ALIMENTATIONS STABILISEES

BTS
ALIMENTATIONS STABILISEES
O.DEHAUPAS
1
1. CHOIX D’UNE ALIMENTATION A COURANT CONTINU :...................... 2
2. SCHEMA D’ALIMENTATIONS STABILISEES : ........................................... 2
2.1. SCHEMA FONCTIONNEL :................................................................................... 2
2.2. ALIMENTATION SIMPLE : .................................................................................. 3
2.3. ALIMENTATION DOUBLE : ................................................................................. 3
2.4. ALIMENTATION VARIABLE : .............................................................................. 3
3. METHODE POUR DIMENSIONNER LES CONSTITUANTS :.................... 4
4. CHOIX DES CONSTITUANTS DANS LE CAS D’UNE ALIMENTATION
SIMPLE : ............................................................................................................... 4
4.1. LE REGULATEUR :.............................................................................................. 4
4.2. LE CONDENSATEUR DE FILTRAGE : .................................................................... 5
4.3.DETERMINATION DU COURANT SECONDAIRE I2 (APPROXIMATION ) :.................. 7
4.4. CHOIX DU TRANSFORMATEUR : ......................................................................... 7
4.5. CHOIX DES DIODES : .......................................................................................... 8
4.6. LE DISSIPATEUR THERMIQUE : ........................................................................... 8
5. CONCLUSION : .................................................................................................... 9
6. EXEMPLE : ALIMENTATION ± 12 V, 1 A :.................................................... 9
7. .BIBLIOGRAPHIE : ........................................................................................... 11
8. ANNEXES : .......................................................................................................... 12

1. Choix d’une alimentation à courant continu :
Il faut définir le besoin ( cahier des charges ) :
•Tensions de sorties
•Courants de sorties
•Encombrement
•Tension d’alimentation ( batterie, réseau EDF )
•Coûts
Généralement il nous faut choisir entre 3 types d’alimentation :
Alimentation à découpage
Alimentation linéaire
« transistor ballast »
Alimentation linéaire
« stabilisée »
Toutes valeurs de tension et courant Faible puissance massique a partir du réseau EDF
Pollution de l’environnement
(électromagnétique)
mauvais rendement Faible puissance
<35 w
Bon rendement Principale application :
Laboratoire de mesure
Tension
≤
24 V
Courant
≤
5 A
Minimum de composants
Facile a faire et peu onéreux
Faible rendement
Critère économique : . La faire soi - même ( temps passé, coûts des composants )
. L’acheter toute faite ( marque Lambda-Coutant ,etc...) 98 % des cas.
2. Schéma d’alimentations stabilisées :
2.1. Schéma fonctionnel :
Transformateur Diodes Condensateur Régulateur
Réflexion d’Hubert Rébasc : Pour monter à cheval sur une bicyclette sans tomber , il faut être un excellent dresseur.
2
Abaisser la
tension . Isoler
galvaniquement
Annuler la
composante
négative
Lisser
la tension
Eliminer
l’ondulation
de la tension
EDF
230 V
Tension
continu
constante
t
t t
v2vcVs

2.2. Alimentation simple :
2.3. alimentation double :
2.4. alimentation variable :
Vs = k .vc
Réflexion d’Hubert Rébasc : Quand on est sur la corde raide , on s’aperçoit que la vie tient à un fil.
3
+
Is
vc
VF
v2
EDF
230 V CC1C2Vs
vR
+
Is
vcf
VF
v2
EDF
230 V Cf
Vs
C1
C2
vc
LM317
+
+Vs
Is+
vc
CC1C2
C2
C1
+
C
-Vs
EDF
230 V
78.......
79.......
Is-
Is+ - Is-

3. Méthode pour dimensionner les constituants :
3.1. méthode « générale » :
•On choisi le régulateur
•On choisi une valeur de tension de sortie du transformateur ou une valeur d’ondulation de la
tension aux bornes du condensateur
•On détermine les angles limites de conduction des diodes et on choisi le condensateur
•On calcul le courant efficace du secondaire du transformateur
•On choisi le transformateur
•On choisi les diodes
•On choisi le dissipateur thermique
3.2. Méthode « graphique » :
•On choisi le régulateur
•On s’impose un coefficient A=10 correspondant au minimum de puissance apparente du
transformateur.
•Par lecture des graphes, on détermine les valeurs de l’ondulation ,des courants, des angle limites
de conduction des diodes, de la puissance apparente du transformateur.
•On choisi le condensateur de filtrage.
•On choisi le transformateur
•On choisi les diodes
•On choisi le dissipateur thermique
4. Choix des constituants dans le cas d’une alimentation simple :
4.1. Le régulateur :
Critères de choix : . Tension de sortie
. Courant de sortie
On relève sur la documentation technique la valeur de Vin min et Vin max
C1 = Condensateur de découplage, nécessaire si le régulateur est éloigné de plus de 10 cm du
condensateur de filtrage. Pour sa valeur se référer aux doc. Constructeur. Condensateur céramique,
plastique ou encore au tantale.
0,1 µF
≤
C1
≤
0,22 µF
C2 = Condensateur servant a enlever les ondulations résiduelles ( très faibles en sortie du régulateur)
et sert aussi de réservoir d’énergie. Condensateur au Tantale de préférence . Valeur précisée dans les
doc. Techniques.
1 µF
≤
. C2
≤
10 µF
D1 = Protège contre les courants négatifs, par exemple court-circuit en entrée du régulateur.
D2 = Protège contre les tensions inverses. ( cas d’une alimentation double ).
4
Vs
t
t
Vs
V
out
78.....
C1 C2
D2
D1
Is
Vin
Ib
Iin
Is = Iin + Ib
Vs
Vin

Un régulateur a une protection interne en température : Tj ⇒ Is = 0
série 78..... Régulateur positif
79.... Régulateur négatif
LM 317 Régulateur variable
On considérera par la suite que le courant de polarisation Ib ( ≈ 1 mA ) est négligeable devant le
courant de sortie Is
4.2. Le condensateur de filtrage :
Rappel : Un condensateur se choisi en fonction de :- Sa capacité
- La tension maximum a ses bornes
- Le courant efficace le « traversant »
•Le condensateur de filtrage est généralement électrolytique et de forte valeur.
La valeur d’une capacité électrolytique a une tolérance de -20% ; +80 %
4.2.1. Calcul de l’ondulation ( méthode approchée) :
Hypothèses simplificatrices : • Régulateur parfait (Ib = 0 )
•Décharge linéaire sur une période
•Charge instantanée
•Courant dans la charge Is constant
V2 = Tension secondaire du
transformateur.
VF = Tension de seuil
des diodes.
k = nombre de diodes
conduisant ensemble.
F = Fréquence,
généralement 100 Hz.
I = Courant de décharge
supposé égal à Is
Vmax = V2 .
2
- k . VF
< Vin max ( régulateur )
Vmin > Vin min ( régulateur )
ic = C
dVc
dt
⇒ Ic = C.
∆U
T
⇒ C =
I T
U
I
U F
.
.∆ ∆
=
4.2.2. Calcul du courant dans le condensateur (approximation) :
On réduit nos hypothèses : - Diode parfaite
- Courant Is constant
- Condensateur parfait
Réflexion d’Hubert Rébasc : Quand la mer est d’huile , c’est l’heure des pécheurs de sardines
5
ic
vc
+
t
vc
id
Is
vc
ic
C
v2
VF
T
∆U