de E’2 en fonction de
ILmoy (courbes paramétrées par α)
E’2
α=1
E1
DNI
α = 0,75
α = 0,5
DI
0
Ilim max=
ILmoy
ET
4L
α = 0,25
-E1
α=0
b) Débit Interrompu dans la bobine
Phase directe :
0 < t < αT
K fermé
si K1,K3 fermés, v = E1 > 0, donc D2, D4 bloquées
Phase inverse
αT < t < βT K1,K3 ouverts
mais iL ≠ 0, alors D2, D4 passantes, donc v = -E1
Repos:
βT < t < T K1,K3 ouverts D2, D4 bloquées
iL = 0 = cte , alors D bloquée et puisque iL = cte alors
vL = 0 et v = E2
M. GARNERO
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1-Hacheurs
Page : 10
v
E1
i1
E2
f, α
t
αT
0
βT
T
2T
v
iD1
iK1
E1
-E1
vL
Iα’
αT
0
βT
K4
t
iL
T
iK3
iD3
E’2
D4
iK2
E2
r
L
iD4
iK2
iD2
vL
iL
(E-VS)
K2
D2
D1
K1
K3
D3
2T
v
-VS
E1
t
Comme dans le cas précédent calculons les valeurs
moyennes :
αT
0
1
(αT × E1 + (β − α)T × (-E1) + (β - 1)T × E' 2 ) =
T
(αE1 + (β − α)(-E 1 ) + (β - 1)E' 2 ) = ((2α - β)E1 + (β - 1)E' 2 )
2T
T
Vmoy =
On peut compléter les courbes E2 = f(ILmoy),
ébauchées au paragraphe précédent.
E2 = (2α
α-1) E1
2(1-α)E
Iα
vL
iL
E’2
αT
0
DNI
t
I0
I0
α=1
E1
T
2T
-2αE
α = 0,75
α = 0,5
0
ILSM=
i1
ILmoy
Iα
ET
4L
I0
DI
t
α = 0,25
αT
0
T
-I0
-E1
α=0
-Iα
Pour ILmoy = 0, la tension de sortie vaut E1 quelle que
soit la valeur de α.
A circuit ouvert, la sortie n’est plus commandée
5° - Hacheur 4 quadrants
On prend le même schéma que le hacheur précédent
mais en rend les interrupteurs réversibles en
courant
Les chronogrammes ne changent pas, mais il n’y a
plus de zone de débit interrompu.
M. GARNERO
1-Hacheurs
Page : 11
6° - Hacheur parallèle (Boost)
vL
i1
D
iS
iD
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L
iC
f, α
E1
K
C
RCh
vS
iK
Le montage possède encore deux régimes de
fonctionnement suivant que le courant s’interrompt
ou non dans la bobine.
La période doit donc être décomposée en deux (ou
trois) phases successives :
Phase d’accumulation, 0 < t < αT l’interrupteur est
fermé, la tension v est nulle et la diode D bloquée.
C’est C qui assure le courant d’utilisation. La bobine
est soumise à vL = E
Phase active, αT < t < T (ou βT) l’interrupteur est
ouvert, le courant dans la bobine n’est pas nul, la
diode D est donc passante.
De ce fait, v = VS et vL = E - VS
Si l’énergie stockée dans la bobine lors de la
première phase n’est pas suffisante pour maintenir
le courant jusqu’à la fin de la période, il y a une
troisième phase dite phase de repos.
L’interrupteur est ouvert, la diode bloquée. Tous les
courants sont nuls à l’exception de iS qui vaut -iC
(c’est C qui assure à nouveau le courant)
E
Iα
vL
iL
I0
I0
αT
0
T
t
2T
(E -VS)
Pour obtenir la valeur de VS il suffit d’exprimer que
(vL)moy doit être nulle, ainsi :
αT*E = - (T -αT)*(E – VS)
Ce qui donne en ordonnant :
1
VS =
E
1− α
M. GARNERO
1-Hacheurs
Page : 12
f, α
i1
La tension de sortie est supérieure à la tension
d’entrée (elle tend même vers l’infini lorsque α tend
vers 1).
D
iL
K
E1
iD
C
iL
vL
L
Iα
iC
I0
iS
t
αT
0
iK
T
Iα
I0
t
αT
0
T
iD
Iα
iS
I0
αT
0
RCh
vS
t
T
Ainsi la période se décomposera en deux (ou trois)
phases successives :
Une phase d’accumulation, 0 < t < αT
durant laquelle l’interrupteur est fermé. La tension E
est appliquée à la bobine, vL = E. La diode est
bloquée (vD = -VS - E). Le condensateur assure le
courant d’utilisation.
Une phase de restitution, αT < t < T ( ou βT)
L’interrupteur est ouvert, mais iL n’est pas nul, ce
qui force la diode à conduire. La tension de sortie
est appliquée aux bornes de la bobine en inverse vL
Comme précédemment on peut tracer l’évolution de
= -VS
VS = f(IS),
Une phase de repos, βT < t <T
peut avoir lieu si la charge est trop faible. Dans ce
cas c’est à nouveau C qui fournit le courant de sortie.
VS
α = 0,75
4E
+
vD
-
+
vK
-
α = 0,67
3E
vS
α = 0,5
2E
DI
DNI
α=0
E
IS
0
ILSM=
E
Iα
vL
iL
ET
8L
Pour le DI la tension de sortie tend vers l’infini
quelle que soit la valeur de α lorsque IS tend vers
zéro. Une étude détaillée montre que VS se met sous
la forme :
 α 2T E 

VS = E 1 +
2 L I S 

L’étude de la limite DI / DNI, fait apparaître une
valeur ILSM identique à la précédente.
7° - Hacheur à accumulation
inductive (Buck &Boost)
Nous retrouvons encore les mêmes éléments. A
noter cependant l’inversion de la polarité de VS.
Outre le fait de générer une tension négative à
partir d’une tension positive, ce montage préfigure
le montage Flyback qui en est la version « isolée ».
Comme précédemment, il y aura deux régimes de
fonctionnement suivant que le courant s’interrompt
ou non dans la bobine.
M. GARNERO
vS
vL
vL
I0
t
αT
0
T
2T
-VS
Pour obtenir la valeur de VS exprimons que (vL)moy
doit être nulle, ainsi :
αT*E = - (T -αT)*(–VS)
Ce qui donne en ordonnant :
VS =
α
E
1− α
La tension de sortie est inférieure à la tension
d’entrée lorsque α < 0,5 et elle est supérieure dans
le cas contraire3
Les chronogrammes des courants en DNI sont
donnés ci-dessous.
Comme pour les autres montages on peut tracer
l’évolution de VS = f(IS),
3
Elle tend même vers l’infini lorsque α tend vers 1.
1-Hacheurs
Page : 13
iK
Iα
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On observe là encore une tension qui tend vers
l’infini à circuit ouvert (IS =0), d’où l’utilisation d’une
éventuelle « résistance de saignée ».
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On peut, avec ce montage réaliser une alimentation
symétrique (split supply) à partir d’une alimentation
simple : (avec α = 0,5)
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I0
t
αT
0
T
iD
Iα
iS
I0
αT
0
t
T
iC
Iα-IS
t
αT
0
T
-IS
VS
α = 0,66
2E
α = 0,60
α = 0,5
E
α = 0,33
DI
α=0
0
ILSM=
DNI
IS
ET
8L
En DI, la tension de sortie s’écrit :
 α 2T E 

VS = E 
 2 L IS 
vL
E
Iα’
iL
t
αT
0
βT
T
2T
-VS
+VCC
Q
-VCC
D
C
E
L
0V
M. GARNERO
1-Hacheurs
Page : 14
Bibliographie
Un ouvrage qui fait référence dans le domaine :
Collection Technologies
Alimentations à découpage
Convertisseurs à résonance
JP FERRIEUX
et
F FOREST
MASSON
Quelques adresses Internet concernant les
alimentations à découpage :
En « butinant » parmi ces adresses, vous ne
manquerez pas de trouver d’autres liens utiles.
Si vous désirez obtenir une version électronique de
cette liste, n’hésitez pas à me joindre, je vous la
transmettrai en retour :
http://e-mecatronique.bretagne.ens-cachan.fr/course/view.php?id=35
http://astroccd.com/terre/audine/cisup1.htm
http://intra3.crdp-poitiers.cndp.fr/bde/exos/99COU004/fic_alim/part1.htm
http://www.cie-france.com/cie1909.html
http://www.darwind.com/index.htm
http://www-leg.ensieg.inpg.fr/them_ep01.html
http://www.interlinx.qc.ca/~aboivin/bca3.html
http://www.bmen.com/ref/meanwell/pd45schm.htm
http://perso.clubinternet.fr/lecab/depannage/index.html
http://ourworld.compuserve.com/homepages/jmichelet/alimpelt.htm
http://artic.ac-besancon.fr/Sciences_Physiques/presentations/convertisseur_fly-back/fly-back.htm
http://www.eudil.fr/forumsc/forumsc.htm
http://perso.cybercable.fr/tophe/tvht.html
http://www.electron.cndp.fr/documents/Ressources/Contributions/alimdec/mod_vorp.pdf
http://www.users.skynet.be/copperbenelux/electric5.htm
M. GARNERO
1-Hacheurs
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