alimentations

Lycée Rouvière / ALIMENTATIONS - 1/12 - B. Coffy
ALIMENTATIONS LINEAIRES
1-Définition
Conversion d’une énergie sinusoïdale en continue. En général nous transformons le signal
délivré par le secteur en tensions continues afin d’alimenter en énergie des composants
électroniques.
Exemple d’une alimentation régulée 12V/0,8A :
2-Dimentionnement des composants électroniques d’une alimentation
2-1 Transformateur
- Symbole
- Rappel de physique
Rapport de transformation idéal :
P
s
P
sN
N
U
U
.
Puissance apparente (VA) : Sapparente (VA) = Vsecondaire eff.(V).Imax. second. eff. (A).
- Définitions de tensions à connaître
Tension en charge ou tension continue de sortie aux bornes du condensateur de filtrage lorsque le
transfo débite un courant maximal : Ven charge =
2
.Vsecondaire eff..
Tension à vide de sortie aux bornes du condensateur de filtrage lorsque le transfo débite un courant
très faible ou nul : Và vide # 1,6.Vsecondaire eff..
Figure 1-1

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- Calcul des pertes
Le rendement d’un transformateur dépend de sa puissance et des paramètres choisis.
S secondaire(VA)
5
10
25
50
100
250
500
Rendement(%)
60
70
80
85
90
91
92
Nous obtenons :
.
endement
secondaire
primaire R.100S
(VA)S 
Pprimaire(W) = Sprimaire.cos () avec cos () compris entre 0,7 et 0,8.
Remarque : à l’aide des formules ci-dessus, nous pouvons dimensionner un fusible de protection mis
au primaire du transformateur.
- Technologie
Sur un circuit magnétique fermé, nous bobinons un enroulement primaire, alimenté en alternatif. C’est
le bobinage magnétisant. Puis nous enroulons le secondaire sur le primaire, aux bornes duquel
apparaît une tension alternative. Cet enroulement est traversé par le flux magnétique créé par le
primaire.
La fabrication d’un transformateur nécessite la découpe de tôles magnétiques, il existe de très
nombreux modèles de découpe. Exemple circuits coupés en C :
Le bobinage est réalisé avec du fil de cuivre émaillé il assure un excellent isolement entre les spires.
Entre les couches, il est souvent nécessaire de placer une feuille de papier cristal, Kraft ou film
plastique. Enfin, entre le bobinage et le circuit magnétique, l’isolement est assuré par la carcasse sur
laquelle les enroulements sont bobinés. Elle est généralement moulée en Nylon chargé de fibres de
verre.
2-2 Diodes de redressement ou ponts redresseurs
- Symbole
Pont redresseur :
Diode :
Figure 2-1

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- Rappel de physique
Caractéristique d’une diode :
- Caractéristiques directes
IF(AV) max. (A) intensité directe moyenne maximale.
IFSM max. (A) intensité directe de surcharge.
VF max. (V) tension directe maximal crête.
- Caractéristiques inverses
VR max. (V) tension inverse maximale crête.
- Commutation
trr (s) temps de recouvrement inverse.
- Détermination des caractéristiques de la diode de redressement ou du pont redresseur
 Redressement simple alternance
Remarque : la valeur du courant de sortie (Ialimentation. max. (A)) doit être inférieure ou égale à celle
fournie au secondaire du transformateur Imax. second. eff. (A).
Choix de la diode de redressement :
IF(AV) max. (A)  Ialim. max. (A).
Vinverse (V) = 2.
2
.Vsecondaire eff. (V)  VR max. (V)  Vinverse (V).
Vinverse
Ialim. max.
+
Vsecondaire
Figure 2-2

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.44I (A) I max. alim.
crête
 IFSM max. (A)  Icrête (A).
Remarque :  (%) facteur d’ondulation, il détermine la qualité du filtrage, le choix du modèle de la
diode interviendra après le calcul de la valeur du condensateur électrochimique. Notons que les
constructeurs de diodes de redressements donnent des valeurs de IFSM max. (A)  10.IF(AV) max. (A).
 Redressement double alternance
Remarque : la valeur du courant de sortie (Ialimentation. max. (A)) doit être inférieure ou égale à celle
fournie au secondaire du transformateur Imax. second. eff. (A).
Choix du pont redresseur :
IF(AV) max. (A)  Ialim. max. (A).
La tension inverse se répartit entre les deux diodes non passantes du redresseur.
Vinverse (V) =
2
.Vsecondaire eff.(V)  VR max. (V)  Vinverse (V).
.22I (A) I max. alim.
crête
 IFSM max. (A)  Icrête (A).
Remarque :  (%) facteur d’ondulation, il détermine la qualité du filtrage, le choix du modèle du pont
interviendra après le calcul de la valeur du condensateur électrochimique. Notons que les
constructeurs de ponts redresseurs donnent des valeurs de IFSM max. (A)  10.IF(AV) max. (A).
- Calcul des pertes
Pour les redresseurs de puissance, les temps de recouvrement direct et surtout inverse trr
occasionnent des pertes importantes. Afin de diminuer l’influence des pertes sur le circuit, nous
choisirons des redresseurs qui ont un temps trr le plus faible possible.
- Technologie
La diode est constituée par un cristal semi-conducteur, c’est à dire que sa résistivité() se classe entre
celle des conducteurs( quelques .cm) et celle des isolants( 108 à 1017 .cm) à une température
ordinaire. Elle est conçue à partir d’une jonction P-N (pastille de silicium N dopée P superficiellement).
L’intensité directe de surcharge maximale IFSM dépend de la surface de la pastille de silicium et la
tension inverse maximale VR max. est déterminée par la résistivité de la plaquette de silicium utilisée.
2-3 Condensateur de filtrage
- Symbole
Ialim. max.
Vsecondaire
+
Vinverse
Vinverse
+
ou
unité :Farad

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- Rappel de physique
Calcul d’une Capacité :
e.S.8,85.10
C(F) -12 0
avec S(m2) surface armarures en regard, 0
constante diélectrique, épaisseur du diélectrique(m).
Energie emmagasinée :
2
C.U
W(J) 2
avec C(F), U(V).
Capacités en parallèle : Ctotale = C1 + C2+ …+Cn.
- Qualité du filtrage
La tension continue est obtenue par le redressement et le filtrage d’un signal alternatif, il reste en
sortie une ondulation résiduelle qui se superpose à cette tension.
Exemple d’un redresement double alternance :
Nous définissons le facteur d’ondulation (%) comme la caractéristique qui permet d’évaluer la qualité
de la tension continue aux bornes du condensateur.
continue
ondulation
V
100.V
(%)
avec Vondulation =  Vcontinue.
La tension d’ondulation s’exprime en valeur crête à crête.
Le tableau ci-dessous détermine le rapport entre le facteur d’ondulation et la qualitédu filtrage :
Facteur
d’ondulation(%)
Qualité du
filtrage
Excellent
Très bon
Bon
Moyen
Médiocre
- Valeur d’un condensateur de filtrage
 Redressement simple alternance
.V
2.I
C(F) continue
max. alim.
.
Vc
Figure 2-3
10
5
2
1
0,5
0,2
0,1