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8/11/2019 analyse de circuit de puissance.pdf

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OFPPT

ROYAUME DU MAROC

M ODULE N :17 ANALYSE DE CIRCUITS

ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

S ECTEUR : ELECTRICITE

S PECIALITE : TECHNICIEN ENELECTRICITE

N IVEAU : TECHNICIEN

Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION R ECHERCHE ET I NGENIERIE DE F ORMATION

R ESUME T HEORIQUE &

G UIDE DE T RAVAUX P RATIQUES


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Document labor par :

Nom et prnom EFP DR

Mohamed BOUAJOUL ISTA RI FES CN

Rvision linguistique

---

Validation---


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Rsum de Thorie etGuide de travaux pratique ANALYSE DES CIRCUITS ELECTRONIQUES DE PUISSANCE

OFPPT/DRIF 1

S OMMAIRE Page

Prsentation du module

Rsum de thorieI. LES THYRISTORSI.1. Les SCRI.2. Les procds damorages des thyristorsI.3. Mthodes de dsamorageI.4. Protection des thyristorsI.5. Diffrents types de SCRI.6. Les thyristors unidirectionnels spciaux

II. LES ELEMENTS DE DECLENCHEMENTSII.1 IntroductionII.2. Les thyristors de dclenchement unidirectionnelsII.3. Les thyristors de dclenchement bidirectionnelsII.4. Le TRIACII.5. Lampe au NEON

III. LES APPAREILS DE MESUREIII.1. IntroductionIII.2. OscilloscopeIII.3. Multimtres lectroniquesIII.4. Frquencemtre

IV. ANALYSE DES CIRCUITS ELECTRONIQUES DE PUISSANCEIV.1. IntroductionIV.2. Recherche de pannes dans le matriel lectroniqueIV.3. Dfaillance des composantsIV.4. Test portant sur les composants lmentairesIV.5. Test sur un circuit lectronique

IV.6. Les circuits thyristors et TRIACIV.7. Dpannage des circuits base de thyristorsIV.8. Documentation

Guide de travaux pratiqueI. TP1 : Etude dun SCR en rgime continu

I.1. Objectif(s) vis(s) : I.2. Dure du TP: I.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :I.4. Description du TP :I.5. Droulement du TP


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OFPPT/DRIF 2

II. TP2 : Etude dun SCR en rgime alternatif

II.1. Objectif (s) vis(s) : II.2. Dure du TP

II.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :II.4. Description du TP :II.5. Droulement du TP

III. TP3 : Etude dun circuit base dun GTOIII.1. Objectif (s) vis(s) : III.2. Dure du TP III.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :III.4. Description du TP :III.5. Droulement du TP

IV . TP4 : Optocoupleur sortie LASCR IV.1. Objectif (s) vis(s) : IV.2. Dure du TP IV.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :IV.4. Description du TP :IV.5. Droulement du TP

V. TP5 : Etude dun circuit base dun SCS

V.1. Objectif (s) vis(s) : V.2. Dure du TP V.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :V.4. Description du TP :V.5. Droulement du TP

VI. TP6 : Oscillateur Relaxation VI.1. Objectif (s) vis(s) : VI.2. Dure du TP

VI.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :VI.4. Description du TP :VI.5. Droulement du TP

VII. TP7 : Oscillateur programmable PUT VII.1. Objectif (s) vis(s) : VII.2. Dure du TP VII.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :VII.4. Description du TP :VII.5. Droulement du TP


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OFPPT/DRIF 3

VIII. TP8 : Amorage dun SCR laide dun SUSVIII.1. Objectif (s) vis(s) : VIII.2. Dure du TP VIII.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :

VIII.4. Description du TP :VIII.5. Droulement du TP

VIV. TP9 : Etude dun circuit base dun DIACVIV.1. Objectif (s) vis(s) : VIV.2. Dure du TP VIV.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe :VIV.4. Description du TP :VIV.5. Droulement du TP

X. TP10 : Commutation laide dun TRAIC. X.1. Objectif (s) vis(s) : X.2. Dure du TP X.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe : X.4. Description du TP : X.5. Droulement du TP

XI. TP11 : Contrle de la puissance par rglage de phase. XI.1. Objectif (s) vis(s) : XI.2. Dure du TP XI.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe : XI.4. Description du TP : XI.5. Droulement du TP

XII. TP12 : Vrification et dpannage dun clignotant thyristors.

XII.1. Objectif (s) vis(s) : XII.2. Dure du TP

XII.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe : XII.4. Description du TP : XII.5. Droulement du TP

XIII. TP13 : Vrification et dpannage dun circuit de protection crow ber

XIII.1. Objectif (s) vis(s) : XIII.2. Dure du TP XIII.3. Matriel (quipement et matire duvre) par quipe : XIII.4. Description du TP : XIII.5. Droulement du TP


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OFPPT/DRIF 4

Evaluation de fin de module

Liste bibliographique

Annexes


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OFPPT/DRIF 5

MODULE : 17 ANALYSE DE CIRCUITS ELECTRONIQUE DE PUISSANCE

Dure :60 H

% : thorique% : pratique

OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAUDE COMPORTEMENT

COMPORTEMENT ATTENDU Pour dmontrer sa comptence, le stagiaire doit analyser des circuitslectronique de puissance, selon les conditions, les critres et les prcisions quisuivent

CONDITIONS DEVALUATION

Travail individuel Sur un circuit lectronique de puissance comprenant un thyristor et son

circuit damorage A partir dune panne provoque A laide :

- des directives et du schma du circuit- doutils et dinstrument de mesure

CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE

Respect des rgles de sant et scurit de travail. Respect de processus de travail. Travail soign et propre. Utilisation adquate des outils et des instruments


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OFPPT/DRIF 6

OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU

DE COMPORTEMENT

PRECISIONS SUR LE

COMPORTEMENT ATTENDU

CRITERES PARTICULIERS DE

PERFORMANCE

A. Expliquez les fonctions descomposants en lectronique de puissance.

Explication prcise des fonctions. Utilisation approprie de la terminologie.

B. Lire et interprter des schmas decircuits en lectronique de puissance.

Identification correcte des composants etdes caractristiques de leurs paramtres.

Identification exacte des fonctions descircuits.

C. Mesurer et calculer les paramtresdes circuits.

Exactitude des mesures et des calculs.

D. Diagnostiquer des problmes surdes circuits.

Justesse du diagnostic. Pertinence des correctifs apporter.


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OFPPT/DRIF 7

OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU

LE STAGIAIRE DOIT MAITRISER LES SAVOIRS, SAVOIR -FAIRE , SAVOIR -PERCEVOIR OUSAVOIR -ETRE JUGES PREALABLES AUX APPRENTISSAGES DIRECTEMENT REQUIS POURL ATTEINTE DE L OBJECTIF DE PREMIER NIVEAU , TELS QUE :

Avant dapprendre expliquer les fonctions des composants enlectronique de puissance (A) le stagiaire doit :

1. Dcrire les caractristiques et le fonctionnement des transistorsunijonctions.

2. Dcrire les caractristiques et le fonctionnement des thyristorsunidirectionnels.

3. Dcrire les caractristiques et le fonctionnement des thyristorsbidirectionnels.

4. Dcrire les caractristiques et le fonctionnement des photothyristors.

Avant dapprendre lire et interprter des schmas en lectronique de puissance (B), le stagiaire doit :

5. Expliquer le fonctionnement des circuits damorage des thyristors.6. Dcrire les limites absolues dutilisation des thyristors.

Avant dapprendre mesurer et calculer les paramtres des circuits (C), lestagiaire doit :

7. Utiliser les instruments de mesure.

Avant dapprendre diagnostiquer des problmes sur des circuits (D), lestagiaire doit :

8. Dcrire les techniques de dpannage des circuits lectronique de puissance.


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OFPPT/DRIF 8

PRESENTATION

Ce module de comptence particulire a comme pralable le module 10 (analyse desemi-conducteurs) et il est enseign au deuxime semestre. Les notions acquises dansce module sont rinvesties dans les modules 20 (installations et rparations desmoteurs et gnratrices c.c. ) et 22 (installations et rparations des moteurs etgnratrices c.a .)

DESCRIPTION

Lobjectif de ce module est de faire acqurir les connaissances relatives aux semi-conducteurs spciaux en lectronique de puissance tels que les thyristors, les

photothyristors, leurs circuits damorages et leur utilisation, aux vrifications ainsique remplacement des composants dfectueux. Ce module vise donc rendre lestagiaire apte dpanner des circuits lectroniques de puissance.

CONTEXTE DENSEIGNEMENT

Bien que la partie thorique se donne en classe, il est important de mettre en

vidence les lments sur du matriel pdagogique adquat sappliquant llectronique de puissance.

Llaboration dactivits lies la ralisation de test de vrification, lutilisation des chartes de dpannage et au remplacement de composantsdfectueux est fortement suggr.


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OFPPT/DRIF 9

Module : ANALYSE DES CIRCUITS

ELECTRONIQUES DE PUISSANCERESUME THEORIQUE


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Rsum thorique et Guidedes travaux Pratiques

ANALYSE DES CIRCUITS ELECTRONIQUES DE PUISSANCE

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1. Les Thyristors

1.1 Les SCR

1.1.1 Analogie 2 transistors de la structure PNPN

Les structures PN des diodes et NPN ou PNP des transistors bipolaires nous sont djfamilires. Il existe toutefois des lments semi-conducteurs structure PNPN, quonappelle thyristors. Le plus connu de ceux-ci est le SCR, Silicon Controled Rectifier,dont la configuration apparat la Figure 1-1 a).Pour en comprendre le fonctionnement, on brise symboliquement le cristal semi-conducteur tel que le schma quivalent 2 transistors (Figure 1-1 c)).

A

G

KN

PNP

A

K

G

PNPP

N

N

A

K

G

a) b) c)

Figure 1-1 analogie 2 transistors

la Figure 1-2, on rappelle les quations du transistor bipolaire en tenant compte duICBO. On note aussi la prsence de la capacit de jonction CCBO dont on verralimportance un peu plus loin.

CCBOICBO

C

E

BIB IE

IC

Figure 1-2 transistor NPN

( ) I I I E B CBO= + + 1 ( ) (1.1)

( ) I I I C B CBO= + + 1 (1.2) I I I B E C = (1.3)


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OFPPT/DRIF 11

Pour trouver le courant danode du SCR quivalent de la Figure 1-3, il suffitdeffectuer la somme des courants suivants:

I I I A C B= +1 1 (1.4)Daprs la Figure 1-3, on note que :

I I B C 1 2= (1.5) I I I B G C 2 1= + (1.6)

G

KIG

Q2

A

Q1

IC1

ICB01

ICB02

I A

IK

IB1 = IC2

IB2 = IG + IC1

Figure 1-3 courants dans un SCR

laide des quations (1.2), (1.5) et (1.6) , on effectue les substitutions appropries pour obtenir lexpression du courant danode.

( ) ( )( )( ) I

I I I A

E CBo CBo=

+ + + + +

2 1 1 2 1 2

1 2

1 1 11

(1.7)

1.1.2 Courbe caractristique I A-UA et symbole du SCR

la Figure 1-4, on trouve le symbole ainsi que la courbe IA-UA dun SCR. De plus,les caractristiques pertinentes du C106 sont fournies.Avec un courant de gchette nul, le SCR peut bloquer une tension aussi leve que leUBo. Pass ce point, lamorage par tension se produit et le SCR passe ltat deconduction. Son courant devient lev et sa tension devient faible car il sature. Si IA devient infrieur IH, le SCR retourne ltat bloqu.En inverse, le SCR peut bloquer une tension aussi leve que le U(BR) puis entre enavalanche comme une diode de redressement.

En fait, le synonyme de SCR est redresseur command car, plus le courant degchette augmente, plus le UBo diminue jusqu devenir, toutes fins pratique, nul.Cest de cette faon que se ralise lamorage par la gchette.


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I A

V A

+

-

I A A

GK

V A

PREMIER QUADRANT

TROISIME QUADRANT

ITM

VBR(R)

VTMIBR(R)

IHIBO

VB0

T= 25OCIGO = 0IG2 > IG1 > IG0

RGION DECONDUCTION (ON-STATE)

ITVT

RGION DE BLOCAGEEN INVERSE

(REVERSE BLOCKING)IRVR

RGION DE BLOCAGEEN DIRECT

(OFF-STATE)IDVD

SCR

K G A

Figure 1-4 Courbe I A-UA du C106

1.1.3 Spcifications des fabricantsDans les fiches techniques publies par les fabricants figurent toutes les informationsncessaires pour faciliter le choix dun SCR pour une application donne. Le tableauci-dessous prsente la fiche technique du SCR C106.Caractristiques du SCR C106 : Rgion de conduction : Rgion de blocage en inverse :Courant direct max. : ITM=5amp.

Tension directe max. : UTM=1.7V

Courant de maintien : IH=5mA max.

Courant davalanche : I(BR) > 1mA

Tension davalanche : U(BR ) > 100V C106 A

> 200V C106 B

> 300V C106 C

> 400V C106 D

Rgion de blocage en direct :Courant de retournement : IBo > 400A

Tension de retournement : UBo > 100V C106 A

> 200V C106 B

> 300V C106 C

> 400V C106 D

Amorage :Courant damorage : IGT=200A max.Tension damorage : UGT=1V max.


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La fiche technique dun SCR comporte quatre parties. Dans la premire partie, on peuttrouver la description du composant, le numro de pice, la forme du botier ainsiquune description sommaire des modles.La deuxime partie est consacre aux limites maximales dutilisation du SCR quil nefaut jamais dpasser pour viter dendommager le SCR.

La troisime partie indique les caractristiques lectriques dutilisation normale duSCR. La quatrime est une extension de la troisime, mais sous la forme de graphes.

1.2 Les procds damorage des thyristors1.2.1 Introduction

Tout processus de commutation comporte quatre phases :

1- Lamorage (turn-on)2- Ltat conducteur (on state)

3- Le dsamorage (turn-off)4- Ltat bloqu (off state)

Lorsquun SCR conduit, les principales caractristiques considrer sont le courantmaximum It, le courant minimum ou courant de maintien IH et la puissance dissipePD.Pour un SCR bloqu, il faut tenir compte principalement de la tension maximale quil peut supporter en direct, cest la tension de retournement ou Breakover Voltage UBo et en inverse, cest la tension davalanche UBR (R).

Dans les pages qui suivent, nous porterons notre attention sur le comportementdynamique du SCR lamorage et au dsamorage. Nous discuterons du temps defermeture Ton (turn-on-time) et du phnomne de di/dt ainsi que du temps douvertureToff (turn-off-time).

1.2.2 Amorage par rsistance et condensateur

Pendant lalternance ngative (B(+)), la diode D2 court-circuite R et le condensateur Cse charge la valeur Emax; larmature infrieure est alors positive, puis il commence se dcharger (zone OP). Pendant lalternance positive (A(+)), le condensateur reoitle courant i et se charge en fonction de la constante de temps RC jusqu' ce que latension Vc atteint la valeur de Vgt, ce qui provoque lamorage du Th. Langledamorage est directement proportionnel la valeur de R et peut varier de 0 180.


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Figure 1-5 : Dclenchement par RC : schma de principe

1.2.3 Amorage rsistif en rgime continuLe circuit de la figure 1-6 montre lamorage rsistif dun SCR en rgime continu.Comme le courant de gchette est fourni par la source dentre, une rsistance dans lecircuit de la gchette est ncessaire pour limiter le courant une valeur quinendommagera pas le SCR. Pour amorcer le dispositif, il suffit e fermermomentanment linterrupteur afin de solliciter la gchette

S

RL

RG

SCR

Va CC

Figure 1-6 : Amorage rsistif dun SCR

Pour que le SCR puisse tre amorc il faut que le courant de gchette Ig soit gal lavaleur du courant de gchette prescrite pour le SCR en question.La loi de kirchoff applique au circuit gchette permet dcrire lquation suivante :

VA = Rg Igt + Vgt Rg = (VA Vgt)/Igt

La loi de Kirchoff applique au circuit de charge nous permet dcrire lquationsuivante :

VA= It RL + Vak It = ( VA Vak)/RL

D2

THD1

Rc

es

C

R


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En fait, on doit considrer les limites suivantes pour le courant principal:Pour lamorage : Itmax > It >ILPour maintenir lamorage sans courant de gchette :Itmax > It >IhLa valeur de la rsistance de charge doit donc se situer entre les limites suivantes :

R Lmin R L R Lmax (VA Vak)/ Itmax RL (VA Vak)/IL (1.8)

Exercice 1.1

La fiche technique du SCR S2003LS3 fournit les donnes suivantes :Igt = 200 A ; Vgt = 0.8 V ; Itmax = 3 A Ih = 6 mA Vtm (ou Vak) = 1.6 V

On considre la figure 1-6 ave une rsistance de charge de 1 k et une source detension de 12 Vcc.1. Calculer la valeur de Rg pour assurer lamorage.

2. on dcide de remplacer la rsistance de charge de 1 k par une autre de 3 k larsistance Rg demeure la mme. Le SCR peut-il tre amorc ? pourquoi ?

3. trouver la valeur maximale de RL en tenant compte dun courant daccrochage ILde 8 mA.

4. Trouver la valeur minimale de RL en tenant compte du courant maximal permis travers le SCR.

5. Trouver la puissance de la rsistance R Lmin.

1.2.4 Amorage rsistif en rgime alternatif

Le circuit de la figure 1-7 ralise lamorage dunSCR en rgime alternatif.Le SCR samorce quand la tension instantane,es = Emax sinwt, atteint une valeur gale :

es = Vgt + Vd + RgIgtla valeur de langle damorage quon veut raliserdpendra directement de la valeur de la rsistanceRg ;

RL

R

Igt

D

es

S

SCRRG

Figure 1-7 : Amorage rsistif dun SCR

en rgime alternatif

Le rle de la diode D, en srie avec la rsistance Rg, est de protger la jonction gachette-cathode du SCR contre les surtensions en polarisation inverse.Quant la rsistance, en parallle avec la jonction gachette-cathode, elle sert protger leSCR contre lamorage accidentel qui pourrait parvenir du courant de fuite de la jonctionanode-gachette du SCR.


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1.2.5 Amorage par impulsion lectrique

Lamorage par impulsion lectrique est la mthode damorage la plus souventutilise, car elle permet dobtenir des angles de conduction plus prcise et ce, dune

manire plus efficace. Les premiers dispositifs permettent ce genre damorageutilisaient des amplificateurs magntiques.Lamorage par impulsion lectrique se fait de plus en plus avec laide des semi-conducteurs seuil de tension, appels encore dispositifs de dclenchement.

Lenroulement de charge Nlreprsente linductance variable. Ilest parcouru par le courant de

gchette Igt. Lenroulement decontrle Nc permet de varier la permabilit du noyau magntique laide dun courant de contrlecontinu Ic.

RG

Nl

RL

C

NcIc

SCR

source c.a

DT1

1

5

4

8 Igt

Figure 1-8 : amorage par impulsion avec amplificateur

magntique

Quand le courant Ic est nul, linductance de charge est maximale et la valeur ducourant de gchette est insuffisante pour amorcer le SCR. Quand Ic augmente brusquement, linductance de charge tombe sa valeur minimale et permet ainsi dedcharger le condensateur dans la gchette du SCR pour lamorcer.

1.2.6 Angle damorage et angle de conduction dun SCR

Lorsquon examine la forme donde de la tension aux bornes du SCR, on remarqueque ce dernier ne laisse passer quune partie de lalternance positive du cyclealternatif. En labsence dun courant de gchette suffisant et durant toute lalternancengative, le SCR est bloqu.

Le dcalage quon retrouve avant que la tension apparaisse aux bornes de larsistance de charge RL est appel angle de retard ou angle damorage. Le dcalage

c reprsente langle de conduction du SCR. On a :c = 180 - (1.9)

1.3 Mthodes de dsamorage

Il existe deux mthodes gnrales pour dsamorcer un SCR: La commutation parinterruption de courant et la commutation force. Ces deux mthodes visent le mmeobjectif: diminuer le courant danode une valeur infrieure au courant de maintienIH.

La technique de commutation par interruption de courant est illustre la Figure 1-9.Dans les deux montages, si on maintient SW1 ferm pendant un temps suprieur au


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Ton du SCR, ce dernier amorce et la DEL sallume. Pour bloquer le SCR, il suffitdactionner SW2 pendant un temps suprieur Toff.La charge est dsalimente au moment o on presse SW2 du circuit a) et au momento on relche SW2 dans le circuit b).

+15V

SW1

SW2

680R

3k3

1k

+15V

680R

3k3

1k

SW1

SW2

a) b)

Figure 1-9 Dsamorage par interruption de courant

Notons finalement que ces deux circuits sont sujets des dv/dt importants lorsquonrelche SW2.Il existe plusieurs techniques de commutation force. Toutefois, nous limiterons notretude la commutation force par condensateur et la commutation force parsource alternative.La Figure 1-0 montre le circuit de base pour dsamorcer un SCR par condensateur.Au dpart, le SCR est bloqu et le condensateur C est dcharg.Lorsquun courant de gchette vient amorcer le SCR t1, la tension danode tombe deUcc Ut et la condensateur se charge travers R.Aprs 5, la tension aux bornes de ce dernier vaut Ucc-Ut. t2, on appuie sur SW pour dsamorcer le SCR.La forme donde Usw passe donc de Ucc 0. Le condensateur C force la tensiondanode diminuer aussi dune valeur gale Ucc jusqu -(Ucc-Ut).

partir de cet instant, C se charge en inverse travers R L jusqu Ucc.Finalement, lorsquon relche SW t3, la tension danode devient suprieure lalimentation, car C se dcharge travers R L+R, tel que dmontr la Figure 1-1.


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IG

UCC

RL RC

SW

U A USW

ONOFFSW

IG

OFF

USW

U A

VCC

R + RLR VCC

RL + R

RL VCC

= RC

= (R + RL)C

= RLC

Ut

t3

t2

t1

Figure 1-10 dsamorage par commutation force par condensateur

+

-

+

-

-

+C

RL

R

VCC VCCRL + R

RL VCC

RL + R

RVCC

Figure 1-11 Dcharge de C t3


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OFPPT/DRIF 19

Pour assurer le dsamorage du SCR, il faut que C maintienne le potentiel danodengatif pendant un temps Tc au moins gal au Toff spcifi par le manufacturier. Or,le temps requis un condensateur pour atteindre une valeur Uc lorsquil se charge deEi (tension initiale) jusqu Ef (tension finale) se calcule comme suit:

t Ef Ei Ef U C

=

ln (1.10)

En appliquant cette expression notre circuit, la condition de commutation garantie duSCR scrit de la faon suivante:

( )[ ]Tc R C

Ucc Ucc Ut

UccToff

R C Ucc Ut

Ucc

Toff

L

L

=

ln

ln

02

C Toff

RUcc Ut

Ucc L

ln

2 (1.11)

Dans la plupart des cas, Ut est ngligeable et lquation(1.11) se rduit :

C Toff

R L

ln 2 (1.12)

Comme le montre la Figure 1-12, linterrupteur SW peut se remplacer par desinterrupteurs lectroniques tels le transistor et le SCR. Les formes donde du circuit a)sont identiques celles du circuit de base de la figure prcdente. Pour le circuit b), lelecteur pourra vrifier de lui-mme les formes donde qui accompagnent le schma.


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OFPPT/DRIF 20

VCC

RRL C

VCC

RL2RL1 C

VA2VA1

IG1

IG2

VA1

VA2

VCC

VT

VCC

VT

- (VCC - 2VT)

= RL1 C

= RL2 C

a) faible puissance b) forte puissance

Figure 1-12 Circuits pratiques pour la commutation force par condensateur

La technique de commutation force par source alternative ne ncessite pas de circuitde dsamorage. Comme lindiquent les formes donde du circuit de la Figure 1-13,

chaque alternance ngative, le SCR bloque obligatoirement. Si on veut amorcer cedernier, on doit utiliser lune ou lautre des techniques damorage vues jusqu prsent durant lalternance positive.


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OFPPT/DRIF 21

VA+

-

IG

RL

ES

+

-

ES

VA

IG

Figure 1-13 : Commutation force par source CA Exercice 1.2

1. Compltez la phrase suivante.La commutation naturelle est aussi appele ----------------------------------.

2. Combien de signaux de commande sont-ils requis pour raliser la commutation naturelleet la commutation force dun SCR.

1.4 Protection des thyristors

Les thyristors sont des composants dune grande fiabilit possdant une dure pratiquement illimite ; cependant, comme tous les semi-conducteurs, ils sont trssensibles aux charges. Il faut donc les protger efficacement contre les surtensions, lessurintensits et les chauffements excessifs.

1.4.1 Protection contre les surtensions

Pour protger les thyristors contre les surtensions, on a habituellement recours auxmoyens suivants.Surdimensionnement des thyristors : on utilise des thyristors ayant une tensioninverse de crte rptitive suprieure la tension inverse de crte rellementapplique. Le coefficient de Surdimensionnement est denviron 2.

Dispositifs crteurs : constitus par un circuit RC mont en parallle sur lesthyristors, ces dispositifs protgent les thyristors contre les surtensions au moment du

blocage et contre les surtensions extrieures.


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OFPPT/DRIF 22

La rsistance R en srie avec C sert limiter le courant danode lamorage. Cecourant est constitu du courant de RC ainsi que du courant de dcharge de C qui peuttre trs intense sans R. Les valeurs de R se situent en gnral entre 10 et 100 environ.

ES

RL

R

C

D

ES

RL

R

C

Figure 1-14 protection contre les du/dt

Si la rsistance R est plus grande que R L, il convient de placer une diode en parallle pour que la tension danode soit bien celle du condensateur lorsque Es augmente.

1.4.2 Protection contre les surintensits

Lorsque les thyristors sont ltat passant, seule la rsistance du circuit de chargelimite le courant direct maximal et, en labsence de protection, une surintensitaccidentelle peut provoquer lchauffement excessif de la jonction et la destruction du

thyristor.La protection la plus simple contre les surintensits accidentelles causes par uncourt-circuit ou par une fausse manuvre est lutilisation de fusibles action rapide(ou ultra-rapide) ou de disjoncteurs.

Figure 1-15 : Circuit de protection contre les surintensits accidentelles.

LFusible

50 Hz Disjoncteur120v C Rc


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OFPPT/DRIF 23

1.4.3 Protection contre les chauffements excessifs

La bonne utilisation des thyristors exige que lnergie thermique provenant du passagedu courant soit dissipe afin que la temprature de la jonction se maintienne un

niveau admissible. Les diffrents procds de refroidissement sont : Le refroidissement par le botier : il est utilis pour les thyristors de faible

puissance. Le refroidissement par dissipateur de chaleur : le dissipateur est fix sur le

thyristor. Il est gnralement en aluminium et muni dailettes augmentant sasurface totale.

Le refroidissement par des fluides intermdiaires (eau ; huile, etc..) : il estrserv aux thyristors de forte puissance. Le liquide circulant dans les radiateursvacue la chaleur.

1.5 Diffrents types de SCRLes types de SCR que lon peut rencontrer sur le march dpendent de lapplicationdans laquelle ils sont utiliss. On distingue:SCR standard : sert principalement au redressement des tension alternatives entensions continues pulsatives. Il est conu pour des frquences ne dpassant pas 1 kHzet des puissances dpassant plusieurs kilo-watts.

SCR sensible : appel aussi le darlistor, tient son nom du fait quil samorce trsfacilement comparativement au SCR standard (le courant de gchette est au dessousdu milliampre). Il se trouve gnralement dans des circuits lectroniques de basse puissance.

SCR rapide : se diffrencie des autres SCR par sa frquence dutilisation qui peutatteindre 10 kHz. Il est caractris par un trs faible temps de dsamorage qui nedpasse pas 5 s et des tensions de blocage pouvant atteindre les 700 V. on le retrouvesurtout dans les premiers convertisseurs de puissance.

SCR asymtrique : sa particularit vient du fait que sa tension de blocage en polarisation inverse est trs faible par rapport aux autres types de SCR, ce qui setraduit par un temps de dsamorage parmi les plus faible qui puissent tre. Conu pour des applications puissance leve et des frquences qui peuvent atteindre les50 kHz. Il remplace le SCR rapide dans la nouvelle gnration de convertisseurs de puissance plus compact et plus lgers.

Exercice 1.3

1. Quelles sont les diffrentes faons de bloquer un SCR.2. Quelle est la particularit dun SCR standard.3. Quest-ce qui distingue le SCR asymtrique de tous les autres types de SCR?


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OFPPT/DRIF 24

1.6 Les thyristors unidirectionnels spciaux1.6.1 Thyristor blocable par gchette GTO

Structure et symbole :La figure 1-16 montre la structure physique et le symbole lectrique dun GTO. Engros, cette structure est la mme que celle du SCR. Elle est compose de quatrecouches semi-conducteurs PNPN.

Cathode

Anode

Gachette

Anode

Gachette

Ca thode

P

P

N

N

Figure 1-16 : Structure et Symbole dun GTO

Fonctionnement :

Le fonctionnement du GTO est trs similaire celui du SCR, sauf en ce qui a trait lamorage. Dans le cas dun GTO, lamorage et le blocage se font par la gchette. Lafigure 1-17 montre le circuit quivalent dun GTO.Une impulsion positive la gchette amorce le GTO. La partie SCR et le transistorQ3 conduisent alors le courant principal du GTO.Une impulsion ngative applique la gchette du GTO a donc comme effetlextinction du transistor Q3 et, par consquent, le blocage du GTO.

Figure 1-18 : Caractristique courant-tension dun GTO

Gachette

Anode

Partie Transistor

Q2

Q3

Q1A

Partie SCRCathode

Figure 1-17 : Circuit quivalent dun GTO


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OFPPT/DRIF 25

1.6.2 Photothyristor-LASCRLe photothyristor est driv directement du SCR. Il est souvent dsign par sonabrviation LASCR qui signifie en anglais Light Activated SCR. Cest ni plus nimoins un SCR qui peut tre amorc par lumire.

Symbole et circuit quivalent :La figure 1-19 montre le symbole et le circuit quivalent dun LASCR. Cest uncomposant trois lectrodes. Il peut tre amorc soit par la lumire, soit par uneimpulsion lectrique la gchette.

D2

C

Q1A

Cathode

Anode

GachetteQ3

Figure 1-19 : Symbole et circuit quivalent dun LASCR

Fonctionnement :La lumire qui atteint la photodiode cre un courant entre les deux lectrodes de base

des transistors. Si lnergie lumineuse est suffisante, la photodiode gnre le courantde gchette ncessaire pour amorcer le LASCR.

Dans les applications courantes, le LASCR est souvent utilis pour la fabrication desoptocoupleurs, comme le montre la figure 1-20.

Un signal de commande est appliqu aux bornes de la DELqui constitue un dispositif dentre. Ce signal lectrique esttransform en signal lumineux que le LASCR transforme son tour sous forme dun signal lectrique. Loptocoupleur

ralise ainsi une isolation lectrique entre le signal dentre etle signal de sortie. Lun des premiers avantages desoptocoupleur rside dans la simplicit dinterface, quils permettent de mettre en place, entre deux circuits aliments par des sources distincts.

2 4

figure 1-20 :Diagramme dun

optocoupleur sortieLASCR

1.6.3 Thyristor double gchette SCS

Structure et Symbole :


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OFPPT/DRIF 26

Il est constitu de quatre couches semi-conductrices PNPN. Par contre, les deuxgchettes le diffrencient des autres thyristors unidirectionnels. Il possde quatrelectrodes qui sont : lanode, la cathode, la gchette danode Ga et la gchette decathode Gk.

d'anode

P

d'anodeNGachette

NCathode

Cathode

Gachette

AnodeAnode

de cathode

Gachette

de cathode

GachetteP

Figure 1-21 : Structure et Symbole dun SCS

Fonctionnement :Le fonctionnement dun SCS est similaire celui de deux transistors connects enmode de rgnration.

Pour amorcer un SCS, il faut : Soit une impulsion positive la gchette

de la cathode (gchette standard) ;

Soit une impulsion ngative la gchettede lanode (gchette complmentaire).

Pour bloquer un SCS, il faut : Soit une impulsion positive la gchette

danode ; Soit la commutation du courant de

maintien.

Q1

d'anode

de cathode

Q2

Anode

Gachette

Gachette

Cathode Figure 1-22 : Circuit quivalent

dun SCS


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OFPPT/DRIF 27

LES ELEMENTS DE DECLENCHEMENTS

2.1 IntroductionLes techniques damorages rsistif et par circuit RC sont rarement utilises cause dufait que le signal de gachette doit tre prsent pendant une grande partie du tempsdurant lequel le SCR est amorc. Cela implique une surchauffe de la gachette du SCR,ce qui risquerait de lendommager.Les thyristors de dclenchement sont spcialement conus pour raliser des circuitsdamorages plus performants afin de faciliter lutilisation des thyristors de puissancecomme le SCR et le TRIAC. Ces thyristors peuvent tre classs commeunidirectionnels et bidirectionnels.

2.2 Les thyristors de dclenchement unidirectionnels2.2.1 Transistor Unijonction UJTStructure et circuit quivalent :

Le transistor unijonction est form de deux couches semi-conductrices PN etcomportes trois lectrodes : un metteur et deux bases. La figure 2-1 a) et b) reprsentela structure interne ainsi que le symbole et le circuit quivalent de lUJT.

Base 1

Emetteur

Base 2

P

N

Figure 2-1 : a) Structure interne

B2

B1

EB2

B1

E

B2

B1

ERB2

RB1

b) Symbole et circuit quivalent dun UJT

Principe de fonctionnement :Un UJT est essentiellement compos dune diode et dune rsistance variable RB1 etdune rsistance fixe RB2.


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OFPPT/DRIF 28

Les fabricants spcifient gnralement pour chaque type des UJT les paramtressuivants :VA : tension aux bornes de RB1. : le rapport intrinsque ;

=+

R R R

2

1 2 (2.1)

Les valeurs typiques de , pour chaque UJT, sont donnes par le fabriquant. Elles peuvent gnralement varier entre 0.5 et 0.8.Avec la valeur du rapport intrinsque du UJT, on calcule la valeur de la tension VA laide de la formule :

VA = VBB (2.2)

Dans laquelle VBB reprsente la tension entre les bases B1 et B2 du UJT.

IE

UE

IEB1(SAT)

UEB1(SAT)

IV

Uv

IP

VP

RGIONDE

SATURATION

RGIONDE

RSISTANCENGATIVE

RGIONDE

BLOCAGE

Figure 2.2 : Courbe I E-UE dun TUJ

Uv : tension de valle

Up : tension de PIC (tension de pincement)


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OFPPT/DRIF 29

DR1

VEE

EBB

UE

RB2

B1

RB1

B2

VA

S1

Figure 2-3 : Circuit damorage dun UJT

Si linterrupteur S1 est ouvert, le courant dans lmetteur est nul. La rsistance entre la base 1 et la base 2 est alors gale la somme des rsistances internes RB et RBDu UJT. Elle peur varier entre 3 k et 10 k .

Avec la connaissance de lordre de grandeur de la tension VA, il sera facile decomprendre le fonctionnement du UJT. En effet, la fermeture de S1, si la tension UEest infrieur VA, la diode D se trouve polarise en inverse. Par consquent, il ny a pas de courant qui circule entre lmetteur et la base B1 du UJT.

En augmentant progressivement la tension UE par la source VEE, la diode D

conductrice ds que la tension UE est suprieure VA de 0.7 V. a ce moment, le UJTdevient conducteur et agit comme une rsistance ngative. Le courantIE qui circule travers la diode augmente alors rapidement. Au mme moment, la tension VEB1tombe une tension de valleUv minimale. Le courantIE metteur ne sera limit que par la rsistance R1 et la tension VEE.La figure 2-2 montre caractristique courant-tension dun UJT.

Dans cette caractristique on distingue trois rgions dopration : la rgion de blocage, la rgion de rsistance ngative et la rgion de saturation. Cest la rgion dersistance ngative qui procure au UJT son utilit pour servir raliser des circuits dedclenchement des thyristors ou simplement doscillateurs relaxation.

La tension de pointe Vp (point crte) est donne par la relation :VP = EBB + VD (2.3)

Oscillateur relaxateur et transistor unijonction :

Cet oscillateur relaxateur est frquemmentutilis pour le dclenchement dethyristors, car il est simple et peu coteuxet qil ne comprend que quatrecomposants.Lorsque la tension EBB est applique au


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OFPPT/DRIF 30

circuit, le condensateur C1 se charge travers la rsistance R1 selon la relationexponentielle :

Vc = EBB(1 exp(-t/RC)) (2.4)

Ds que la tension aux bornes de C1atteint la valeur de PIC, le UJT laisse passer le courant et le condensateur sedcharge travers la rsistance RB2, produisant ainsi une impulsion positive la borne B1.

EBB = +20V

+

-

UE UB1

+

-

RB1

RB2

R1

C1

0.2 F

2N2646

Figure 2-4 : oscillateur relaxateur UJT

Une impulsion ngative de plus faible amplitude est produite simultanment la borneB2. Lorsque Vc atteint la valeur de la tension de valle (environ 2 V), le UJT se bloque et le cycle recommence.Lamplitude des impulsions dpend du diviseur de tension form par la rsistanceinterbase rbb et les rsistances RB1 et RB2.

Figure 2-5 : Oscillogrammes relatifs loscillateur relaxateur UJT.

La priode des impulsions dpend des valeurs de R, C et . La valeur de la priode desoscillations est donne par :

1

1ln RC T (2.5)


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OFPPT/DRIF 31

Pour que loscillateur relaxateur puisse osciller la rsistance R doit tre telle que :

P

P BB

V

V BB

I U E

R R I

U E R

== .)(max.)(min pp (2.6)

Exercice 2.1Un oscillateur relaxateur est constitu dun UJT 2N2646 et dun condensateur de 0.2F. on donne :

typ Ip A Iv mAU V U V

D

V

. .(max.)(min.)

..

===

0 6954

0515

Calculez, lorsque EBB est gale 20 V :1. la valeur de la rsistance R requise pour obtenir une frquence doscillationde 500 Hz ;

2. les valeurs limites thoriques de R et f.

Amorage du thyristor par un transistor unijonction :Un circuit damorage du thyristor par un transistor UJT est reprsent la figure 2-6.Dans ce circuit de base, limpulsion positive produite par loscillateur relaxateur estapplique directement gchette du thyristor.

K

es - +

D12

1

3

4

Rc

R

C

R2

Dz

UJT Q1

B

T1

TRAN_HM31

1 3

2 5

Rz

esAG

R1

E

Ibb

Figure 2-6 : a) Amorage dun thyristor par un UJT

Langle damorage du thyristor, qui correspond la priode doscillation T, estcontrl par la variation de la vitesse de charge du condensateur laide du potentiomtre R.Ce circuit permet de faire varier langle damorage de 0 180. Le temps de retard lamorage est dtermin par la relation :


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OFPPT/DRIF 32

1

1ln RC tr (2.7)

de sorte que langle damorage est :

ftr T

tr

22 (2.8)

La rsistance R1 doit tre suffisamment faible pour que le thyristor ne soit pasdclench accidentellement par le courant Ibb circulant travers R1. La valeurmaximale de R1 est donc limite :

Ibb

V R GT min,max,1 (2.9)

O :

BB

BB

r R RV

Ibb++

21 (2.10)

Figure 2-6 : b) formes donde du circuit damorage.

Puisque ; 21 R Rr BB +ff , on obtient :

Vbb

r V

R BBGT min,

max,1 (2.11)Exercice 2.2


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OFPPT/DRIF 33

Le circuit damorage de la figure 2-6 comprend les lments suivants : condensateur C de 0.1 F ; diode zener 1N5253B ; Vz=25 V ; UJT 2N2646: = 0.69; rbb = 6.7 k ; f = 50 Hz.

Calculez:1. le temps de retard lamorage et langle damorage du thyristor

lorsque le potentiomtre R est ajust 10 k ; 2. la valeur maximale de R1, sachant que la tension damorage VGT =

0.7 V (il faut prvoir une marge de scurit de 0.4 V pour la tensiondamorage).

Application du transistor unijonction :

Les transistors unijonction sont principalement utiliss dans les circuits damoragedes thyristors, les oscillateurs relaxateurs, les circuits temporisateurs et les circuitsdtecteurs de tension.

2.2.2 Transistor Unijonction Programmable PUTStructure et Symbole :Le transistor unijonction programmable est constitu par un dispositif semi-conducteurPNPN trois jonctions et trois lectrodes de sortie (anode cathode et gchettedanode)

Anode

Cathode

Anode

d'anode

PGachette

P

N

N

Gachette

Cathode

Figure 2-7 : Symbole et Structure dun PUT

Principe de fonctionnement :Le montage du PUT peut tre reprsent par un circuit quivalent tel que celui illustr la figure 2-8.b, dans lequel :

21

21

R R R R

RG + (2.12)


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OFPPT/DRIF 34

Ce dispositif prsente une caractristique tension-courant semblable celle de UJT(figure 2-8 )La gchette danode est polarise la tension VG par lintermdiaire du pont dersistance constitu par R1 et R2. Lorsque la tension VA est infrieure la tensionVG, la diode anode-gachette danode est polarise en inverse et le PUT nest travers

que par un trs faible courant de fuite.

Figure 2-8 :a) Montage PUT ; b) circuit quivalent de thevenin ; c)caractristique tension-courant.

Lorsque la tension danode VA devient suprieure la tension de gchette VG, dunevaleur gale environ 0.5 V, un courant circule dans lanode et la gchette etdclenche brusquement le thyristor cela a pour effet de rduire la rsistance entre lagchette et la cathode une trs faible valeur (de lordre de 10). Il se produit uneffet de rsistance ngative c'est--dire que le courant danode IA augmente alors quela tension danode VA diminue jusqu une valeur minimale appele tension de valle.Le courant danode ncessaire au dclenchement est le courant de pic Ip ; ce courantest dautant plus faible que la rsistance RG est grande.A ltat passant, la source de tension Vs fournit, travers Rg, un courant gal :

G

GAS GA

R

V V I

= (2.13)

Ce courant qui circuler en sens inverse du courant de dclenchement, est un courant de blocage du thyristor.En rsum, le PUT laisse passer le courant, lorsque :

DG A V V V +=

La tension de pic du PUT est donne par :

AG BB D BB p V V V V V +=+=


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OFPPT/DRIF 35

Le rapport intrinsque du PUT est :

BB

D p

V

V R

R R R +=+

=21

1 (2.14)

Ainsi en rglant les valeurs des rsistances externes R1 et R2, on peut contrler lesvaleurs de , Ip et Iv.

Oscillateur relaxateur PUT :Dans loscillateur relaxateur PUT de la figure 2-8.a, la tension de cachette est fixe par lintermdiaire du diviseur de tension constitu par R1 et R2. Cette tension decachette dtermine la tension de pic. Lorsque la tension aux bornes du condensateur Catteint la valeur e pic, le PUT laisse passer le courant, le condensateur se dcharge brusquement et une impulsion apparait aux bornes de Rk. Lorsque la tension Vc atteintla valeur de valle, le PUT se bloque et le cycle recommence (figure 2-8.b)

Figure 2-8 : a) oscillateur relaxateur PUT ; b) formes donde de circuit.

La priode de loscillation dpend des valeurs de R, C, R1 et R2 ; elle est dtermine par la relation :

=

p BB

V BB

V V V V

RC T ln (2.15)

= 1

ln BBV RC T

Puisque :


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=+

R R R

2

1 2

Nous obtenons :

+= 2

1

1ln R R

RC T (2.16)

La valeur de R doit tre comprise entre les limites suivantes :

v

P BB

p

V BB

I U E

R R I

U E R

== .)(max.)(min pp (2.17)

Application du transistor PUT :Les principales applications des PUT sont :

Les circuits damorages de thyristors (figure 2-9) et de triac ; Les circuits temporisateurs dlai, de quelques secondes jusqu une heure ; Les oscillateurs relaxateurs.

Figure 2-9 : amorage dun thyristor par un PUT.

2.2.3 Diode SHOCKLEYStructure et Symbole :La diode shockley, appele aussi diode quatre couches, est un dispositif semi-conducteurs quatre couches PNPN et deux lectrodes de sortie : anode et cathode(figure 2-10.a). Elle peut se comparer lassociation de deux transistors (figure 2-10.c).


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OFPPT/DRIF 37

Figure 2-10 :Diode shockley ;a) Structure ;b) Symbole ; c)circuit quivalent

Principe de fonctionnement :

La diode shockley prsente deux tats stables : ltat passant ltat bloqu. La figure 2-11 reprsente la caractristique courant-tension de la diode shockley. Lorsque latension applique aux bornes est infrieure un certain seuil, Vs, appel aussi tensionde dclenchement ou tension de retournement (VBR), la diode est ltat bloque.Lorsque la tension anode-cathode atteint la valeur de la tension de dclenchementVBR, la rsistance de la diode seffondre trs rapidement et celle-ci laisse passer lecourant.

Figure 2-11 : Caractristique courant-tension de la diode Shockley

Le reblocage de la diode seffectue par la rduction soit du courant danode unevaleur infrieure au courant de maintien IH, soit de la tension anode-cathode au-dessous de la valeur VH.

Applications :Les diodes shockley sont utilises dans les circuits damorage de thyristors (figure 2-12) et de triacs, dans les gnrateurs dimpulsion, dans les gnrateurs de tension endents de scie, etc.


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OFPPT/DRIF 38

Figure 2-12 : circuit damorage dun thyristor par diode shockley

Exercice 2.31. dans quel cas un SCR conventionnel peut-il servir comme une diode

shockley ?2. nommez deux applications de la diode shockley.3. combien de couches semi-conductrices constituent la structure interne dune

diode shockley ?4. pourquoi ajoute-t-on souvent une rsistance RG entre la gchette et la cathode

dun SCR ?

2.2.4 Commutateur Unilatral SUSStructure et Symbole :Le commutateur unilatral SUS est un dispositif constitu par un thyristor miniature cachette danode, auquel est associe une diode avalanche basse tension (figure 2-

13). Il comporte trois lectrodes qui sont lanode, la cathode et la gchette

Figure 2-13 : le commutateur unilatral SUS : a) symbole ; b) circuit quivalent ;c) caractristique courant-tension

Fonctionnement :

Le fonctionnement dun SUS sexplique facilement laide de la figure 2-14 qui reprsente le circuitquivalent dun SUS. Il se dclenche lorsque une tensionfixe, dtermine par sa diode avalanche, est applique


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OFPPT/DRIF 39

entre lanode et la cathode. La cachette du SUS nestutilise que si lon dsire une synchronisation ou unecommutation force. Dans ce cas, on applique lacachette des impulsions ou une tension qui dclencherontle dispositif.

Cathode

Q1

Anode

Gachette

R

DQ2

figure 2-14 : circuit

quivalent dun SUS.

Applications :Le SUS est utilis dans les oscillateurs relaxateurs (figure 2-15.a) pouvant fournir desimpulsions de sortie capables de dclencher la plupart des thyristors (figure 2-15.b).

Figure 2-15 : a) Montage de principe de SUS. b) circuit damorage dun SUS.

Dans le circuit de la figure 2-15.b,la cachette du SUS est relie la branche suprieurede lalimentation, ce qui permet de le dclencher chaque alternance ngative. Lecondensateur C se dcharge durant lalternance ngative et se charge partir duncertain niveau de tension fixe, lors des alternances positives.

2.3 Les thyristors de dclenchement bidirectionnels2.3.1 Commutateur Bilatral SBS

Structure et Symbole :Le commutateur bilatral SBS est un dispositif bidirectionnel trois lectrodes desortie : lanode 1, lanode 2 et la gchette Il est constitu de deux commutateursunilatraux (SUS) identiques monts en parallle-inverse (figure 2-16.b). Sa courbecaractristique courant-tension (figure 2-16.c) est parfaitement symtrique et sescaractristiques, lorsque la gchette nest pas utilise, sont semblables celles du SUS,sauf que la tension inverse Vr nexiste pas.


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OFPPT/DRIF 40

Figure 2-16 : Commutateur bilatral SBS : a) symbole ; b) circuit quivalent ;c) caractristique courant-tension

Llectrode de la gchette du SBS sert programmer le seuil de tension deretournement Vs du SBS dans les deux sens.

Fonctionnement : Le fonctionnement du SBS est similaire celui du SUS. Il est amorc dans les deuxsens par une tension de retournement adquate. Il demeure conducteur tant que lecourant du SBS ne tombe pas sous le courant de maintien IH du SBS

Applications : Le commutateur bilatral fonctionne dans les deux sens. Il est surtout utilis pouramorcer des triac. Mais du fait que sa tension de retournement se situe entre 6 et 10 Vet quil peut dlivrer des impulsions de courant de 1 A, il est utilis aussi pour amorcerdes thyristors fonctionnant trs basse tension.

Exercice 2.41. nommez le thyristor de dclenchement unidirectionnel qui permet de raliser

un SBS.2. nommez les lectrodes dun SBS.

3. quoi sert la gchette dans un SBS ?4. si la tension de retournement de polarisation directe Vs1 est de +10 V, quevaudra Vs2 en polarisation inverse pour ce mme SBS ?

2.3.2 DIAC :Structure et Symbole :

Le DIAC est un dispositif bidirectionnel comprenant trois couches PNP et deuxlectrodes de sortie (figure 2-17.a et b): anode 1 et anode 2.


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OFPPT/DRIF 41

Figure 2-17 : DIAC :a) Structure ; b)symbole ; c) caractristique courant-tension.

Fonctionnement :

Le Diac se comporte comme un commutateur dont ltat (bloqu ou satur) dpend dela tension applique a ses bornes :

V12 < Vbo tat bloquV12 > Vbo tat satur (Vbo tension de retournement)

Le fonctionnement du Diac est similaire celui de deux diodes Zeners montes tte- bche. Quand la tension aux bornes du Diac atteint la valeur de retournement, le Diacdevient conducteur ou amorc. La tension ses bornes est alors de 1 2V.

Applications :Le Diac est surtout utilis dans les circuits damorage de triacs. Aliment en courantalternatif, il permet dobtenir avec des condensateurs de faible valeur (0.1 F et 35 V par exemple) deux impulsions par priode, lune positive et lautre ngative, dcalesde 180 lune de lautre ; on peut ainsi amorcer un triac ou deux thyristors.

Exercice 2.51. en quoi le DIAC ressemble-t-il au transistor ?2. comment samorce un DIAC ?3. le courant dans le DIAC est-il unidirectionnel ou bidirectionnel ?

2.4 Le TRIACLes thyristors ne fonctionnent en courant alternatif que durant une seule

alternance par priode. Pour pallier cet inconvnient et obtenir un contrle de puissance en courant alternatif, on a alors utilis un montage tte-bche de deuxthyristors. Ce dispositif, appel TRIAC, qui peut laisser passer ou bloquer le courant

dans les deux sens, est adapt la commande de charges de puissance sur les rseauxalternatifs.


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OFPPT/DRIF 42

MT1

G

MT2

IG

I+

-

V

Figure 2-18 : Symbole du triac

2.4.1 Structure du TRIACLe triac est un lment semi-conducteur bidirectionnel de la famille des thyristors. Ilest compos de cinq couches semi-conductrices NPNPN. Il comporte troislectrodes de sortie: la gchette et deux bornes principales B1 et B2 (figure 2-19.a et b).Le triac est lquivalent de deux thyristors associs en parallle-inverse et diffuss surle mme cristal (figure 2-19.c)

Figure 2-19 : a) structure du triac ; b) et c) quivalent deux thyristors

2.4.2 Principe de fonctionnementLe triac est ltat bloqu dans les deux sens lorsque aucun signal nest appliqu lagchette, soit lorsque IG est gal 0. Comme il nexiste quune lectrode decommande, le dclenchement est effectu par des impulsions de gchette positives etngatives faible nergie dans le quadrant I (B2 positive par rapport B1) ou lequadrant II (B1 positive par rapport B2).

Modes damorage du TRAICLe TRIAC peut tre amorc de quatre faons diffrentes:

Quadrant I + : B2 positif par rapport B1IG positif

Quadrant I - : B2 positif par rapport B1IG ngatif

Quadrant III + : B2 ngatif par rapport B1IG positif

Quadrant III - : B2 ngatif par rapport B1IG ngatif


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OFPPT/DRIF 43

Mode Quadrant Polarit de B2 parrapport B1

Polarit de G parrapport B1

I+ I Positive Positive

I- I Positive Ngative

III+ III Ngative Positive

III- III Ngative Ngative

Tableau 2-1 : Diffrents modes damorage du triac.

Caractristique courant-tension :La caractristique typique courant tension du triac, reprsente la figure 2-21 estsymtrique. Le premier quadrant, o B2 est positive par rapport B1, correspond aufonctionnement du thyristor P1N1P2N2. Le troisime quadrant, o B2 est ngative parrapport B1, correspond au fonctionnement du thyristor P2N1P1N4 dispos en parallle-inverse avec le thyristor prcdent.

Figure 2-21 : Caractristique courant-tension dun TRIAC.

On dfinit, comme dans le cas du thyristor, une tension critique de claquage Vbo(tension de retournement) dans les deux sens pour un courant de gchette Ig nul.Cette tension doit tre suprieure la valeur maximale de la tension alternativedalimentation applique, pour que le triac puise rester ltat bloqu dans les deuxsens et quil puisse garder son effet de contrle par la gchetteLes dfinitions des courants de maintien (Ih) et daccrochage (IL) sont identique celles donnes pour les thyristors.

Amorage dun triac par un diac :Le circuit de la figure 2-22.a reprsente le montage le plus simple et le plus connu. Ilest utilis dans les variateurs de lumire.


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OFPPT/DRIF 44

Au dpart, la tension entre la gchette et la borne B1 est nulle. Ds que la tension estapplique, le condensateur C commence se charger travers la rsistance Rprot et le potentiomtre Rv.Lorsque la tension ses bornes atteint la tension de retournement du diac, positive oungative, le diac laisse passer brusquement le courant, ce qui provoque la dcharge

partielle de C dans le circuit de gchette du triac qui est alors amorc.

Figure 2-22 : amorage dun triac par diac : a) schma de principe

Langle damorage du triac (figure 2-22.b) est :

21 += (2.18)

avec : 1 : dphasage arrire de Vc par rapport la tension source Vsource ; 2 : dlai provenant du temps de charge du condensateur C.

Langle 1 est donn par :

=

=

c

t

c

t

X R

IX IR arctanarctan1 (2.19)

O : prot vt R R R +=

et :

fC X c 2

1=


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OFPPT/DRIF 45

Figure 2-22 : amorage dun triac par diac : b) formes donde des tensions.

Langle 2 correspond au temps de charge ncessaire pour que la tension Vc aux

bornes du condensateur atteigne la valeur de tension Vbo du diac :

=

max,2 arcsin

source

c

V V

(2.20)

O : BOc V V =

eff source source V V ,max, 2= Au moment de lamorage du triac, par dclenchement du diac, lamplitude du courantI qui circule dans le circuit RtC est :

c

c

t

R

X V

RV I t == (2.21)

de sorte que :

c

c R

V

X V R t (Rc est ngligeable)

Pour un angle damorage de 90, on a :22

max, c source R V V V t = (2.22)


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APPAREILS DE MESURE

3.1 IntroductionLes appareils de mesure sont trs nombreux quils ne pourront pas tre tous

dcrits. Ce chapitre sera consacr ltude des appareils de mesure suivant :oscilloscope, voltmtre lectronique et frquencemtre. Le principe defonctionnement de ces instruments est parfois ncessaire, en tous castoujours utile. Il permet bien souvent dviter les mauvaises manipulations etde savoir quel crdit apporter aux rsultats obtenus.

3.2 OscilloscopeComme les tlviseurs, l'oscilloscope est quip d'un cran sur lequel il affiche laforme de la tension prsente sur son entre. La plupart des oscilloscopes sont quipsde deux entres et ils permettent de visualiser deux tensions simultanment.

3.2.1 Principe

L'oscilloscope est un VOLTMETRE PERFECTIONNE : VOLTMETRE parce qu'il mesure une diffrence de potentiel (ou tension) entre 2

points d'un circuit. Il se place donc en drivation sur le circuit aux 2 pointsconsidrs.

Sur le schma ci-dessous, l'oscilloscope mesure VAB.

Figure 3-1 : Mesure de la d.d.p aux bornes dune rsistance

PERFECTIONNE parce qu'il permet de visualiser cette tension et de mesurer des paramtres comme l'amplitude ou la priode si cette tension est priodique. Dans

ce cas, il fonctionne en mode Y-t , qui est le mode le plus courant. L'oscilloscope peut aussi reprsenter une tension en fonction d'une autre : c'est lemode X-Y qui est moins courant.

Loscilloscope est le plus polyvalent des appareils lectroniques. Seul, ouassoci dautres appareils, il permet simultanment de mesurer et devisualiser la grandeur laquelle on sintresse.Un oscilloscope comprend essentiellement un systme de visualisation, letube cathodique et des circuits lectroniques associs.


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Le TUBE OSCILLOSCOPIQUE, cur de l'appareil,est form de 3 parties.

Il peut tre schmatisde la faon suivante :

Figure 3-2 : le tube oscilloscopique

3.2.2 LE CANON ELECTRONS - La cathode

La cathode se prsente sous la forme d'un cylindre de Nickel d'un diamtre de1 2 mm, recouvert l'avant d'un oxyde alcalin qui met des lectronslorsqu'il est chauff. Le chauffage est ralis par un filament de tungstne parcouru par un courant alternatif. La cathode est au potentiel "0" ( la massecomme on le dit couramment) : ceci signifie que toute lectrode qui est un potentiel positif ou ngatif, l'est par rapport la cathode.


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Figure 3-3 : canon lectrons (cathode)

3.2.3 L'UNITE de DEFLEXION - Dflexions horizontale et verticale

De la mme faon, le systme de plaques verticales est responsable de la dviation

horizontale

3.2.4 L'UNITE de DEFLEXION - Dflexion verticale

Elle est constitue de 2 systmes de plaques placs l'un derrire l'autre :un ensemble de plaques horizontalesun ensemble de plaques verticales

figure 3-4 : Unit de dflexion

Le principe d'action de ces 2 ensembles est identique.Concentrons-nous sur les plaques horizontales.Une tension DV est applique entre les plaques. Cette

tension cre un champ lectrique E uniforme et perpendiculaire aux plaques : E = DV / do d est la distance entre les plaques.Le faisceau d'lectrons entre avec une vitesse V0 mi-distance entre les plaques et perpendiculairement auxlignes de force du champ. Il subit une dviation verticale.On peut montrer que suite la dflexion du faisceau,l'ordonne Y du point d'impact sur l'cran est proportionnelle DV.

Figure 3-5 : principe daction desplaques horizontales.

Notez que pour des tensions suprieures 40 V ou infrieures -40 V, le faisceaud'lectrons sort de l'cran. Le problme de l'obtention d'une dviation raisonnable pour


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des tensions trs importantes ou trs faibles sera rsolu plus tard (voir Mode d'emploi -Description des commandes - BoutonVolts/Div ).

3.2.4 L'UNITE de DEFLEXION - La synchronisation

Pour faire des mesures sur les signaux priodiques, il fautstabiliser la trace l'cran. Les dcalages successifs sont causs par le fait que la priode de la dent descie gnre dans l'oscillo, n'a aucune relation avec la priode du signal analyser.

Les tensions mises en jeu se rfrent au schma suivant :

figure 3-6 : la synchronisation.

Remarquez qu'ici, au moment de la synchronisation, le signal dmarre 0 V avec une pente ngative. En ralit, les conditions de dmarrage (tension et pente) peuvent trechoisies. C'est le bouton LEVEL (voir Mode d'emploi - Description des commandes)de la face avant de l'oscillo qui permet ce choix. Un autre commutateur,TIME/DIV , permet de choisir diffrentes priodes de la tension en dent de scie de faon rendreles mesures aises.

3.2.5 L'ECRAN

figure 3-7 : Ecran doscilloscope.

L'cran est form par unematire fluorescentedpose sur la faceintrieure du tubeoscilloscopique.

L'impact du faisceaurend cette matirelumineuse. La trace parat continue causede la persistancertinienne.


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3.2.6 LE CANON ELECTRONS - La lentille lectrostatique

La lentille lectrostatique est forme par un ensemble de 3 lectrodes perces d'un trou

en leur centre. Elles ont pour but de ramener le faisceau issu du point A en un point A'aussi fin que possible sur l'cran.L'lectrode I (l'anode) et l'lectrode III sont un mme potentiel positif VA.L'lectrode II, intermdiaire, est un potentiel ngatif VF : le rglage de ce potentiel par le bouton FOCUS permet d'ajuster la position A' par rapport l'cran.

Figure 3-8 : Schma des 3 lectrodes quiforment la lentille

Figure 3-9 : Effet de l'ajustement de V F par le bouton FOCUS

3.2.7 Les prcautions de scurit

Les prcautions gnrales de scurit qui doivent tre observes pendant toutes les phases demploi et de rparation dun oscilloscope sont :

Mise la terre : afin de rduire les risques dlectrocution ; Ne pas utiliser linstrument dans une atmosphre explosive ; Sloigner des circuits non isols ; Ne jamais changer les lments ou modifier lappareil ;

3.2.8 Les prcautions avant emploiLes principales prcautions avant emploi qui doivent tre vrifier sont :

Tester la tension du rseau ; Environnement : respecter la plage de temprature dutilisation delappareil ;

Intensit du tube cathodique : afin de ne pas altrer votre vue et de protgerle phosphore du tube cathodique, ne pas trop augmenter lintensit du spotet de la trace ;

Tension dentre maximum : respecter les limites des tensions dentres desdiffrents canaux ;


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gauche o il est mis en attente.Le systme de dclenchement ractive le spot quand la tension reprend la valeur et lesens de variation qui existaient au dbut du trac du prcdent oscillogramme. Ainsi,les tracs successifs se superposent et on obtient une image stable sur l'cran.

Allumage

Enfoncer le bouton "marche-arrt", le voyant "MARCHE" s'allume.Rglage du spot

Ajuster la luminosit du spot en agissant sur le bouton "INTENSITE".Veiller ce quele spot n'ait pas une luminosit excessive, en particulier s'il est immobile sur l'cran.

Pour une bonne prcision de lecture, donner la trace du spot une paisseur aussi fineque possible. Agir pour cela sur le bouton "FOCALISATION".

3.2.11 Exemple de mesures

Les signaux proposs dans les exercices sontsinusodaux : )2sin( t T

A E m =

L'amplitude A m et la priode T (voir schma ci-dessous) peuvent tre mesurs surl'cran de l'oscilloscope.

a. Mesure de la priode


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figure3-11 : mesure de la priode.

Le commutateur de la base de temps(Time/div) permet "d'tirer" le signal aumaximum, de faon que la lecture, qui se fait endivisions, soit la plus prcise possible.Il faut cependant qu'une priode entire soit

visible sur l'cran.Sur la figure ci-contre,T = 7.7 divisionsSi le commutateur Time/div est sur la position20 s,T = 7.7 * 20 s = 154 s

b. Mesure de l'amplitude pointe pointe

Figure 3-12 : mesure de lamplitudeC.C

On mesure en gnral l'amplitude pointe pointe, A pp = 2*Am.Le commutateurVolts/div permet d'agrandirau maximum le signal l'cran. On peutgalement :

l'aide du boutonPosition , dplacerla trace verticalement pour amener le bas au niveau d'une division (points jaunes).

l'aide du boutonLevel , amener lemaximum du signal au centre del'cran (point rose) pour profiter des petites graduations.

On mesure alors : A pp = 7.4 divisionsSi le commutateur Volts/div est sur la position 1 V, A pp = 7.4 * 5 mV = 37 V

3.3 Multimtres lectroniques3.3.1 Multimtre lectronique analogique

Ce sont des appareils affichage aiguille qui ncessitent une alimentation (par pile ousecteur).

Dans le cas dun fonctionnement en courant continu, la grandeur dentre (tension,courant ou rsistance) est :

Eventuellement transforme en tension ; Cette tension est attnue par un attnuateur plots ; Par la suite conditionne est amplifie, et applique un voltmtre aiguille ;


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Figure 3-13 : organisation interne dun multimtre lectronique analogique .

3.3.2 Multimtre lectronique numrique

Principe de fonctionnement et organisation interne :Ce sont des appareils affichage numrique qui ncessitent une alimentation (par piles ousecteur).

Les grandeurs mesurables par un multimtre lectronique numrique sont : Des tensions continues ou alternatives ; Des courants continus ou alternatifs ; Des rsistances (en continu) ;

Le schma gnral typique dun multimtre lectronique numrique est donn par la

figure.

Caractristiques gnrales :

Les commandes dun multimtre lectronique numrique peuvent se faire : Soit par lintermdiaire de commutateurs rotatifs et de poussoirs ; Soit dans le cas des appareils microprocesseur incorpor, par touches ;

voltmtre aiguille

amplificateur

attnuateur

convertisseur X U

grandeur d'entre X


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Figure 3-14 : organisation interne dun multimtre lectronique numrique .

Les diffrentes commandes qui peuvent exister sont les suivantes : commande de fonction commande de gamme

dure de mesure commande de test

Les bornes dentres et de sorties peuvent exister sont en BNC ou des bornes 4 mm.

Prcautions demploi :

Lorsque lappareil est utilis comme voltmtre ou ampremtre, il suffit dappliquer surlentre une tension ou un courant infrieur aux limites prvues par le constructeur (serfrer aux fiches techniques des constructeurs).

Pour le fonctionnement en ohmmtre, il suffit de ne pas tablir entre les bornes dentresune d.d.p suprieure quelques centaines de voltes (200 300 volts crte).

Exemples de mesure :

La plupart des multimtres peuvent jouer le rle de : voltmtre, ampremtre etohmmtre.Pour choisir la fonction du multimtre :

1. slectionner la position du commutateur de fonction,

2. connecter un fil la borne COM(pour faciliter les reprages on emploie souvent un fil noir)

controle logique

affichage

convertisseuranalogiquenumrique

normalisateur

R

entretension oursistance

entrecourant

masse

commutateur

Icc Ica Ucc Uca R

IccIca Uca

Ucc

numrique

sortie numrique


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Faire une estimation de l'intensit de courant mesurer et adopter un calibre suprieur la valeur estime.Ici, ne sachant pas bien estimer l'intensit du courant, on a d'abord choisi le calibre10 A.

L'ampremtre est branch en srie avec les diples dans lesquels on veut connatrel'intensit du courant.


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Aprs avoir ralis une premire mesure, la meilleure prcision sera obtenue enadoptant le calibre immdiatement suprieur la valeur mesure.Ici, la premire mesure donne 0,09 A soit environ 90 mA. On peut donc adopter lecalibre 200 mA.Pour adopter ce calibre, il faut non seulement dplacer le commutateur mais aussi l'undes fils de branchement.

Lire et exprimer le rsultat de la mesure

Ici, par exemple, on lit :I = 94,3 mA

On crira raisonnablement :

I = 94 Ma

calibre 200 mA

Le voltmtre pour mesurer une tension :

Choisir la fonction voltmtre :

1. Se renseigner sur le type du gnrateur qui alimente le montage o on fera lesmesures.

2. Choisir la position du commutateur

Si la tension est continue , on slectionnera un des calibres de la zone :

Si la tension est alternative , on le choisira dans la zone :

Choisir l'emplacement des fils.


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Choisir le calibre :Faire une estimation de la tension mesurer et adopter un calibre suprieur la valeurestime.Par exemple, si le montage est aliment par un gnrateur de tension 6 V, le calibre20V conviendra.

Aprs avoir ralis une premire mesure, la meilleure prcision seraobtenue en adoptant le calibre immdiatement suprieur la valeurmesure.


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L'ohmmtre pour mesurer une rsistance :

Choisir la fonction ohmmtre :

Utiliser l'un des calibres de la zoneverte.On a le choix entre2 M (mgohm)200 k (kilo-ohm)20 k 2 k 200 (ohm)

Actuellement, rien n'tant connect auxdeux bornes de l'ohmmtre, on mesure

la rsistance de l'air entre ces deux bornes. Cette rsistance est suprieure 2 M . L'ohmmtre ne peut pas donnerle rsultat de cette mesure, il affiche

gauche de l'cran.

Choisir le calibre

Si on n'a aucune ide de la valeur de larsistance mesurer, on peut garder le

calibre 2 M et faire une premiremesure.

Si on connat l'ordre de grandeur de larsistance, on choisit le calibre justesuprieur la valeur estime.


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Brancher l'ohmmtre

Si la rsistance est utilise dans unmontage, il faut l'en extraire avant de laconnecter l'ohmmtre.

La rsistance mesurer est simplement branche entre la borne COM et la borne repre par la lettre.Lecture du rsultat

Ici, par exemple, on lit :

R = 0,009 M

Autrement ditR = 9 k


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Choix d'un calibre plus prcis

Puisque la valeur de la rsistance est del'ordre de 9 k , on peut adopter lecalibre 20 k .

On lit alors :R = 9,93 k

Le calibre suivant (2 k ) est infrieur la valeur de R. Nous ne pourrons donc pas l'utiliser.

Cohrence du rsultat de la mesure avec la valeur marque sur le corps de la rsistance

La valeur de la rsistance est indique par trois bandes colores.Une quatrime bande indique la prcision du marquage. Ici, cette bandede couleur or signifie que la prcisionest de 5%.

A chaque couleur correspond unchiffre :

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9


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Ici le marquage indique :R = 10 103 5% prs.

soit : R = 10 k 5% prs.

5% de 10 k = 0,5 k .La rsistance R est donc comprise dansl'intervalle :

9,5 k R 10,5 k

Le rsultat de la mesureR = 9,93 k est bien compatible avec le marquage.On pourra finalement crire :

R 9,9 k

3.4 Frquencemtres3.4.1 Introduction

Un appareil appel frquencemtre permet de mesurer la frquence dun signal. Mais peutaussi permettre de mesurer :

La priode dun signal, Le quotient de deux frquences, Un nombre dvnements entre deux dates, Un intervalle de temps entre deux vnements.Un frquencemtre permet dafficher et de sortir le rsultat de la mesure sous forme

numrique. Pour cette raison, il est parfois appel frquencemtre numrique.

3.4.1 Organisation gnrale

Un frquencemtre comprend quelques circuits de base, interconnects dans uneconfiguration correspondant la fonction choisie :


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Figure 3-15 : schma bloc gneral d un frquencemtre.

Oscillateur de rfrence, horloge : cest un oscillateur dont la frquence Fo estconnue avec prcision. Cette frquence vaut en gnral 5 MHz ou 10 MHz ; elle estobtenue partir dun oscillateur quartz.

Diviseur de frquence : ce circuit divise par dcades successives la frquence fE dusignal appliqu son entre. La prcision de la frquence de sortie fS nest pas altre par ces divisions successives, elle reste celle de la frquence dentre.

Figure 3-16 : diviseur de frquence.

Normalisateur : ce circuit fournit, partir des signaux dentre de frquence f mesurer, de formes et damplitudes varies, des impulsions calibres compatibles avecla partie logique de lappareil.

Figure 3-17 : normalisateur.

Porte : la porte est un circuit logique qui : Soit laisse passer les impulsions de son entre vers le compteur, Soit bloque ces impulsions.

La commande de porte est effectue par un circuit de dpart-arrt constitu de deux bascules.

noramlisateur porte compteur dcimal

affichage

oscillateur de rfrence

diviseur defrquence

controlelogique

entre

rfrence

externe

Diagramme fonctiionnel d'un Frquencemtre

110

110

signal d'entre fe

ou oscillateur de rfgerence fo

fe/10

Te Tex10 Tex100

normalisateur tension d'entretension de sortie


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Figure 3-18 : fonctionnement de la porte.

Compteur dcimal : le compteur compte les impulsions qui franchissent la porte. Ilest caractris par sa capacit dcimale et sa frquence maximale de comptage.

Affichage et contrle logique : ce circuit mmorise les chiffres de dcades decomptage, affiche le rsultat, indique lunit de mesure, positionne la virgule et remet zro le compteur avant une nouvelle mesure.

3.4.2 Rglages dun frquencemtre

Les appareils les plus simples ne possdent quun seul type de fonctionnement,celui en mesure de frquence. Les appareils les plus complets permettent lensembledes mesures dcrites en introduction. Ils sont souvent appels compteurs universels.Lutilisateur choisit, soit par commutateur, soit par boutons poussoirs, la fonctionutilise pour la mesure et la dure de la mesure. Parmi les rglages effectus parloprateur on cite :

Cadence de mesure, Rglages des entres, Rglages pour le fonctionnement en frquencemtre ou priodemtre, Rglages pour la mesure dintervalle de temps, Rglages pour le fonctionnement en totalisateur.

3.4.3 Prcision du frquencemtre

La prcision dune mesure au frquencemtre dpend la fois du type de mesure et dela prcision de loscillateur de rfrence. Cette dernire est fonction :

Du type de loscillateur de rfrence, De la temprature, Du temps qui sest coul entre ltalonnage et lutilisation (vieillissement), Des fluctuations de la tension du secteur.

3.4.4 Prcautions demploi dun frquencemtre

commande de porte

porte

sortieentre

entre

sortie

commandeporte passante

portebloque

arretdpart porte

bloque t

t

t


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La seule prcaution demploi dun frquencemtre concerne la tension dentre qui nedoit pas tre trop leve. En fait la tension efficace maximale admissible dpend de lafrquence. En gnral le constructeur donne les valeurs de V1, f1, V2, f2 sous laforme :

250 V efficaces (V1) jusqu 400 Hz (f1)

5v efficaces (V2) au-dessus de 10 MHz (f2)

Figure 3-19 : caractristique tension-frquence.

f f2f1

V1

V2

tension efficace max admissible

0


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4.1 Introduction

Pour le dpannage dun systme ou circuit lectronique en panne, il y a troistapes suivre : Dtection de la dfaillance : observez le fonctionnement du circuit ou

du systme et comparez vos observations avec le fonctionnementnormal,

Dlimitation de la dfaillance : ralisez des tests et faites des mesuresen vue disoler la dfaillance,

Correction de la dfaillance : remplacez le composant dfectueux ourparez la connexion mal faite ou liminez un court-circuit.

Mme si ces tapes semblent lmentaires et videntes, la procdure dedpannage suivie est grandement conditionne par le type et la complexit du circuit.Elle repose aussi sur les outils de dpannage et la documentation disponibles.

4.2 Recherche des pannes sur les matriels lectroniques4.2.1 Appareil lectronique

Un appareil lectronique est gnralement constitu dun certain nombre desous-ensemble. Lorsquun tel appareil passe en maintenance pour remise en

tat , il faut dabord localiser les dfauts au niveau de ses sous-ensembles avantdintervenir localement au niveau des composants. Pour amener bien uneintervention de dpannage, il est fortement conseill de retenir les points

suivants : Le manuel de maintenance utilis pour une recherche de panne

doit tre parfaitement jour, On doit disposer de tous les moyens de test spcifis par le

manuel de maintenance, La panne doit tre parfaitement dfinie avant toute rparation

qui risquerait dtre inoprante. Lappareil en panne doit tretest mthodiquement, fonction par fonction, et les symptmesobservs soigneusement nots.

4.2.2 Mthodes de diagnostic

En traitant un appareil comme un ensemble de fonctions, il est possible de circonscrire le dfaut une fonction, et dy trouver le ou lescomposant(s) fautif(s). Les mthodes permettant de reconnatre quel bloc

fonctionnel est en panne sont les suivantes : LAPPROCHE ALEATOIRE : nest utilise que si lon possde une certaine

connaissance statistique sur lappareil en dpannage. Par exemple, si


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60 % dappareils dun mme type ont prsent la mme panne, due la dfaillance dun condensateur lectrolytique, il est fort probable quela recherche des pannes commencera, a priori, de la vrification decette capacit,

DENTREE A SORTIE OU DE SORTIE A ENTREE : ces deux mthodessystmiques consistent injecter un signal lentre de lappareil et relever les rponses en diffrents points en procdant avec lentre pour rfrence vers la sortie, ou en remontant de la sortie vers lentre, bloc par bloc, jusqu localiser lunit fonctionnelle en panne. Cettemthode est applicable dans le cas o le nombre des blocsfonctionnels serait limit.

METHODE PAR FRACTIONNEMENT : trs efficace dans le casdquipements comportant un grand nombre de blocs fonctionnels ensrie. Cette mthode consiste diviser lensemble

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