Circuits d`alimentation
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Circuits d’alimentation http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply http://ww.powersystemsdesign.com/design_tips_nov06.pdf Différents types Conversion CC-CC : modifie et stabilise de tension ou courant Rectification CA-CC : produit une tension CC à partir d’une source CA Inversion DC-AC : produit une tension AC à partir d’une source CC Cyclo-conversion CA-CA : modifie une tension CA et/ou sa fréquence Niveaux de puissance Niveaux de puissance rencontrés dans les alimentation à haut rendement : • • • • < 1 W dans les équipements portatifs à alimentation par batteries une dizaine de W à des dizaines de kW dans les alimentations d’ordinateurs, dans les équipements de bureau, et dans les appareils électroménagers kW à MW dans les moteurs 1 GW et plus pour les rectificateurs et inverseurs utilisés dans les lignes de transmission électriques Un régulateur est invariablement requis L’efficacité énergétique est essentielle • • Le taux de rendement est une bonne mesure de la performance du convertisseur Une valeur proche de 1 signifie un convertisseur avec : 1. peu de pertes 2. Faibles dimensions physiques Composants utilisés Composants utilisés Les inducteurs et les transformateurs ne sont pas désirables dans les alimentation servant à des circuits de traitement du signal Composants utilisés Dans les alimentations de grande puissance, ce sont les composants dissipateurs de chaleur qui sont à éviter Pertes de puissance dans un commutateur idéal • Commutateur fermé : • Commutateur ouvert : • Dans les deux cas : Un commutateur idéal dissipe 0 W ! Exemple d’un convertisseur CC-CC Tension d’entrée : 100 v Charge : 50 V 10 A (500 W) Comment le réaliser ? Exemple d’un convertisseur CC-CC Réalisation par dissipateur passif : diviseur de tension Exemple d’un convertisseur CC-CC Réalisation par dissipateur actif : transistor de puissance en montage série • = 0.5 autant dans le dissipateur résistif que à transistor ! • La raison est que le courant de sortie est égal à celui d’entrée • Peut-on améliorer en effectuant une conversion de puissance ? Exemples de mise en œuvre Régulateur de base à référence par diode zener Version à faible bruit Exemples de mise en œuvre Circuit à meilleure régulation Alimentation avec régulateur commercial •Peut-on améliorer en effectuant une conversion de puissance ? Utilisation d’un commutateur SPDC Le commutateur modifie la composante CC Ajout d’un filtre L-C (pas de R !) L’ajout d’un filtre passe-bas L-C (idéalement dans pertes ) élimine les composantes harmoniques dues à la commutation vout=Dvg • • Choisir une fréquence de coupure fc << fs la fréquence de commutation Montage appelé « buck converter » en anglais ; utilisé lorsque la tension d’entrée est supérieure à la tension de sortie désirée Réalisation du commutateur SPDC Transistor CMOS plus une diode Schottky Ajout d`un contrôleur pour la régulation Le convertisseur « boost » Permet d’obtenir une tension de sortie supérieure à la tension d’entrée. vo 1 vg 1 D Le convertisseur « buck/boost » Permet d’obtenir une tension de sortie plus grande, égale ou plus petite que la tension d’entrée, mais de polarité opposée vo D vg 1 D Le convertisseur « SEPIC » • Permet d’obtenir une tension de sortie plus grande, égale ou plus petite que la tension d’entrée, de même polarité • Utile dans les systèmes alimentés bar batterie vo vdiode D vg 1 D • Dépendant de D, v0 est <. =, ou > à vg L’onduleur à simple phase Le pont en H (« H-bridge ») permet la modulation PWM du commutateur afin de générer une composante sinusoïdale de basse fréquence Circuit d’alimentation d’un ordinateur portable Circuit d’alimentation d’un satellite spatial Circuit d’alimentation d’un véhicule électrique
