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technique

Principe de régulation d’unealimentation classiqueUn transistor ballast est placéen série entre la sortie nonrégulée et la sortie régulée. Cetransistor agit comme une résis-tance variable qui régule la ten-sion, à l’aide d’un circuit decommande.

Principales remarques sur cemode de fonctionnement :La tension de sortie est infé-rieure à celle d’entrée.La tension est toujours demême polarité (entrée et sortie)Une puissance non négligeableest perdue sous forme de cha-leur. Exemple : tension d’entrée24 volts sous 1 ampère, tensionde sortie 12 volts : la régulationdissipe 24 - 12 = 12 et 12 x 1 =12 watts en pure perte.

Principe de fonctionnementd’une alimentation à découpage :Phénomène aux bornes d’uncondensateur.La tension aux bornes d’uncondensateur ne peut varierinstantanément. Lors du passaged’un courant continu dans uncondensateur, la tension à sesbornes augmente progressive-ment. C’est la charge ducondensateur. A la rupture ducourant, la tension aux bornesdécroît lentement. C’est ladécharge du condensateur.Phénomène aux bornes d’une self.Même expérience, mais résul-tat différent. Lors d’une appli-cation brutale d’une tensioncontinue sur ses bornes, le cou-rant va augmenter lentement. De même si cette tension conti-nue est interrompue brutalement,le courant va décroître progressi-vement.

RésultatLes phénomènes sont inversésentre un condensateur et une self.Le phénomène de la self estl’élément moteur d’une ali-mentation à découpage

Les principaux fondamentauxdes alimentations à découpageIl existe quatre grandes familles.Les noms sont d’origine améri-caine.Les alimentations type " BUCK "qui sont très courantes : ellesont le même rôle qu’une ali-mentation standard, à savoirtension de même polarité etplus basse que l’entréeDans ce type d’alimentation, ilexiste trois éléments actifs,dont la self sert de réservoir. Letransistor monté en série nejoue pas le rôle de résistancevariable mais d’interrupteur.C’est pour cela qu’on utilisedes transistors MOS plus adap-tés à cette fonction : résistancetrès faible à l’état passant etinfinie à l’état non passant. Que se passe-t-il quand le tran-sistor est rendu conducteur parun circuit de commande appro-prié ? Le courant circule dans laself et dans la charge, la diodene sert à rien à cet instant dufait du sens de circulation.Lorsque le transistor passe del’état passant à non passant, lecourant circule toujours dans lacharge, puisque celui-ci nedécroît pas rapidement et ladiode à cet instant précis estconductrice. Pour faire fonc-tionner l’ensemble, il convientbien sûr de réaliser le circuit decommande adéquat. Ce n’estpas le sujet de l’article.Bien sûr la tension de sortiemérite un filtrage : par ce prin-cipe il existe évidemment unecertaine ondulation.

Une observation sur la diode :celle-ci doit être à commuta-tion rapide et présenter unechute de tension directe la plusfaible possible. C’est pourquoion utilise les diodes dites "Schottky ", le découpage ayantlieu à plusieurs centaines de kHz.

Les alimentations du type " BOOST " qui se caractérisentpar une tension supérieure à la

tension d’entrée : on retrouveles trois éléments fondamen-taux, mais disposés autrement.Lorsque le transistor est conduc-teur, le courant circule directe-ment dans la self, tandis que lacharge est alimentée par lecondensateur qui a été chargéà la période précédente. Aublocage du transistor, le cou-rant continue à traverser la self etcharge par la même occasion le

PRINCIPE DES ALIMENTATIONS À DÉCOUPAGEF6DVC, Jean-Marc RENAUD

Il existe quatre grandes familles d’alimentations à découpage. Les noms sont d’origine américaine.

Principe alimentation du type " BUCK "

Principe alimentation du type " BOOST "

Principe alimentation du type " BUCK boost " " inverting "

Principe alimentation du type " FLYBACK "

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condensateur par la diode. Le condensateur se charge àune tension supérieure puisqueau vu de celle-ci, la self se trou-ve à cet instant en série avec latension d’entrée. Il y donc élé-vation de la tension. Bien sûr iln’a possible d’obtenir n’impor-te quelle tension de sortie ; toutsystème a ses limites.

Les alimentations du type " Buck boost " ou " Inverting " : il s’agit en fait du système quipermet d’inverser la polarité desortie par rapport à celle del’entrée. Il s’agit du mêmeschéma que l’alimentationBoost à la différence que ladiode est inversée dans le cir-cuit. Le fonctionnement dedépart est le même, la selfaccumule le courant quand letransistor est conducteur, tandisque la charge est alimentée parle condensateur. Lorsque letransistor passe à l’état bloqué,le courant continue dans laself, mais du fait du sens depassage de la diode, la tensionqui apparaît aux bornes ducondensateur est inversée.

Les alimentations du type " Flyback " sont un peu pluscompliquées, en effet la self estremplacée par un transforma-teur travaillant à très haute fré-quence, donc l’encombrementest très réduit. Il s’agit d’un toresur lequel sont bobinéesquelques dizaines de spires.L’intérêt aussi dans ce systèmeest que les parties entrée et sor-tie sont " isolées ". Ce montageest souvent utilisé dans les télé-viseurs et dans les PC. Le prin-cipe n’est plus à montrer, ils’agit du même que dans lesmontages précédents, maisavec ceci de plus que pourune seule entrée on peut ajou-ter sur le transformateur toriqueplusieurs sorties.

En conclusionIl y aurait beaucoup à dire surles alimentations à découpage. F6DVC

Bibliographie : Compilation de plusieurs ouvrages et magazines

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