BARRIERE INFRAROUGE ET SON ALIMENTATION STABILISEE

BARRIERE INFRAROUGE ET SON ALIMENTATION STABILISEE

 FILTRE

La tension redressée doit être lissée pour avoir une tension constante. Il s’agit donc d’éliminer / réduire au maximum l’ondulation. Cette opération peut être réalisée avec un filtrage par condensateur. 

Redresseur avec condensateur de filtrage : lissage de tension

Pour éviter que la tension sinusoïdale redressée descende vers 0 V, On peut stocker des charges électriques en provenance du redresseur dans un condensateur C pendant une fraction Δt de la période (les diodes sont alors conductrices). Elles seront ensuite restituées à la charge R pendant le temps restant où les diodes sont bloquées. Lorsque la tension sinusoïdale est supérieure à la tension de la capacité (pendant Δt), celle-ci se charge rapidement à travers les diodes. Sa décharge ne peut se faire qu’à travers la résistance de charge R puisque les diodes bloquent le courant vers la source de tension v(t). Si l’on veut obtenir aux bornes du condensateur C, et donc aux bornes de la charge R, une tension uC(t) qui varie peu, il est nécessaire de décharger lentement le condensateur à travers R. C’est la raison pour laquelle la valeur de la capacité est généralement élevée de manière à ce que la constante de temps CR soit sensiblement plus grande que la période du réseau T0 = 2T. On obtient ainsi une tension uC(t) composée d’une tension continue UC,DC à laquelle se superpose une tension variable uC,ac(t). Du point de vue de la charge, tout se passe comme si elle avait affaire à un générateur de tension continue avec une ondulation résiduelle. (Freddy, 2008) La tension filtrée Le calcul de la tension résiduelle est simple si l’on connaît le temps Δt pendant lequel le pont redresseur conduit et charge la capacité. Malheureusement, il est difficile d’évaluer ce temps de conduction. On doit donc se contenter d’en prendre une estimation raisonnable basée sur l’expérience : Δt≃ 0.2T = 0.1T0  Montage Figure 17 : Redresseur avec condensateur de filtrage (FREDDY, 2008) 15  Oscillogramme La figure (18) ci-dessous donne l’allure de la tension filtrée UC(t) Figure 18 : Allure de la tension filtrée UC(t) Comme Δt = t2 – t1 représente la durée de la charge du condensateur, le temps pendant lequel ce dernier se décharge vaut : tdech = T – Δt≃ 0.8T = 0.4T0 La loi de la décharge d’un condensateur donne : Uc(t) = U0 (FREDDY, 2008) avec U0 = UC,max et τ = C R On peut calculer la tension minimum qu’atteindra la capacité après le temps de décharge tdech = 0.4T0 : UC,min = UC,max (Freddy, 2008) La variation de tension sur le condensateur vaut donc Δ UC = UC,max-UC,min = UC,max (1 – Ceci nous permet de calculer l’amplitude de l’ondulation Uac = = (Freddy, 2008) Ainsi la tension moyenne appliquée à la charge Udc = = UC,max–Uac (Freddy, 2008) 16 Application numérique En choisissant, par exemple : CR ≃ 3T0. On aura Δ UC = UC,max (1 – ≃ 0.12 UC,max Uac = ≃ 0.06 UC,max d’où Udc≃ 0.94 UC,max L’ondulation relative vaudra donc = ≃ 6% (Freddy, 2008)  Avantage On constate que la présence d’un condensateur diminue l’ondulation Δu de la tension redressée. Δu = Umax – Umin La valeur moyenne umoy est augmentée. Elle se rapproche de la tension maximum Umax.  Inconvénients L’apparition de pointes de courant fait que le transformateur et les diodes fonctionnent dans de mauvaises conditions. Pour cette raison, ce mode de fonctionnement n’est utilisé qu’avec des montages fournissant des courants faibles. Remarque : si la capacité du condensateur est suffisante (RC˃˃˃ T), l’ondulation Δu devient négligeable et umoy= umax (ΔUcmax = 0). 

Débit sur charge inductive : lissage du courant 

 Figure 20 : Lissage d’un courant (CLAUDE D., 1999)  Avantage L’ondulation du courant est diminuée. Le courant ne passe plus par zéro. C’est le régime de conduction ininterrompue. Le lissage du courant par une inductance est utilisé pour forts débits en électronique de puissance. Loi des mailles : u = uL + uC On passe aux valeurs moyennes : u = uL + uC avec uL = 0 toujours Finalement : u = uC = Ri et donc i = = Remarque : si l’inductance est assez grande, on peut considérer le lissage comme parfait : le courant i est constant.

REGULATEUR

Une alimentation comprenant seulement des diodes de redressement et un filtre est insuffisante pour fournir une tension continue constante. Il faut ajouter un circuit régulateur de tension entre le filtre et les circuits d’utilisation. 18 Un régulateur de tension est un élément qui permet de stabiliser une tension à une valeur fixe, et qui est nécessaire pour les montages électroniques qui ont besoin d’une tension qui ne fluctue pas. Un régulateur de tension peut être composé d’un ensemble de composants classiques (résistances, diode Zener et transistor par exemple), mais il peut aussi être de type « intégré ». 

Régulateur par diode Zener

Caractéristique d’une diode Zener La figure ci-dessous montre la caractéristique d’une diode Zener. Figure 21 : Caractéristique d’une diode Zener (PETER C., 2004) Entre EF, la variation de la tension est presque nulle. Donc, on peut utiliser la diode Zener dans la régulation de tension. Stabilisation par diode Zener Le schéma de principe est le suivant. Figure 22 : Montage stabilisateur de tension par Diode Zener (LENTENNEUR P., 2003) La valeur de R doit être choisie de sorte qu’elle obéisse à la relation suivante : R ≤ (LENTENNEUR., 2003) 19 Régulation par circuit intégré Dans ces types de régulateur, le transistor, l’amplificateur d’erreur, le pont diviseur ainsi que la diode Zener sont intégrés dans un seul boitier (Figure 23). Certains circuits intégrés intègrent les circuits de protection contre les surintensités, les surtensions et l’échauffement. Figure 23 : Régulateur circuit intégré (LENTENNEUR P., 2003) La figure ci-dessus représente aussi le fonctionnement d’un régulateur circuit intégré. Si la tension VS diminue alors Vretour diminue donc e augmente et VS augmente. Et réciproquement si la tension VS augmente alors Vretour augmente donc e diminue et VS diminue. (LENTENNEUR P., 2003) Il existe énormément de circuits intégrés pour réguler des tensions positives et négatives. Les plus connus sont certainement les régulateurs à 3 broches des familles (les régulateurs de tension fixe) 78XX et 79XX.  78 signifie qu’il s’agit d’un régulateur positif  79 signifie qu’il s’agit d’un régulateur négatif  XX = tension de sortie fixe (valeur entière sur deux chiffres, par exemple « 0.5 » pour 5V)  Valeurs courantes : 5V, 6V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V, 24V .