Université Montpellier II Année 2008/2009 Master EEA

Université Montpellier II Année 2008/2009
Master EEA - Module M2 - UE 333
NOM/Prénom :
Fichier Exam_ENPU_2008_2009.doc du 22 juin 09 à 17:06 par C. GLAIZE Page 1/6
EXAMEN sur la partie
Électronique de Puissance et Énergie Portable
Durée conseillée : 2 heures
Aucun document autorisé
Les réponses aux questions seront données sur ces feuilles.
Elles devront être correctement justifiées.
Les différentes parties sont indépendantes
et peuvent donc être traitées dans un ordre quelconque.
1ère PARTIE : QUESTIONS DE COURS
I-1/ Quelles sont les deux grandes classes de composants utilisables en Électronique de Puissance ? Justifier
votre réponse par des considérations énergétiques.
I-2/ Donner la liste des composants passifs utilisables dans l'élaboration d'un convertisseur statique ?
2ème PARTIE : INTERRUPTEURS
On va appliquer les règles de commutation d'une diode et d'un triac dans deux circuits simples.
Pour les tracés, il sera intéressant de différencier les courbes demandées par l'emploi de couleurs. Il est
important de légender les figures ainsi que de faire apparaître les caractéristiques particulières des courbes.
Tous les composants sont supposés parfaits.

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II-1/ Redresseur sur charge R, L avec diode de roue libre.
Le circuit est alimenté par une source de tension d'expression
)tsin(Vv Mω= ou encore )sin(Vv Mθ= .
II-1-1/ À l'instant 0, la diode D conduit. Écrire alors l'équation
différentielle de fonctionnement du circuit.
II-1-2/ En déduire et dessiner qualitativement l'allure du courant ich pour cette phase de fonctionnement.
0t
0t
II-1-3/ Quand la diode D cesse-t-elle de conduire ?
II-1-4/ Que fait alors la diode de roue libre DRL ?
L
R
v
D
v
i
D
v
ch
ch
DRL

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II-1-5/ Écrire alors la nouvelle équation différentielle de fonctionnement du circuit.
II-1-6/ En déduire et dessiner qualitativement (sur les tracés de sinusoïdes de la page précédente) l'allure du
courant dans la charge ich sur le reste de la période et dessiner sur la période la tension aux bornes de la
charge, les tensions aux bornes des diodes ainsi que les courants dans les diodes (pour que toutes les courbes
soient homogènes, il est préférable de dessiner le produit R.ich).
II-2/ Gradateur monophasé sur charge R, L.
Le circuit est alimenté par une source de tension d'expression
)tsin(Vv Mω= ou encore )sin(Vv Mθ= .
Le triac1 est amorcé quand la valeur absolue de la tension v est
maximale (2 amorçages par période : ωt=π/2 et 3π/2).
II-2-1/ Écrire l'équation différentielle de fonctionnement
du circuit quand le triac conduit.
II-2-2/ En déduire et dessiner (qualitativement) l'allure du courant ich dans la charge sur une période ainsi que
la tension vch aux bornes de la charge et la tension vTr aux bornes du triac.
0t
II-2-3/ En appelant ψ2 et (ψ2 + π) les angles d'extinction du courant (angles qu'on ne calculera pas), calculer
la valeur efficace de la tension vch.
1 On considérera qu'un triac est constitué de deux thyristors branchés tête-bêche.
L
R
v
Tr
v
i
Tr
v
ch
ch

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3ème PARTIE : SYNTHÈSE D'UN ONDULEUR AUTONOME
On désire connaître la structure d'un onduleur destiné à alimenter, côté alternatif, une source de courant
bidirectionnelle en courant et bidirectionnelle en tension.
III-1/ La source d'alimentation est-elle réversible (en puissance ou énergie) ? Peut-elle être 1 quadrant,
2 quadrants ou 4 quadrants ?
III-2/ Expliquer pourquoi on peut choisir une source d'alimentation 2 quadrants.
III-3/ À partir des données ci-dessus, compléter le schéma suivant au niveau des sources.
III-4/ Rappeler le schéma générique des convertisseurs directs à 4 interrupteurs.
III-5/ Faire la synthèse des quatre interrupteurs : caractéristiques courant-tension, cycle de
commutation (on rappelle qu'il s'agit d'un onduleur autonome : les interrupteurs doivent être
commandés aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture).

NOM/Prénom :
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III-6/ Quels interrupteurs réels peut-on utiliser pour réaliser les fonctions trouvées ?
III-7/ Dessiner le schéma complet du convertisseur obtenu.
4ème PARTIE : ALIMENTATION D'UN SYSTÈME PORTABLE AUTONOME
Un téléphone portable est alimenté par l'intermédiaire d'une batterie Li-ion, caractérisée par une
tension nominale Ebat = 3,7V et une capacité nominale Cbat = 500mAh (que l'on supposera disponible
totalement, quel que soit le régime de décharge). Ce téléphone nécessite une tension Va = 1,8V ±1%. Il
a deux états de fonctionnement, le premier que l'on appellera le mode veille, le second le mode actif.
Dans le mode veille, la consommation est de 10mA sous 1,8V. Dans le mode actif, la consommation
est de 100mA sous 1,8V. Dans les deux cas, ces consommations sont supposées constantes.
Entre la batterie et le système, on place un convertisseur électronique pour réaliser l'adaptation
"tension batterie-tension système". Ce convertisseur est muni d'une régulation permettant de contrôler
précisément la tension de 1,8V. On définit son rendement η = Ps/Pe. On suppose que la tension
batterie reste constante pendant la décharge.
On envisage d'abord le cas idéal où le rendement du convertisseur est égal à 1.
IV-1/ Pour chacun des modes, calculer le courant moyen absorbé sur la batterie Ibat et l'autonomie Δt.
IV-2/ Quelle est l'autonomie totale, si le mode veille et le mode actif correspondent respectivement à
70% et à 30% de la durée totale d'utilisation ?
IV-3/ On se pose la question de l'utilisation d'une alimentation linéaire pour réaliser la conversion.
Quel sera son rendement, compte tenu des valeurs de tension ? Que deviendra l'autonomie totale
calculée au IV-2 ?