Fonction transformer l'énergie

A. Rôle:

•La fonction d'une alimentation est de fournir, à partir du secteur, à un matériel, l'énergie électrique continue nécessaire à son fonctionnement

B) Schéma fonctionnel

Protèger Adapter Redresser Réguler

A21211 A 21212 A21213 A21214 A21215

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A2121:Transformer l'énergie

B.1) La fonction Protéger

Celle-ci est assurée par un fusible dont le rôle est de protéger les différents éléments reliés à 'alimentation. Le choix du fusible se fera en fonction de l'intensité totale consommée par les différents éléments du montage. In=1,2.Imax

B.2) La fonction adapterB.2) La fonction adapter

Son rôle est de transformer une tension sinusoïdale en une autre tension sinusoïdale. Elle est assurée par un transformateur.

U1 U2

N1 N2

B.2.1) caractéristiques

•On définit le rapport de transformation m

N

N

U

U

I

I

2

1

2

1

1

2

•Le choix du transformateur se fait en fonction de la tension primaire, la tension secondaire, la Puissance du transformateur (en VOLT/AMPERE)

•On distingue le transformateur abaisseur m<1 et le transformateur élévateur m>1

dans le primaire :

dans le secondaire :

Rendement En théorie : η=1En pratique : η = 80%

B.3) La fonction redresser

Le rôle de cette fonction est de convertir une tension sinusoïdale en une tension unidirectionnelle.

B.3.1) Grandeurs caractéristiques:

Valeur moyenne d'un signal :

Facteur d'ondulation

Valeur efficace

VTv t dtmoy

T

1

0

( )

T

eff dttVT

V0

2 )(1

moy

moyeff

V

VVFO

22

Ce facteur est d'autant plus faible que la tension redressée se rapproche du continu.

B.3.2) REDRESSEMENT MONOALTERNANCE.

VU

VU

V U

eff

moy

drrm tension

max

max

( max

2

inverse maxi de la diode)

B.3.3) REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE

D 1

D 2

R

Transformateur à point milieu

VU

VU

V U

eff

moy

drrm

max

max

max

.2

2

2

B.3.4) Pont de Graëtz

D 1

D 3

D 2

D 4

VU

VU

V U

eff

moy

drrm

max

max

max

22

B.4.) La fonction filtrage

Le but de FS3 est de rendre l'allure double alternance issue du redressement en une tension aussi continue que possible

D1

D3

D2

D4

Détermination du condensateur.

On se fixe ΔU(chute de tension maximale admissible) et l'intensité I consommée par le circuit on en déduit C.

En effet:

Q=CU=I.T or T est connu (10ms si redressement double alternance) d'où :

Attention: Le choix d'une capacité élevée dépend de l'intensité maximale admissible par les diodes.

Pour une bonne alimentation on se fixe en générale : UU

1%

B.4.1) Exemple de calcul.

On désire réaliser une alimentation 15V/80mA (redressement avec pont de Graëtz)

Le condensateur réservoir se charge à Umax soit une tension efficace au

secondaire= = On choisit Ueff secondaire =12V; Ueff primaire =220V

et Ieff=0.1A(0.1 au lieu de 80mA pour des raisons de sécurité)

U max

2

15

210 6 . V

Le courant d'utilisation étant de 80mA, on choisit des diodes supportant un courant de Imoy=0.1A et de tension inverse VR=Umax=12 =17V (il n'existe pas de diode avec Vr <100V)

Pour une alimentation de qualité, on choisit soit ΔU=0.15V, d'où C= soit C=666μF valeur Normalisée (1000μF,35V)

1.Choix du transformateur.

2.Choix des diodes.

3.Choix du condensateur.

B.5)La fonction Réguler

E M S

Le rôle de cette fonction est de maintenir constante la tension de sortie. C'est un régulateur de tension qui permet également une réjection de l'ordre 70dB de la tension d'ondulation (division par 3166).Cette fonction remplit donc aussi le rôle de la fonction filtrer.

B.5.1) caractéristiques technologiques.

1. Les régulateurs positifs

2. Les régulateurs négatifs.

3. Les régulateurs ajustables

B.5.1.1)DROPOUT VOLTAGE (VDVMIN=(VE-VS)MIN)

C'EST LA DIFFERENCE DE POTENTIEL MINIMALE ENTRE ENTREE ET SORTIE POUR QUE LE REGULATEUR FONCTIONNE

B.5.1.2) MAXIMUM POWER DISSIPATION

PUISSANCE MAXIMALE DISSIPABLE PAR LE REGULATEUR

Il existe différents types de régulateurs.

C) Calcul de radiateur

C.1)Loi d’OHM de la thermodynamique

Problème à résoudre : Liaison entre puissance, chaleur et écoulement de cette chaleur.

A BK

•Si TA > TB alors il y a écoulement de chaleur ceci implique (rayonnement +conduction)

t

QKTBTA avec TA-TB=(°C)

Q (calories en joules)

Or : Wattt

J

K=coef= )/( WC

t

QTBTA

(=Résistance thermique)

•Si les corps sont en série, les K s’ajoutent.

•Si les corps sont en parallèle, les K se calculent comme des R équivalent.

Gaisseisolante

facilitant laconduction thermique

1

X2

4

Air

Air3radiateur

1

2

3

4

Jonction

air

11→→Résistance thermique : Jonction fond de boîtier (partie fixée sur le Résistance thermique : Jonction fond de boîtier (partie fixée sur le radiateur) Rthj-Fbradiateur) Rthj-Fb

22→→Résistance thermique fond de boîtier radiateurRésistance thermique fond de boîtier radiateur

Si présence isolant X(MICA) alors 0.5°C/WSi présence isolant X(MICA) alors 0.5°C/W

Sans isolant + bon serrage 0.3°C/WSans isolant + bon serrage 0.3°C/W

33→→Résistance thermique radiateur-> air Rthra Résistance thermique radiateur-> air Rthra

44→→Résistance thermique fond de boîtier -> air Rthfb-a (forte valeur 50°C/W)Résistance thermique fond de boîtier -> air Rthfb-a (forte valeur 50°C/W)

C.2) Choix du radiateur

Démonstration du besoin d'un radiateur

Calculer RTH totale = (Tj max - Ta) / Pd max, plus RTH totale est petit, mieux on peut dissiper.

Si RTH totale > RTH ja, il ne faut pas de radiateur,

RTH totale < RTH ja, il faut un radiateur.

1.) Aluminium-cuivre (bonne conduction)

2.) Aluminium-cuivre + ailettes (convection)

3.) Surface noire (Rayonnement)

Exemple de calcul d'un dissipateur thermique

Calcul de la puissance dissipée par le régulateur

Pd max = (Ve - Vs) . Is + Ipol . Ve = (20 - 12) . 1 + 20 . 0,008 = 8,16W

Calcul de RTH totale

RTH totale = (Tj - Ta) / Pd = (150 - 25) / 8,16 = 15,31 °C/W

Constatation

RTH ja = 50 °C/W > RTH totale, il faut un dissipateur.

Choix du radiateur (hypothése contact direct)

RTH ra = RTH totale - (RTH jb + RTH br) = 15,31 - (3 + 1,4) = 10,91 °C/W