Les Alimentations Électroniques (Diapo)

Sommaire

1. Alimentations faible puissance non isolées 2. Alimentations à isolation BF 3. Régulation linéaire 4. Régulation à découpage 5. Alimentations à découpage 6. Comparaison découpage / linéaire 7. Bibliographie

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ALIMENTAITON A DECOUPAGE FLYBACK

Ce type de convertisseur est fréquemment utilisé dans les systèmes petite et moyenne puissance (<150w)> etc ...

Electronique de puissance

Dans le domaine des grandes puissances, les montages et les systèmes de commande électroniques prennent de plus en plus d'importance . Il est donc indispensable d'en connaître au moins les principes de base .Évidemment, il ne nous est pas possible de traiter de tous les aspects d'un sujet aussi vaste dans un seul chapitre. Notre but est plutôt d'expliquer, à l'aide de circuits simples, les règles fondamentales qui gouvernent le fonctionnement des circuits de l'électronique de puissance. Nous limiterons notre exposé à l'utilisation des deux composants de base que l'on retrouve dans tous les systèmes de commande et de conversion du courant alternatif en courant continu (et vice versa) : la valve non contrôlée et la valve contrôlée. Nous verrons que ces deux dispositifs sont essentiellement des interrupteurs ultra-rapides de puissance dont l'ouverture et la fermeture sont contrôlées de façon très précise . Il ne faudrait cependant pas en conclure que ces composants, ainsi que les circuits dans lesquels ils sont utilisés, sont simplistes .

Disons plutôt qu'on peut les comprendre sans posséder une connaissance approfondie de la théorie et de la construction des semiconducteurs électroniques. Deux des composants les plus répandus sont la diode qui est une valve non contrôlée et le thyristor qui demeure une des valves contrôlées les plus importantes . Deux autres valves contrôlées, le transistor IGBT («insulated gate bipolar transistor») et le thyristor GTO  784 («gate turn-off thyristor»), prennent une place importante dans des convertisseurs de toutes sortes . Comme ces deux nouveaux types de valves peuvent aussi bien couper la conduction que l'amorcer, l'IGBT et le GTO remplacent graduellement les thyristors dans les applications où l'on devait autrefois faire appel à la commutation forcée . Télécharger : Electronique de Puissance (pdf)

Introduction au redressement monophasé non commandé

Les besoins des récepteurs électriques nécessitent d’adapter la forme de l’énergie fournie par le réseau de distribution. C’est le rôle des modulateurs d’énergie. Or les réseaux et les récepteurs électriques absorbe de l’énergie sous deux formes, en continus ou en alternatifs. Pour adapter l’offre à la demande quatre types de convertisseurs sont nécessaires. Parmi ceux-ci, ce document aborde la conversion alternatif-continu au sein de redresseurs dont l’étude est limitée aux ensembles non commandés.

La chaîne de conversion peut se décomposer en trois parties : la source alternative, le commutateur et enfin la charge. L’étude de chacune de ces fonctions permet de juger de leur influence sur l’efficacité globale du redresseur.

L’étude d’une structure élémentaire débitant sur une charge résistive permet de définir la tension moyenne, le courant moyen, la puissance moyenne, la puissance apparente et le facteur de puissance. Ce dernier est plutôt médiocre dans ce premier exemple. L’étude se poursuit alors en faisant évoluer la charge vers un récepteur inductif plus proche des charges industrielles. Dans ces conditions, le courant ne s’annule qu’après la tension, forçant la conduction du commutateur pour laisser apparaître une tension négative aux bornes de la charge. Pour compléter cet aspect, on traite le cas d’une charge comportant une f.e.m. en série (comme dans les moteurs à courant continu). L’étape suivante permet d’améliorer le facteur de puissance, le commutateur évolue par l’insertion d’une diode de roue libre pour assurer la continuité du courant dans la charge inductive lors d’une conduction continue. Ces considérations permettent de mettre en place une modélisation de la charge par une source de courant. Dernier aspect, la source est modifiée par l’emploi d’un transformateur pour assurer un facteur de puissance proche de 1, garant d’une grande qualité du comportement harmonique de l’ensemble {redresseur + charge}. ......

Les composants de l'électronique de puissance

L’électronique de puissance utilise des composants semi-conducteurs pour réaliser les fonctions de commutation (interrupteurs) chargées d’adapter les tensions et les courants issus d’un réseau de distribution pour satisfaire les besoins de la charge à alimenter.

Les commutateurs non commandés sont réalisés par les diodes de puissance. Lorsque les applications nécessitent une intervention extérieure, les composants commandables entrent en jeu : parmi ceux-ci, le document se limite à l’étude des thyristors et des transistors de puissance bipolaires ou MOS. Un bref aperçu du transistor IGBT, plus moderne, est présenté pour terminer.

L’étude de la diode de puissance commence par un rappel de ses fonctions, considérée parfaite et fonctionnant en commutation. Une extension relative aux imperfections essentielles amène naturellement aux critères de son dimensionnement tout en précisant les moyens de sa protection.

Élément majeur de l’électronique de puissance (en tous cas historiquement), le thyristor a un comportement proche de la diode avec la propriété d’une conduction commandable électriquement. Suivant le même plan que précédemment, sa description commence par l’élément parfait tandis que les moyens d’obtenir sa conduction et son blocage, par commutation naturelle ou forcée, sont précisés. Les caractéristiques réelles imposent des conditions de fonctionnement plus contraignantes. Similaires à ceux de la diode, le choix et la protection d’un thyristor en suivent les mêmes règles. Mais puisque ce composant est commandable, une large description des circuits de commande est réalisée : modèle électrique de la broche de commande, nature des signaux de contrôle et précaution de l’isolement galvanique (abordée par des moyens électromagnétiques ou électro-optiques).

Technologiquement plus récent, le transistor bipolaire supplante le thyristor pour les applications de moyenne puissance. Il peut se comporter comme un commutateur aisément contrôlable à l’ouverture et à la fermeture ce qui permet une commande plus aisée. Caractéristiques parfaites puis réelles permettent de fixer les éléments de choix et de protection de ce composant. A l’instar du thyristor, les structures et les modes de fonctionnement de la commande sont précisés à la fermeture et à l’ouverture. Les interfaces ne sont que rapidement évoquées (sans être étudiées) en s’appuyant sur des exemples industriels.

Toujours dans la lignée des transistors, le MOS apporte une facilité de mise en oeuvre accrue pour des performances très proches des bipolaires. Pour terminer la description des composants principaux, le transistor IGBT est rapidement évoqué comme fusion des avantages des deux transistors précédents.

Pour terminer totalement, la dernière partie évoque le moyen de constituer un commutateur réversible en courant par association d’un transistor et d’une diode.

Protection thermique des composants de puissance

L'essentiel sur la diode de puissance

Dès qu’il s’agit de parler de composants de puissance, on s’attache immédiatement au modèle

externe de l’élément. La présentation du composant réel évolue vers le modèle parfait pour

évoquer la fonction de l’élément.

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L'Essentiel Sur La Diode de Puissance (pdf)

L'essentiel sur le transistor bipolaire de puissance

Le transistor bipolaire est le plus ancien des composants commandés utilisés dans les convertisseurs de puissance. Il est aujourd’hui remplacé par le transistor MOSFET ou le transistor IGBT qui font l’objet de fiches spécifiques.

Télécharger : L'Essentiel Sur Le Transistor Bipolaire de Puissance (pdf)