Soutenance mémoire
Les structures d’alimentation à découpage telles que nous les rencontrons actuellement sont en fait directement dérivées de la structure des alimentations stabilisées, où l’on aurait cherché à minimiser les deux inconvénients principaux des alimentations dites linéaires :
– la taille et le poids du transformateur
– le mauvais rendement dû à la puissance dissipée dans le régulateur.
Le régulateur est un convertisseur continu asservi en tension. La puissance dissipée par le régulateur est due au caractère linéaire du fonctionnement du composant, à savoir qu’il présente simultanément une tension non nulle à ses bornes, et un courant non nul le traversant. Il est possible d’obtenir la même fonction en utilisant un hacheur (série par exemple) associé à un filtre, le tout asservi en tension. L’utilisation d’une association hacheur + filtre + régulation permet donc d’améliorer considérablement le rendement de notre alimentation, mais permet également, indirectement, de réduire le volume et la taille du transformateur. En effet, la meilleure façon de réduire la taille d’un circuit magnétique, notamment pour un transformateur, est d’augmenter sa fréquence defonctionnement. Il apparaît que pour diminuer la surface du circuit magnétique, il suffit d’augmenter la fréquence.
GENERALITE ET ETUDE COMPARATIVE
ALIMENTATION A DECOUPAGE
Une alimentation à découpage est une alimentation électrique dont la régulation est assurée par un composant électrotechnique utilisé en commutation (généralement un transistor). Ce mode de fonctionnement s’oppose à celui des alimentations linéaires dans lesquelles le composant électrotechnique est utilisé en mode linéaire. Une alimentation à découpage de type forward est une alimentation qui transmet instantanément la puissance, alors que le flyback canalise cette énergie dans une self (bobine) et libère cette énergie ensuite. Les alimentations à découpage se sont fortement développées depuis les années 1980 pour pallier les inconvénients des alimentations linéaires : poids élevé et faible rendement. Elles sont utilisées désormais dans tous les appareils électroniques « grand public ».
LES HACHEURS
Définition:
Le hacheur ou convertisseur continu – continu est un dispositif de l’électronique de puissance mettant en œuvre un ou plusieurs interrupteurs commandés et qui permet de modifier la valeur de la tension d’une source de tension continue avec un rendement élevé. Le découpage se fait à une fréquence élevée. C’est l’analogue, pour les sources de tensions continues, du transformateur utilisé en régime alternatif.
Les différents types d’hacheurs
HACHEUR PARALLELE : « Convertisseur BOOST »
Définition :
Un convertisseur Boost, ou hacheur parallèle, est une alimentation à découpage qui convertit une tension continue en une autre tension continue de plus forte valeur.
Principe de fonctionnement :
Le fonctionnement d’un convertisseur Boost peut être divisé en deux phases distinctes selon l’état de l’interrupteur S:
● Une phase d’accumulation d’énergie : lorsque l’interrupteur S (voir figure 1) est fermé (état passant), cela entraîne l’augmentation du courant dans l’inductance donc le stockage d’une quantité d’énergie sous forme d’énergie magnétique. La diode D est alors bloquée et la charge est alors déconnectée de l’alimentation.
● Lorsque l’interrupteur est ouvert, l’inductance se trouve alors en série avec le générateur et sa f.e.m. s’additionne à celle du générateur (effet survolteur). Le courant traversant l’inductance traverse ensuite la diode D, le condensateur C et la charge R. Il en résulte un transfert de l’énergie accumulée dans l’inductance vers la capacité.
HACHEUR SERIE : « Convertisseur BUCK »
Définition :
Un convertisseur Buck, ou hacheur série, est une alimentation à découpage qui convertit une tension continue en une autre tension continue de plus faible valeur.
Principe de fonctionnement :
Le fonctionnement d’un convertisseur Buck peut être divisé en deux configurations suivant l’état de l’interrupteur S:
➨ Dans l’état passant, l’interrupteur S (voir figure 2) est fermé, la tension aux bornes de l’inductance vaut VL= Vi-V0. Le courant traversant l’inductance augmente linéairement. La tension aux bornes de la diode étant négative, aucun courant ne la traverse.
➨ Dans l’état bloqué, l’interrupteur est ouvert. La diode devient passante afin d’assurer la continuité du courant dans l’inductance. La tension aux bornes de l’inductance vaut VL= – V0. Le courant traversant l’inductance décroît.
HACHEUR à accumulation Selfique : « Convertisseur BUCK-BOOST »
Définition :
Un convertisseur Buck-Boost est une alimentation à découpage qui convertit une tension continue en une autre tension continue de plus faible ou plus grande valeur mais de polarité inverse. Un inconvénient de ce convertisseur est que son interrupteur ne possède pas de borne reliée au zéro, compliquant ainsi sa commande.
Principe de fonctionnement :
Le fonctionnement d’un convertisseur Buck-Boost peut être divisé en deux configurations suivant l’état de l’interrupteur S:
✦ Dans l’état passant, l’interrupteur S est fermé, conduisant ainsi à une augmentation de l’énergie stockée dans l’inductance.
✦ Dans l’état bloqué, l’interrupteur S est ouvert. L’inductance est reliée à la charge et à la capacité. Il en résulte un transfert de l’énergie accumulée dans l’inductance vers la capacité et la charge.
Comparé aux convertisseurs Buck et Boost, les principales différences sont:
● La tension de sortie est de polarité inverse de celle d’entrée
● La tension de sortie peut varier de 0 à -∞ (pour un convertisseur idéal).
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie. I : GENERALITE ET ETUDE COMPARATIVE
I.2 alimentation a découpage
I.2 Les Hacheurs
1. Définition
2. Les différents types d’hacheurs
a. HACHEUR PARALLELE : « Convertisseur BOOST »
b. HACHEUR SERIE : « Convertisseur BUCK »
c. HACHEUR à accumulation Selfique : « Convertisseur BUCK-BOOST »
d. HACHEUR à accumulation capacitive : « Convertisseur CUK »
e. Convertisseur SEPIC
f. Convertisseur FLYBACK
g. Convertisseur FORWARD
I.1 Comparaison entre l’alimentation linéaire et l’alimentation à découpage
Partie. II : ETUDE DES ALIMENTATIONS A DECOUPAGE
II.1 Les alimentations FLYBACK (basé sur le hacheur à stockage inductif)
II.1.1 Schéma de montage
II.1.2 Etudes de formes d’onde
II.1.3 Avantages
II.1.4 Inconvénients
II.2 Les alimentations FORWARD (basé sur le hacheur série un quadrant)
II.2.1 Schéma de montage
II.2.2 Etude des formes d’onde
II.2.3 Avantages / Inconvénients
II.3 Les composants passifs dans les alimentations à découpage
II.3.1 Les condensateurs
II.3.2 Les matériaux magnétiques
II.4 Dimensionnement d’une structure de type FORWARD
1. Dimensionnement électrique
2. Dimensionnement du transformateur
3. Choix du circuit magnétique
4. INDUCTANCE LS
5. CONDENSATEUR CS
Partie. III : APPLICATIONS DES ALIMENTATIONS A DECOUPAGE
III.1 utilisation des convertisseurs
Convertisseur Boost
Convertisseur Buck
Convertisseur Flyback
convertisseur Buck synchrone
HACHEURS SERIE ET PARALLELE
III.2 Principe et les différents types des alimentations – convertisseurs en générale
III.3 Quelques différents type des montages catégorie: Alimentation – Convertisseurs
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
