tp : alimentation lineaire - Sn-Bretagne

TP : ALIMENTATION LINEAIRE
LYCEE LA FAYETTE 1/13
TP : ALIMENTATION LINEAIRE
Une alimentation linéaire permet d’obtenir à partir du 230V~ du secteur EDF une tension
continue de valeur réglable, par exemple +5 V.
La fonction « Alimentation linéaire » est composée de quatre fonctions secondaires comme le
montre le schéma ci-dessous. Au cours de ce TP, nous allons étudier ces quatre fonctions
secondaires et valider l’ensemble permettant de réaliser une alimentation linéaire.
I. ETUDE THEORIQUE DE L’ADAPTATION EN TENSION
L’adaptation en tension du 230V~ est réalisée par un transformateur. La structure qui réalise
cette fonction est la suivante.
- La tension VE se trouve au primaire du transformateur.
- La tension VS se situe au secondaire du transformateur.
La résistance RU représente la charge sur laquelle débite la tension VS du transformateur.
Elle correspond à la résistance d’entrée du circuit électronique alimenté par VS.
Un transformateur est caractérisé par le constructeur par deux valeurs :
- La puissance apparente de sortie qu’il peut fournir : en VA (Volts – Ampères)
- La valeur efficace de la tension de sortie qu’il fournit en fonction de la valeur
efficace de la tension d’entrée.
- Le rapport de transformation m = VSEFF/VEEFF
Alimentation linéaire
Adaptation en
tension par
transformateur
Redressement
Filtrage
EDF 230 V~
Tension continue stabilisée
Régulation
IS

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Question I.1. On souhaite obtenir au secondaire du transformateur une tension VS
d’amplitude environ égale à 12 V. Calculer la valeur efficace que devra fournir le
transformateur au secondaire.
VSEFF = 10/racine(2) = 8,5 V.
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Question I.2. Sur le site de radiospares, on trouve des transformateurs ayant les
caractéristiques suivantes. Lesquels peuvent a priori convenir à nos besoins ?
 Secondaire : 6V ; P = 2,5 VA  Secondaire : 6V ; P = 5 VA
 Secondaire : 9V ; P = 2,5 VA  Secondaire : 9V ; P = 5 VA
Question I.3. Exprimer la puissance apparente en sortie du transformateur en fonction du
courant ISEFF et de la tension VSEFF.
PS = VSEFF*ISEFF
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Question I.4. On souhaite que l’alimentation linéaire puisse fournir un courant continu de
500mA. Calculer la puissance apparente théorique que devra fournir le transformateur (on
prendra comme tension efficace au secondaire celle correspondant aux transformateurs
trouvés à la question I.2).
On considère que l’intensité que doit délivrer le transformateur est égale à l’intensité délivrée
en sortie de l’alimentation.
PS = 9*0,5 = 4,5 VA.
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Question I.5. Quel transformateur allez-vous finalement choisir parmi ceux proposés ci-
dessous ?
 Secondaire : 6V ; P = 2,5 VA  Secondaire : 6V ; P = 5 VA
 Secondaire : 9V ; P = 2,5 VA  Secondaire : 9V ; P = 5 VA
Question I.6. La tension régulée en sortie de l’alimentation linéaire est de 5V. En tenant
compte de la puissance apparente que peut fournir le transformateur choisi, calculer l’intensité
maximale que pourra débiter théoriquement l’alimentation.
IMAX = 5/5 = 1A.
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Question I.7. En tenant compte du transformateur que vous avez choisi, compléter le
chronogramme ci-dessous en précisant l’amplitude de la tension au secondaire.
Question I.8. Calculer le rapport de transformation (m) de ce transformateur.
M = 12,7/325 = 9/230 = 0,4.
II. LE REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE
La structure qui réalise le redressement double alternance de la tension VS en sortie du
transformateur est la suivante :
La résistance RU représente la charge sur laquelle débite la tension VF. Elle correspond à la
résistance d’entrée du circuit électronique alimenté par VF.
Dans la suite du TP, le GBF ne pouvant délivrer que 250 mW (10Vcc sous 50 Ω) nous
utiliserons une résistance de charge RU = 1 kΩ afin de limiter la puissance en sortie du
GBF.
VEDF
t (ms)
325
-325
VS
20
40
12,7

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Question II.1. Réaliser sur votre poste de travail le schéma ci-dessus. Vous prendrez :
- RU = 1 kΩ ;
- VS : Signal sinusoïdal issu du GBF d’amplitude 10 V et de fréquence 50 Hz.
Question II.2. Visualiser le signal VF à l’oscilloscope et compléter le chronogramme ci-
dessous (vous utiliserez la touche MATH de l’oscilloscope pour visualiser VF = CH1-CH2).
Quelle est l’amplitude de VF ?
III. L’ENSEMBLE REDRESSEMENT – FILTRAGE
La structure qui réalise le redressement double alternance ainsi que le filtrage de la tension VS
en sortie du transformateur est la suivante :
La résistance RU représente la charge sur laquelle débite la tension VF. Elle correspond à la
résistance d’entrée du circuit électronique alimenté par VF.
VS (V)
t (ms)
VF (V)
20
10
-10
10
-10
t (ms)
40
8,6V
IS

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Question III.1. Compléter votre câblage en ajoutant le condensateur C1 et l’ampèremètre en
sortie du GBF en mode AC. La tension VS et la résistance RU ne changent pas.
Vous prendrez C1 = 22 µF et RU = 1 kΩ. Attention : C1 est polarisé !
Question III.2. Visualiser à l’oscilloscope la ddp VF afin de compléter le chronogramme ci-
dessous :
Question III.3. Effectuer les mesures nécessaires afin de compléter le tableau ci-dessous (PS
est la puissance fournie par le GBF – vous la calculerez à partir de VSEFF et ISEFF).
C1
Ondulation de VF
IS (efficace)
PS
22 µF
2 V
11,9 mA
84 mW
47 µF
0,8 V
12,5 mA
88,4 mW
100 µF
0,6 V
12,7 mA
89,9 mW
VS (V)
t (ms)
20
10
-10
10
t (ms)
40
VF (V) avec C1 = 22 µF