Théorie : alimentations à découpage. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Les alimentations traditionnelles avec un transformateur basse fréquence, un redresseur et un stabilisateur sont simples, fiables, n'interfèrent pratiquement pas, mais avec une puissance de sortie élevée, elles ont des dimensions, un poids et un faible rendement importants. Ces défauts sont particulièrement visibles aux puissances élevées. Les dimensions et le poids du transformateur, ainsi que la capacité des condensateurs de lissage, diminuent avec l'augmentation de la fréquence du réseau d'alimentation. A cet égard, certains réseaux électriques locaux, notamment militaires, ont une fréquence augmentée (400 Hz).

Dans les équipements ménagers, en particulier dans les téléviseurs et ordinateurs modernes, on utilise des alimentations à découpage (Fig. 70), dont le principe de fonctionnement est le suivant. La tension secteur 220 V est redressée par un pont de diodes VD1-VD4. La tension continue résultante d'environ 300 V est appliquée à un générateur qui génère une séquence d'impulsions qui alimente un transformateur d'impulsions de petite taille T1 sur un circuit magnétique en ferrite. Il assure également une isolation galvanique des équipements alimentés du secteur.

Pour réduire la pénétration des bruits impulsifs dans le réseau d'alimentation, veillez à installer un filtre contenant des selfs Lf et des condensateurs Cf. La résistance R1 est nécessaire pour limiter le courant traversant les diodes du redresseur au moment de la mise sous tension, lorsque le condensateur à oxyde C1 (d'une capacité allant jusqu'à 100 microfarads ou plus) n'est pas encore chargé. Un condensateur céramique C2 d'une capacité beaucoup plus petite réduit l'ondulation haute fréquence de la tension redressée pendant le fonctionnement du générateur.

Un puissant transistor haute tension VT1 fonctionne dans un mode clé avec un rendement élevé. Il est ouvert par les impulsions du générateur et crée un courant dans l'enroulement primaire du transformateur. La tension de choc des enroulements secondaires (III et IV) est redressée et lissée. Un autre enroulement (II) alimente le circuit de stabilisation, qui contrôle la durée et/ou la fréquence des impulsions afin que les tensions U1 et U2 soient stabilisées.

Une description plus détaillée des alimentations à découpage peut être trouvée dans des articles de revues et dans la littérature spécialisée. Dans les alimentations à découpage puissantes, des générateurs push-pull et des redresseurs sont utilisés. Les générateurs d'impulsions et les circuits de stabilisation (indiqués par des rectangles sur la figure 70) sont désormais souvent réalisés sous la forme de circuits intégrés prêts à l'emploi.

Les stabilisateurs de tension de commutation sont réalisés selon des schémas similaires, mais au lieu d'un transformateur, ils utilisent des selfs sur des noyaux magnétiques en ferrite. Considérons le circuit d'un convertisseur-stabilisateur abaisseur (Fig. 71), qui génère, par exemple, une tension stabilisée de 5 V à partir d'un 12 ... 18 V non stabilisé. Il fonctionne avec un rendement élevé (uniquement à un courant de charge stable) , atteignant 90 % ou plus. Cela signifie que le courant dans la charge est plus que consommé !

Le transistor clé VT1 est activé par de courtes impulsions provenant de l'oscillateur maître. Le courant dans l'inductance L1 augmente pendant l'impulsion jusqu'à une valeur relativement importante (de l'ordre du courant de charge). Lorsque, à la fin de l'impulsion, le transistor se ferme, le courant dans l'inductance continue de circuler à travers la diode VD1 ouverte jusqu'au début de l'impulsion suivante. Dans ce cas, l'énergie stockée dans le champ magnétique de l'inducteur est consommée.

Le circuit de stabilisation régule la durée ou le taux de répétition des impulsions afin que la tension de sortie reste inchangée. Par exemple, à mesure que la tension de sortie augmente, la durée de l'impulsion diminue.

Étant donné que les régulateurs à découpage créent du bruit, ils nécessitent un bon filtrage de tension en entrée et en sortie.

Auteur : V. Polyakov

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