Hacheur - Tranquille Informatique

Hacheur d'ATX
Analyse du schéma, c'est parti et on attache sa ceinture :
ça décoiffe !!!
Tout à gauche nous reconnaissons l'alim ATX qui fournit la tension continue de12V.
Ensuite nous repérons le transistor unijonction 2N2646. La base B1 est au 0V et la
résistance de
470Ω-1/4W porte sa base B2 à 12V. Rien ne circule dans la résistance qui ne dissipe rien, c'est
pourquoi 1/4W est largement suffisant.
Tout à côté il y a un condensateur à film plastique de 0,33 à 0,47µF, ce n'est pas critique,
que l'on charge à travers la résistance de 100kΩ. Au début de la charge du condo, la tension à
ses bornes est nulle et la résistance encaisse la totalité des 12V. La puissance à dissiper à ce
moment là est 122/105= 1,44 mW. Au fur et à mesure que la tension monte aux bornes du condo
la puissance dissipée par la résistance va diminuer ; ¼ W (voire même 1/8W) est donc
largement suffisant.
La tension aux bornes du condo va s'élever progressivement et lorsqu'elle atteindra 6 à
7,2V (cette tension est une proportion η de la tension présente entre les bases B1 et B2, et ne
dépend que du type de transistor) à ce moment là le transistor entre brutalement en conduction
et décharge rapidement le condo.
Jusquà 0V ? Que nenni : jusqu'à 1V ou 1,2V c'est-à-dire un dixième environ de la tension
interbase.
Le courant fournit par la résistance de 100k est insuffisante pour entretenir la conduction du
transistor et il retournera à l'état bloqué. Du coup le condo repartira pour une nouveau cycle de
charge.
En résumé : la tension aux bornes du condo s'élève progressivement avant de chuter très
rapidement, avant de recommencer de se charger. Nous avons là un signal en dents de scie à
flancs pas tout à fait rectilignes puisque ce sont les courbes exponentielles de charge/décharge
du condensateur. Ni la fréquence du phénomène, ni la forme approximative des dents de scie ne
sont critiques pour l'application qui nous intéresse.
Sur le schéma, un peu plus à droite nous avons une pont diviseur composé d'une
résistance de 200Ω, un potentiomètre de 350Ω et une résistance de 50Ω en série entre le 0V et
le 12V. la résistance équivalente 600Ω dissipera environ 240 mW. Chacun de ces trois
composants dissipera une fraction de cette puissance, fraction proportionnelle à leur valeur
ohmique. La classe ¼ W sera donc largement suffisante.
De bas en haut : la tension aux bornes de la 50Ω sera d'environ 12 x 50 / 600 = 1 V
environ ; celle aux bornes du potard : 12 x 350 / 600 = 7 V. la tension du curseur du potard
pourra donc varier entre 1 et 8 V, c'est à dire sur toute l'amplitude des dents de scies générées
précédemment.
Le transistor 2N2907, ou PNP équivalent, "compare" justement la tension présente aux
bornes du condo à la tension de consigne fixée par le curseur du potentiomètre : ces deux
tensions sont présentées respectivement sur la base et sur l'émetteur du transistor, ces deux
électrodes pouvant, pour l'occasion, être considérées comme les entrées de ce comparateur.
Le transistor sera passant lorsque la tension aux bornes du condo restera inférieure à la tension
de consigne. Ainsi, en augmentant la tension de consigne par la manœuvre du potard, le
transistor sera bloqué de plus en plus longtemps au cours du cycle de charge/décharge du
condo.
La résistance de 47kΩ dans la base du 2907 permet d'éviter qu'un trop grand courant émetteurbase n'aille perturber le fonctionnement du générateur de dents de scie. En effet, dans le cas
extrême où le curseur serait à 8 V et le condo à 1 V, il circulerait dans la jonction un courant de (8
- 1 – 0,6) / 47 000 = 136 µA, tout à fait inoffensif.
En temps normal le courant moyen sera de 70 µA ce qui se traduira par un courant collecteur
d'environ (x100) 7 mA. Ce courant qui parcourt également la moitié haute du pont (la résistance
de 200Ω et une partie du potard) sera relativement faible par rapport au courant qui y circule en
permanence et ne pourra modifier sensiblement la tension du curseur. C'est ce qui explique le
nouveau choix des valeurs plutôt faibles des composants du pont
Tout à fait à droite du schéma nous avons un authentique montage en Darlington
constitué du transistor ballast 2N3055 piloté par un transistor 2N1711 (ou NPN équivalent). Ce
groupe est polarisé "passant" par la résistance de 470Ω 1/2W. Il faut que le 3055 délivre jusqu'à
4 ampères ; son gain en courant (environ10) associé à celui du pilote 1711 (100 environ) permet
de le commander avec 4 / (10 x 100) = 4 mA.
En supposant que le fil chaud présentera à ses bornes une tension de 8V, il resterait 4V pour la
résistance de polarisation et les deux jonctions émetteur/base des deux transistors. Chacune des
jonctions utilisant 0,6V , il reste royalement 2,8V aux bornes de la résistance de polarisation.
Dans ces conditions celle-ci délivrera
2,8 / 470 = 5,9 mA. Comme il n'est besoin que de 4 mA, nous avons donc une petite marge.
Cete résistance traversée par un tel courant, ou soumise à un telle tension, devra être capable
de dissiper :
2,82 / 470 = 17 mW environ. En cas de coup dur, c'est à dire si le fil chaud "n'absorbe" que 1 ou 2
volts sous 4 A, la résistance encaisserait 12 –2 – 0,6 – 0,6 =8,8V. Elle devra alors dissiper 8,82 /
470 = 165 mW environ et jusqu'à près de 250mW en cas de court-jus franc. La classe ½ W ou
1W est tout à fait recommandée.
Et le 3055 dans ce cas là ? et bin il aurait directement 12V et 4,5A. En théorie la résistance
autoriserait (12 –0,6 – 0,6) / 470 = 23 mA dans la base du 1711 pilote, ce qui se traduirait
par…23 A dans le court-circuit !!! Heureusement l'ATX aura limité à 4,5 !!! Il n'empêche que le
3055 dissipera 12 x 4,5 = 54 W. Autant qu'un fer à souder. Mieux vaut donc prévoir un fusible de
3 A dans la ligne du 12V.
De temps à autre le courant de polarisation du Darlington est dérivé à la masse par un
deuxième transistor 2N1711 de "commande". Dans ces instants là le Darlington est bloqué et
n'alimente pas le fil chaud, il ne dissipe alors rien. Ce transistor 1711 de commande reçoit sur sa
base le résultat de la comparaison entre dents de scie et tension de consigne, c'est à dire un
signal tout ou rien , des créneaux de fréquence égale à celle de charge/décharge du condo et de
rapport cyclique fixé par la tension de consigne.
Pour dériver à la masse un courant maximal de 23 ma le 1711 de commande aura besoin d'un
courant base de 0,23 ma, ce que lui procurera sans peine le comparateur.
Si on excepte le cas du transistor unijonction, au fonctionnement particulier, seul le
comparateur travaille d'extrême justesse en amplificateur proportionnel. La montée en tension du
condo est assez rapide si bien que, de comparateur en transistor de commande puis en
transistor pilote, l'amplification est telle que le signal reçu par le ballast est assimilable en
créneaux. Fonctionnant ainsi en bloqué saturé le ballast hache littéralement la source de courant
continue et ne dissipe de l'énergie que si le fil chaud n'utilise pas la quasi totalité des 12V (il faut
réserver au ballast 1,2 à 1,5 V pour son bon fonctionnment). C'est le cas lors d'utilisation de fil
chaud trop court ou trop peu résistant.
Je crois me souvenir qu'il existe une application du 555 qui donne directement un signal
rectangulaire de rapport cyclique variable au moyen d'un potard et qui pourrait remplacer à la fois
l'unijonction et le comparateur. A suivre éventuellement.