Dimensionnement et mise en oeuvre d`un hacheur survolteur

APPLICATION NOTE
p09AB06
Dimensionnement d’un hacheur survolteur
Année 2009 – 2010
Client : Christophe PASQUIER
Tuteur technique : Christophe PASQUIER
Tuteur industriel : Xavier CLAVAUD
Auteur : Kamel EL MELOUANI

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SOMMAIRE
INTRODUCTION ............................................................................................................................................................ 5
1. LE HACHEUR SURVOLTEUR .................................................................................................................................. 6
2. DIMENSIONNEMENT DES COMPOSANTS ......................................................................................................... 10
2.1. DIMENSIONNEMENT DE L’INDUCTANCE ................................................................................................... 10
2.1.1. CALCUL DE L’INDUCTANCE................................................................................................................. 10
2.1.2. CHOIX DU TORE .................................................................................................................................. 11
2.1.3. CALCUL DU NOMBRE DE TOURS ........................................................................................................ 11
2.2. DIMENSIONNEMENT DU CONDENSATEUR DE SORTIE ............................................................................. 12
2.2.1. CALCUL DE LA CAPACITE .................................................................................................................... 12
2.2.2. CHOIX DU CONDENSATEUR ............................................................................................................... 12
2.3. CHOIX DES SEMI-CONDUCTEURS .............................................................................................................. 12
2.3.1. CHOIX DE LA DIODE............................................................................................................................ 12
2.3.2. CHOIX DU MOSFET ............................................................................................................................. 13
2.3.3. DRIVER ................................................................................................................................................ 13
2.3.4. OPTOCOUPLEUR ................................................................................................................................. 13
3. TESTS DE LA CARTE HACHEUR SURVOLTEUR .................................................................................................... 15
3.1. TEST DES TENSIONS D’ENTREE ET DE SORTIE ........................................................................................... 15
3.2. TEST DES SIGNAUX ..................................................................................................................................... 16
3.2.1. TEST DE LA COMMANDE .................................................................................................................... 16
3.2.2. TEST DE LA TENSION DRAIN-SOURCE ................................................................................................ 16
3.2.3. TEST DE LA TENSION DIODE ............................................................................................................... 17
3.2.4. TEST DU COURANT DANS L’INDUCTANCE ......................................................................................... 17
CONCLUSION .............................................................................................................................................................. 18
ANNEXES ............................................................................................................................. Erreur ! Signet non défini.

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TABLE DES MATIERES
Figure 1 : Schéma du hacheur survolteur ..................................................................................................................... 6
Figure 2 : Phases de fonctionnement du hacheur survolteur ...................................................................................... 7
Figure 3 : Prototype réalisé ........................................................................................................................................ 15
Figure 4 : Copie écran visualisation des tensions à l’oscilloscope .............................................................................. 16
Figure 5 : Copie écran visualisation des tensions à l’oscilloscope .............................................................................. 16
Figure 6 : Extrait de la norme UTE C93-703 (1) ................................................................... Erreur ! Signet non défini.
Figure 7 : Extrait de la norme UTE C93-703 (2) ................................................................... Erreur ! Signet non défini.
Figure 8 : Schéma de routage .............................................................................................. Erreur ! Signet non défini.

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INTRODUCTION
Dans le cadre de notre formation d’ingénieur au département Génie Electrique de
Polytech’Clermont-Ferrand (anciennement C.U.S.T), nous devons réaliser un projet de type industriel,
qui s’intitule « Générateur de commande PWM pseudo-aléatoire d’un hacheur survolteur ». Ce projet
s’étale sur nos deux dernières années de formation. Pour cela nous devons réaliser une étude de
faisabilité en quatrième année (48 heures), en proposant une solution au client lors d'une revue d'appel
d'offre, et la conception du produit en cinquième année (250 heures). Ce projet est proposé par le
LASMEA, LAboratoire des Sciences et Matériaux pour l’Electronique et l’Automatique. Notre client est
M. Pasquier, maître de conférence en compatibilité électromagnétique (C.E.M.) au département GE de
Polytech’Clermont-Ferrand qui est rattaché au LASMEA. Nous avons pour nous aider et nous encadrer
Mr. James, Mr. Laffont et Mr. Pasquier, enseignants au département GE de Polytech’Clermont-Ferrand
et un tuteur industriel Mr Clavaud, ingénieur chargé de projet.
L’objectif de ce projet est de mettre en place une commande particulière (signal MLI à fréquence
variable et rapport cyclique constant) sur microcontrôleur, afin de piloter des interrupteurs de puissance
et de valider les recherches menées par le LASMEA. Afin de bien nous rendre compte des résultats et
pour une raison démonstrative, les études seront réalisées avec une carte de puissance utilisant un
hacheur survolteur. Il est donc nécessaire pour concevoir cette carte de puissance de la dimensionner.
Cette « application note » décrite dans ce rapport, sera à appliquer et à suivre pour réaliser ce genre
de carte. Elle décrit la méthode à suivre pour dimensionner et mettre en œuvre un hacheur survolteur.