Convertisseur 12v CC Vers 220VAC 160 W

A L I M E N TAT I O N

ELECTRONIQUE magazine - n 1820

Un convertisseur12 volts continus

220 volts alternatifs160 watts - 50 hertz

Ceux qui utilisentcouramment un ordi-

nateur, savent que si latension du secteur vient

manquer, mme pourquelques secondes, tous les

fichiers sur lesquels ils tra-vaillent seront perdus. Lutilisation de ce convertisseur, per-met lordinateur de rester allum, mme si la tension sec-teur venait disparatre, ce qui permet de poursuivre sontravail en toute quitude.

Ce ne sont que quelques exemples de lutilisation possiblede ce convertisseur. Nous sommes certains que vous avezdj en tte lapplication dans laquelle vous voudrez lutiliser.

Dissertation terminologique !

Nous aurions pu appeler ce convertisseur onduleur. Eneffet, la mission qui lui est confie est bien de crer uneonde par tir dune tension continue. Nanmoins, leterme onduleur, dans le langage informatique, dsigne

ous vousdemandezprobable-ment quoi ser t

un convertisseur enmesure de transformerune tension continue de 12 volts en une tension alterna-tive de 220 volts.

Le premier exemple qui vient lesprit concerne lutili-sateur dune caravane ou dun camping-car qui pourrasinstaller o bon lui semblera, mme en dehors deszones amnages pour le stationnement. En effet, par-tir dune batterie 12 volts, il pourra alimenter nimportequel petit appareil mnager conu pour une tension de220 volts.

Ceux qui utilisent des panneaux solaires pour recharger desbatteries de 12 volts, pourront convertir cette tension enune tension alternative de 220 volts, quils pourront ensuiteutiliser pour alimenter un clairage, un tlviseur ou encoreun metteur de moyenne puissance.

Aliment avec une tension continue de 12 volts fournie par une batterie, ceconvertisseur nous permettra de prlever sur sa sortie une tension alternative de220 volts 50 hertz. Cette tension pourra tre utilise pour alimenter un ordinateur,un tlviseur ou nimporte quel appareil lectrique dont la puissance ne sera passuprieure 160 watts.

on saperoit immdiatement que lademi-onde positive est spare de lademi-onde ngative et vice-versa, parune pause de 2,5 millisecondes.

Comme la dure de la demi-onde posi-tive et celle de la demi-onde ngativesont de 7,5 millisecondes, en addi-tionnant celles-ci les temps de pause,on obtient un cycle complet tous les :

7,5 + 2,5 + 7,5 + 2,5= 20 millisecondes.

Ce qui correspond une frquenceexacte de :

(1 : 20) x 1000 = 50 hertz.

Le rendement de ce conver tisseurtourne aux alentours des 80 %. De cefait, si, sur sa sortie, nous relions unecharge 60 watts, le conver tisseurconsommera 72 watts sur la batterie.Si la charge est de 100 watts, ilconsommera 120 watts et si nousrelions une charge de 150 watts, ilconsommera 180 watts.

Avec une consommation de 72 watts,le convertisseur demandera la bat-terie :

72 : 12 = 6 ampres environ.

Avec une consommation de 120 watts,le convertisseur consommera sur labatterie :


Avec une consommation de 180 watts,le convertisseur tirera de la batterie :


Il faut souligner, que plus la tension dela batterie baisse, plus la consomma-tion du convertisseur augmente pourobtenir en sortie une tension de 220volts stabiliss.

Si nous alimentons le convertisseuravec une batterie de 60 Ah et que nousconsommons environ 6 ampres, labatterie sera dcharge au bout de 10heures environ.

Si, par contre, nous consommons 10ampres, elle sera vide en 6 heureset, si la consommation passe 15ampres, elle sera vide au bout de 4heures seulement.



un appareil qui, partant du secteur 220volts, fournit une tension de rempla-cement quivalente durant les cou-pures de courant.

Dans ce sens, notre convertisseur nestpas un onduleur par t entire car ilnintgre pas les parties batterie etchargeur de batterie. Dun autre ct,il est beaucoup plus quun onduleur,car sa sortie est stabilise en tensionet en frquence, ce qui nest pas le casde la majorit des onduleurs du com-merce !

En fait, pour transformer notre conver-tisseur en onduleur de haute qualit,il suffit de lui adjoindre lindispensablebatterie et un chargeur idoine !

Entrons dansle vif du sujet

A la sor tie de ce conver tisseur, ontrouve une onde carre de forme par-ticulire (voir figure 1) dune frquencede 50 Hz. Ceux qui pensent que cetteforme donde nest pas idale pour ali-menter des circuits conus pour unetension sinusodale, sont dans lerreuret nous allons le dmontrer !

Une onde carre de ce type peut tran-quillement tre utilise pour alimenterune radio, un ordinateur, un tlviseur,etc. Pourquoi? Simplement parce que,comme chacun sait, quelle que soit laforme de la tension alternative appli-que au primaire dun transformateur,elle sera rcupre sur son secondairepour tre conver tie en une tensioncontinue par des diodes ou un pontredresseur pour tre ensuite filtre etrgule avant utilisation dans les dif-frents circuits !

Pour preuve, si vous avez la possibilitde contrler un onduleur du commerce,vendu pour alimenter les ordinateurs,vous noterez, lorsque le secteur vient manquer, que celui-ci gnre uneonde carre qui, de plus, nest stabili-se quen tension mais pas en fr-quence !

De notre convertisseur par contre, sortune onde carre, stabilise aussi bienen tension, quen frquence.

Prcisons que ce convertisseur peutgalement tre utilis pour alimenterun ventilateur ou un quelconque petitappareil domestique, pourvu quil neconsomme pas plus de 160 watts.

En observant, sur la figure 1, la formedonde qui sort de ce convertisseur,

0

+ Vmax

2,5 ms 2,5 ms

7,5 ms

7,5 ms

20 ms- Vmax

CYCLE COMPLET

Figure 1 : La demi-onde positive estspare de la demi-onde ngativeet vice-versa, par une pause de 2,5millisecondes. Cette pause est indis-pensable pour permettre chaquepaire de MOSFET de souvrir avantque la paire oppose ne se ferme.Sans cette pause, les quatre MOS-FET conduiraient simultanmentdurant quelques millisecondes etcela provoquerait un court-circuit.

Figure 2 : Sur la photo de dbut darticle, vous pouvez voir le panneau avant ducoffret du convertisseur. Sur cette photo, vous pouvez voir la partie arrire, osont fixs, la prise de sortie 220 volts, les deux douilles dentre 12 volts et leporte-fusible.



Schma lectrique

En regardant le schma lectrique dela figure 3, on peut noter que ce conver-tisseur est compos de deux tagesdistincts.

Quant au second tage, qui utilisequatre MOSFET de puissance rfren-cs 2SK2150 (voir MFT5 MFT8), il estutilis pour convertir la tension conti-nue fournie par le premier tage, en unetension alternative de 220 volts - 50 Hz.

Le premier tage, form par le circuitintgr UC3646 (voir IC1) et de quatreMOSFET de puissance rfrencsIRFP150 (voir MFT1 MFT4), est uti-lis pour obtenir une tension continuestabilise de 294 volts.

DG

S

DG

S

GS

D

GS

DE

BC

DG

SQA

CK

D

QB

R S

DG

SQA

CK

D

QB

R

S

DG

SE

BC

DG

SE

BC

E

BC

8

4

5

2

7 6 1514

13

12

16

1139

16

13 412

8 10 11

16

11 10

12

8

6 12

36

8

7

12

36

8

7

S E

M

1

VVERS

V

V

V

V

5

3

14

1

2

4 6

9

11

10

13

12

7 8

7

8

4

5

6

1

3

2

TR1

IC1

MFT1MFT2

MFT3MFT4

MFT5

MFT6

MFT7

MFT8

TR2

TR3

TR4

IC2

IC3

IC8

IC5

IC6

IC4-A

IC4-B

IC7-A

IC7-B

R1

R2R3

R4

R5

R6

R7 R8

R9

R10

R11

R12

R14

R13

R15

R16

R17

R18 R20

R19R21

R22

R23

R24

R25

R26

R27

R28

R29

R30

R31 R32

R33

R34

R35

R36

R37

R38

R39

R40

R41

R42

C2

C1

C3

C4 C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14 Z1

C15

C16

C17

C18 C19

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27C28 C29

C30C31

C32

C33

DL1

DS1

DS2

DS3

DS4

DS5

DS7

F1

DS9 DS10

DS11 DS12

DS13 DS14

DS15

DS16

DS17

XTAL

T1

12 V

220 V / AC

C20

DS6

DS8

S1

294 V

Figure 3 : Schma lectrique du convertisseur 12 Vcc / 220 Vac.



A premire vue, le schma peut sem-bler complexe et peu comprhensible,mais si vous suivez notre description,vous dcouvrirez quen plus dtresimple, il est aussi trs instructif, parceque, finalement, il vous permettra decomprendre le fonctionnement dunconvertisseur continu/alternatif.

Rle de IC1Commenons la description par le cir-cuit intgr IC1 (UC3846), qui permetde piloter en PWM (Pulse Width Modu-lation) en franais, MLI (Modulation Largeur dImpulsions) les paires deMOSFET de puissance MFT1-MFT2 etMFT3-MFT4 qui se trouvent connectssur ses broches de sortie 14 et 11.

Comme de la broche 11 sort une ondecarre dphase de 180 par rapport celle issue de la broche 14, les deuxpaires de MOSFET de puissance secomportent comme des interrupteurs,qui se ferment et qui souvrent en oppo-sition de phase.

Lorsque la paire de MOSFET MFT1-MFT2 est en conduction, la paire MFT3-MFT4 est bloque et lorsque cest lapaire MFT3-MFT4 qui est conductrice,la paire MFT1-MFT2 est son tour blo-que.

De lenroulement secondaire de T1, quia un nombre de spires suprieur parrapport lenroulement primaire, on

prlve une tension crte denviron 350volts. Tension qui est redresse par lesdiodes DS5-DS6 et DS7-DS8 puis fil-tre par le condensateur lectrolytiqueC15.

Notez, que la prise centrale du secon-daire du transformateur T1, nest pasconnecte la masse, mais aux diodesDS3 et DS4 relies aux drains des tran-sistors MOSFET MFT1-MFT2 et MFT3-MFT4.

Ces diodes, redressant les pics de ten-sion, fournissent une tension continue,laquelle, ajoute la tension djredresse par les diodes DS5-DS6 etDS7-DS8, nous permet daugmenter lerendement du convertisseur.

A titre dinformation, sachez que cetransformateur, quip dun noyau enferrite, a un primaire compos de 10spires, avec une prise centrale et unenroulement secondaire compos de400 spires, toujours avec une prisecentrale.

Le circuit intgr IC1 permet de stabi-liser la tension continue sur 294 volts,mme si la tension de la batterie des-cend des valeurs infrieures 12volts et cela, mme si la consomma-tion de la charge varie en sortie.

De ce fait, nous prlverons toujours la sor tie de ce conver tisseur, une

tension alternative stabilise de 220volts.

La frquence de londe carre qui sortdes broches 11 et 14 dIC1 est den-viron 30 kilohertz et cette valeur sob-tient en appliquant entre la broche 8et la masse, un condensateur de3 900 pF (voir figure 6) et entre labroche 9 et la masse, une rsistancede 10 kilohms (voir R8).

Cest la broche 6 dIC1, qui se chargede stabiliser la tension requise de 294volts sur le condensateur C15.

Cette broche est en fait connecte, travers un diviseur de tension com-pos des trois rsistances R1, R9 etR10, la tension dj redresse etfiltre prsente sur le condensateurlectrolytique C15. Cette tension seraensuite compare avec une tensionde rfrence interne au circuit intgrIC1.

Si la tension de sortie devait augmen-ter au-del des 294 volts requis, le cir-cuit intgr IC1, diminuera immdiate-ment le rapport cyclique de londe carrqui pilote les quatre MOSFET MFT1-MFT2 et MFT3-MFT4 et, automatique-ment, la tension redescendra sur lavaleur requise.

Si la tension de sor tie devait des-cendre sous les 294 volts, parce que

E

M

U

MC 78L05

4013

S

RQ

Q D

CK_ S

RQ

Q D

CK

_

8910111213VCC

GND5 61 2 3 4

4040

VCC 91011121315 14

GND5 61 2 3 4 7

Q12

RQ 8Q 11 Q 10 1

2QQ3Q 4Q 6 Q 5 Q 7

Q 9

Q1

UC 3846

VCC 910111316 14 GND

5 61 2 3 4 7 8

OUTPUT STAGE

COMP. & F/F STAGE

B + A

I/A E/A

COM

P.

CxO

SCIL

LAT.

Rx

SYN

C

INO

UT

V. R

EF.

REG

ULA

TOR.

CURR

. LIM

.SH

UTD

O.

2SK 2150G D SG D S

IRFP 150E

B

C

BC 547

E

B

C

2N2222

4060

VCC 91011121315 14

GND5 61 2 3 4 7

Q12 0

RQ 9Q 10 Q 8 01

4QQ7Q 5Q 13 Q 14 Q 6

+V 567

1 2 3 -V

LM 358

1234 5

678Vcc

INP.GND

L. OUT. n.c.VSH. OUT.VB

IR 2111

Figure 4 : Brochages, vus de dessus, des circuits intgrs utiliss dans cette ralisation.Les brochages des transistors et du rgulateur 78L05 sont vus de dessous et ceux des MOSFET, de face.



la batterie est en tat de dcharge, lecircuit intgr IC1, augmente le rap-port cyclique de londe carr et auto-matiquement la tension remontera surla valeur requise.

Transformationdu continu en alternatifAprs avoir expliqu que cet tage estuniquement utilis pour obtenir une ten-sion continue de 294 volts, nous pou-vons passer la description du secondtage, qui permet de conver tir cettetension continue en une tension alter-native de 220 volts, avec une frquenceexacte de 50 hertz.

Le circuit intgr IC3, un simple intgrCMOS 4060, est utilis dans ce circuitcomme tage oscillateur et diviseur par128. Un quartz de 3,2768 MHz ayantt plac entre les broches 10 et 11 deIC3, sur la broche 6, nous retrouvonsun signal carr dune frquence de:

3276 800 : 128 = 25 600 hertz.

Cette frquence atteint la broche 10dun second circuit intgr CMOS 4040,qui permet de diviser la frquence de

Dans cet tage, la valeur de la rsis-tance R9 est critique, parce que cestelle qui dtermine la valeur de la ten-sion que lon veut prlever de la sortiedu convertisseur CC/CC.

PAUSE2,5 ms

CYCLE 1

DEMI ONDEPOSITIVE

MFT5 MFT6

MFT8 MFT7

CYCLE 2

PAUSE2,5 ms

MFT5 MFT6

MFT8 MFT7

CYCLE 3

DEMI ONDENGATIVE

MFT5 MFT6

MFT8 MFT7

CYCLE 4

MFT5 MFT6

MFT8 MFT7

- Vmax

+ Vmax

HORLOGE50 Hz

IMPULSION100 Hz

GATEMFT5

GATEMFT7

GATEMFT6

GATEMFT8

SORTIE

1

01

0

1

01

0

0

Figure 6a : Au premier cycle, les deux MOSFET MFT5-MFT7conduiront et fourniront en sortie une demi-onde positive.

Au second cycle, nous aurons une pause de 2,5millisecondes. Les quatre MOSFET ne gnreront aucunetension.

Au troisime cycle, les deux MOSFET MFT6-MFT8 conduirontet fourniront en sortie, une demi-onde ngative.

Au quatrime cycle, nous aurons une pause de 2,5millisecondes. Les quatre MOSFET ne gnreront aucunetension.

Ces quatre cycles, se rptant linfini, nous permettentde prlever la sortie des MOSFET, une onde carrecompose dune demi-onde positive et dune demi-ondengative comme cela est visible sur le dessin de la figure6b.

Figure 6b : Gnration de la tensionalternative par les MOSFET

Figure 6 : Lorsque sur la sortie QA du flip-flop IC4/A est prsent un niveau logique 1, sur sa sortie oppose QB est prsentun niveau logique 0. Comme le second flip-flop IC4/B reoit un signal dphas de 180, lorsque sur sa sortie QA est prsentun niveau logique 0, sur sa sortie oppose QB est prsent un niveau logique 1.

0

1

MFT5 MFT6

MFT8 MFT7

DG

S

GD

S

QA

CK QB

1 D GS

GD

S

IC4-A IC4-B

QA

QB CK3

1

2

13

12 11

0

Figure 5: Pour vous faire comprendre comment les MOSFET parviennent convertirune tension continue en une tension alternative, vous devez les imaginer commesils taient relis en pont. Comme nous lavons expliqu dans le texte, les Gatessont pilotes par les sorties QA et QB des deux flip-flop IC4/A et IC4/B.



25 600 Hz par 512 fois. Ainsi, de la broche de sortie 12,sort un signal carr avec une frquence de :

25 600 : 512 = 50 hertz

Cette frquence de 50 Hz est applique sur la broche CK(broche 3) du premier flip-flop D rfrenc IC4/A.

La sortie QA (broche 1), est utilise pour piloter le MOSFETMFT5, par lintermdiaire du circuit intgr IC5, par contre,la sortie QB (broche 2), est utilise pour piloter le MOSFETMFT8, par lintermdiaire du transistor TR4.

La mme frquence de 50 hertz est galement appliquesur la broche CK (broche 11) du second flip-flop de type D,rfrenc IC4/B, mais dphase de 180 par le transistorTR2.

La sortie QA (broche 13), est utilise pour piloter le MOS-FET MFT6, par lintermdiaire du circuit intgr IC6. Parcontre, la sortie QB (broche 12), est utilise pour piloter leMOSFET MFT7, par lintermdiaire du transistor TR3.

Pour vous faire comprendre comment ces quatre MOSFETparviennent convertir une tension continue en une ten-sion alternative de 220 volts, sur la figure 5, nous les avonsdessins en montage en pont.

Lorsque sur lentre CK du flip-flop IC4/A arrive le front mon-tant de londe carre 50 Hz, la sor tie QA commute auniveau logique 1. Par contre, la sortie oppose QB com-mute au niveau logique 0.

Comme sur lentre CK du second flip-flop IC4/B, par-vient un signal carr dphas de 180, ses deux sor tiescommutent sur un niveau logique inverse par rappor t aupremier flip-flop. Ainsi, la sortie QA commute au niveaulogique 0 et la sor tie oppose QB, commute au niveaulogique 1.

Lorsque sur la broche de sortie QA du flip-flop IC4/A estprsent un niveau logique 1, seul devient conducteur leMOSFET MFT5 et non le MFT8, parce que sur la sor tieoppose QB, se trouve un niveau logique 0 (voir figure5).

Sur la broche de sortie QA du second flip-flop IC4/B est pr-sent un niveau logique 0. Ainsi, il ne permet pas au MOS-FET MFT6 de conduire mais, par contre, le MOSFET MFT7devient conducteur car, sur la sortie oppose QB, est pr-sent un niveau logique 1.

Commutation des 4 MOSFETSi vous regardez le dessin de la figure 6, il sera beaucoupplus facile de comprendre comment se commutent les quatreMOSFET que, par souci de simplification, nous avons repr-sents comme de simples interrupteurs.

Cycle 1 - Les MOSFET MFT5-MFT7 sont ferms et, de cefait, nous prlevons une demi-onde positive, dune durede 7,5 millisecondes, sur leurs sorties.

Cycle 2 - Les MOSFET MFT5-MFT7 souvrent et demeurentdans cette situation durant un temps de pause de 2,5 mil-lisecondes.

Cycle 3 - Les MOSFET MFT6-MFT8 se ferment et, ds lors,on peut prlever une demi-onde ngative dune dure de7,5 millisecondes, sur leurs sorties.

Cycle 4 - Les MOSFET MFT6-MFT8 souvrent et demeu-rent dans cette situation durant un temps de 2,5 milli-secondes.

Figure 7 : Photo du prototype du convertisseur,avec ses deux dissipateurs en place.

Liste des composantsR1 = 10 kR2 = 220 R3 = 220 R4 = 10 kR5 = 10 kR6 = 2,7 kR7 = 1 kR8 = 10 kR9 = 470 kR10 = 27 kR11 = 33 1/2 WR12 = 10 1/2 WR13 = 10 1/2 WR14 = 10 1/2 WR15 = 10 1/2 WR16 = 10 kR17 = 2,2 MR18 = 10 kR19 = 2,7 kR20 = 1 kR21 = 100 R22 = 10 kR23 = 100 R24 = 10 kR25 = 680 R26 = 100 R27 = 10 kR28 = 680 R29 = 100 R30 = 10 kR31 = 220 R32 = 1 kR33 = 1 MR34 = 47 kR35 = 10 kR36 = 10 kR37 = 100 kR38 = 47 kR39 = 10 k

R40 = 10 kR41 = 10 kR42 = 0,47 5 WC1 = 1 F polyesterC2 = 330 nF polyesterC3 = 220 F lectrolytiqueC4 = 10 F lectrolytiqueC5 = 100 nF polyesterC6 = 3,9 nF polyesterC7 = 3,3 nF polyesterC8 = 100 nF polyesterC9 = 10 F lectrolytiqueC10 = 470 nF polyesterC11 = 100 nF pol. 250 VC12 = 100 nF pol. 250 VC13 = 4 700 F lectrolytiqueC14 = 1 F pol. 100 VC15 = 100 F lectr. 400 VC16 = 100 nF polyesterC17 = 100 nF polyesterC18 = 56 pF cramiqueC19 = 56 pF cramiqueC20 = 100 nF polyesterC21 = 100 nF polyesterC22 = 100 nF polyesterC23 = 470 nF polyesterC24 = 470 nF polyesterC25 = 4,7 nF cram. 1 000 VC26 = 4,7 nF cram. 1 000 VC27 = 100 nF polyesterC28 = 47 F lectrolytiqueC29 = 100 nF polyesterC30 = 10 F lectrolytiqueC31 = 100 nF polyesterC32 = 100 nF polyesterC33 = 10 F lectrolytiqueZ1 = Self 3 mH (VK 1449)XTAL = Quartz 3,276 MHzDS1 = Diode schottky BYW100

DS2 = Diode schottky BYW100DS3 = Diode GI 851DS4 = Diode GI 851DS5 = Diode schottky BYT800DS6 = Diode schottky BYT800DS7 = Diode schottky BYT800DS8 = Diode schottky BYT800DS9 = Diode 1N4150DS10 = Diode schottky BYT800DS11 = Diode 1N4150DS12 = Diode 1N4150DS13 = Diode schottky BYT800DS14 = Diode 1N4150DS15 = Diode 1N4150DS16 = Diode 1N4150DS17 = Diode 1N4150DL1 = Diode LEDTR1 = Transistor NPN 2N2222TR2 = Transistor NPN BC547TR3 = Transistor NPN BC547TR4 = Transistor NPN BC547MFT1-MFT4 = MOSFET IRFP150MFT5-MFT8 = MOSFET 2SK2150IC1 = Intgr UC3846IC2 = CMOS 4040IC3 = CMOS 4060IC4 = CMOS 4013IC5 = Intgr IR2111IC6 = Intgr IR2111IC7 = Intgr LM358IC8 = Rgulateur MC78L05F1 = Fusible 25 AT1 = Transfo. mod. TM.1449S1 = Interrupteur

Sauf spcification contraire, toutes les rsis-tances sont des 1/4 W 5 %.



prlevons des diodes DS9 et DS10connectes sur les broches 13 et 4 ducircuit intgr IC2.

Il faut signaler, que ces 2,5 millise-condes de pause, sont indispensables,pour permettre chaque paire de MOS-FET de souvrir avant que la paire oppo-se ne se ferme. Sans cette pause,les quatre MOSFET conduiraient simul-tanment durant quelques millise-condes et cela provoquerait un court-circuit.

Certains pourraient se demander com-ment on parvient obtenir en sortieune tension alternative stabilise surla valeur de 220 volts, en utilisant unetension continue de 294 volts.

Comme on peut le voir sur la figure 1,pour un cycle complet dune dure de20 millisecondes, les deux demi-ondespositive et ngative demeurent actives,pour une dure de 7,5 + 7,5 = 15 mil-

Pass ce temps de pause de 2,5 mil-lisecondes, les quatre cycles visiblessur la figure 6, se rptent de nouveauet ainsi de suite, linfini.

Sur la droite de la figure 6, vous pou-vez voir les niveaux logiques 1-0 quiparviennent sur les Gates des quatreMOSFET de puissance et la forme delonde alternative que nous prlevonssur les bornes de sortie de ce conver-tisseur.

Le temps de pause de 2,5 millise-condes, entre les deux demi-ondes, estobtenu en appliquant sur les brochesde reset des deux flip-flop IC4/A-IC4B,une frquence de 100 hertz, que nous

lisecondes et en pause, durant untemps de 2,5 + 2,5 = 5 millisecondes.

Les deux demi-ondes tant activesdurant 15 millisecondes et en pausedurant 5 millisecondes, un cycle com-plet aura donc une dure de 20 milli-secondes et, pour calculer la tensionalternative que nous prlevons en sor-tie, nous pouvons utiliser cette formule:

Vac = Vcc : (temps total : temps actif)

Ainsi, comme vous pouvez vous-mmele constater, dune tension continue de294 volts, on parvient prlever, ensortie, une tension alternative de :

294 : (20 : 15) = 220,5 Vac

Rle de IC5-IC6,TR3-TR4 et IC7/A-IC7/BA ce point, nous devons vous expliquer quoi servent les deux circuits int-grs IC5-IC6, les transistors TR3-TR4

Ci-contre :Figure 8 : Schma dimplantation descomposants du convertisseur.Les fils utiliser pour les connexionsdes 12 volts, doivent avoir un diamtregal ou suprieur 2,5 mm.

et les deux amplificateursoprationnels IC7/A etIC7/B.

Les transistors TR3-TR4 sontutiliss comme driver pourpiloter les deux MOSFETMFT7-MFT8, car les sortiesQB des deux flip-flop IC4/A-IC4/B ne sont pas enmesure de fournir le courantncessaire pour les por teren conduction.

Les circuits intgrs IC5-IC6,qui sont des circuits halfbridge driver du type IR2111en mesure de fournir le cou-rant ncessaire, sont utilissuniquement pour piloter lesdeux MOSFET MFT5-MFT6 etnon pour piloter les deuxMOSFET MFT7-MFT8.

Lexplication est trs simple.En fait, si vous regardez ledessin de la figure 3, vous noterez queles sources des deux MOSFET MFT7-MFT8 sont relies la masse. Ainsi,pour les faire passer en conduction, ilsuffit dappliquer sur leur Gate, uneimpulsion positive de 12 volts par rap-port la masse.

Les sources des deux MOSFET MFT5-MFT6 sont, par contre, relies la ten-sion des 220 volts que nous prlevonsde la sor tie du convertisseur. Ainsi,pour les faire passer en conduction,nous devons appliquer sur leur Gate,une impulsion positive, qui atteindra,par rapport la masse, une valeur de220 + 12 = 232 volts.

En connectant les broches 6 des cir-cuits intgrs IR2111 aux sources desdeux MOSFET MFT5-MFT6, ceux-ci,feront sortir des broches 7, une impul-sion positive de 12 volts suprieurepar rapport la tension prsente surleur source de 12 + 220 = 232 volts.

Les deux derniers amplificateurs op-rationnels rfrencs IC7/A-IC7/B ontt utiliss pour protger le convertis-seur contre dventuelles surchargesou contre des courts-circuits imprvus.

En fait, plus le courant consomm parle conver tisseur augmente, plus lachute de tension aux bornes de la rsis-tance R42, connecte aux deuxSources des MOSFET MFT7-MFT8, aug-mente.

Lorsque la consommation sur le conver-tisseur fait apparatre un courant deplus de 0,73 ampre aux bornes de la

rsistance R42, nous avons une ten-sion suprieure 0,33 volt et, auto-matiquement, sur la broche 7 de lam-plificateur oprationnel IC7/A, noustrouvons une tension denviron 5 volts.Cette tension, en plus de commanderlallumage de la diode LED DL1, rejointgalement la broche 16 dIC1, bloquantson fonctionnement.

IC1 ne gnrant plus londe carre 30 kHz que nous utilisons pour piloterles deux MOSFET MFT1-MFT2 et MFT3-MFT4, la tension de 294 volts conti-nus, devant tre convertie en tensionalternative, manquera instantanment.De ce fait, aucune tension ne sera plusprsente sur les borniers de sortie.

Avec une valeur de R42 de 0,47 ohm,nous pourrons prlever de la sortie,une puissance maximale denviron 160

watts, mais il suffit dunepetite tolrance sur la valeurohmique de cette rsistancepour que le conver tisseurpasse en protection sur unepuissance lgrement dif-frente, en plus ou enmoins.

Ralisationpratique

Mme sil y a de nombreuxcomposants monter, vousvous apercevrez que la ra-lisation du convertisseur neprsente aucune difficultet si vous suivez attentive-ment toutes nos instruc-tions, nous pouvons vousassurer quune fois le mon-tage termin, vous trouve-rez, sur la sortie, une ten-sion de 220 volts - 50 Hz.

Sur la figure 8, vous trouverez leschma dimplantation des compo-sants. Il suffit de vous y conformer scru-puleusement.

Vous pouvez commencer le montageen insrant, sur le circuit imprimdouble face trous mtalliss, tousles supports des circuits intgrs.

Aprs avoir soud toutes leursbroches sur les pistes en cuivre, nousvous conseillons def fectuer uncontrle minutieux, car si vous oubliezde souder une seule broche ou biensi un cour t-circuit existe entre deuxpistes, d une excessive quantitde soudure, le montage ne fonction-nera pas.

Cette opration termine, vous pouvezinstaller toutes les rsistances et lesdiodes, qui ont des rfrences et desdimensions dif frentes. Cer tainesdiodes, ont un botier en plastique,dautres sont en verre. Lorsque vousmettez en place ces diodes, vous devezveiller respecter leur polarit.

Avant de placer les diodes DS3-DS4sur le circuit imprim, vous devrezreplier leurs pattes en L laide dunepince plate.

Poursuivez le montage, par la mise enplace des condensateurs polyester,parmi lesquels C11, C12 et C14 nesont pas mouls dans un botier plas-tique. Attention de ne pas forcer surles pattes de ces 3 condensateurs.Dans le cas contraire, elles sarrache-ront sans peine !



ISOLANTMICA

RONDELLEISOLANTE

Figure 9 : Chaque MOSFET doit tre fix sur son radiateuren interposant un isolant mica. Les vis de fixation sontgalement isoles avec un passe-vis plastique afin dviterles court-circuits.

ISOLANTMICA

RONDELLEISOLANTE

Figure 10 : Vue en coupe du mon-tage dun MOSFET sur son radiateur.



En dernier, montez les condensateurslectrolytiques, en respectant la pola-rit de leurs pattes. Normalement,seule la polarit ngative est indique,matrialise par un signe I disposverticalement.

Aprs les condensateurs lectroly-tiques, insrez le circuit intgr IC8, endisposant la partie plate de son corps,vers la droite. Puis, insrez le transis-tor TR2, en orientant la partie plate deson corps vers la droite galement ainsique les deux transistors TR3 et TR4 enorientant la partie plate de leur corpsvers le bas, comme cela est clairementvisible sur la figure 8.

Pour le seul transistor en botier mtal-lique, TR1, le petit ergot qui dpassede sont corps, est orient vers la rsis-tance R6.

Lorsque vous mettez en place ces tran-sistors, placez leur corps, une dis-tance de 4 5 mm du circuit imprim.

A prsent, vous pouvez mettre en placele transformateur T1. Aprs avoir insrses fils torsads dans les larges trousdu circuit imprim, il faut les soudersur les pistes en cuivre en prenant soin

de bien appuyer le transformateur surle circuit imprim.

A la droite du transformateur T1, vousdevez insrer linductance Z1, ralisesur un noyau en ferrite.

Sur le circuit imprim, il manque seu-lement les MOSFET de puissance. Nousvous recommandons de fixer dabordsur leurs dissipateurs latraux, qui for-meront ensuite les cts du coffret.

Comme cela est visible sur les figures9 et 10, noubliez pas dintercaler unisolant mica entre la partie mtalliquede ces transistors et les radiateurs. Nou-bliez pas non plus le passe-vis isolant.

Nous vous rappelons que les MOSFETrfrencs IRFP150, sont placs surla gauche du circuit imprim et ceuxrfrencs 2SK2150 sur la droite ducircuit imprim.

Aprs avoir fix tous les MOSFET surles dissipateurs, nous vous conseillonsde vrifier laide dun ohmmtre, queleur partie mtallique soit lectrique-ment isole du dissipateur, car il suf-fit quun seul MOSFET soit en contact,pour crer un court-circuit.

Sur le corps de ces condensateurs non-inductifs, le marquage de la capacit estun peu quivoque, ainsi, pour plus deprcision, nous le signalons ci-dessous:

1 indique 0,1 microfarad1 indique 1 microfarad

Prs du quartz, insrez les deux conden-sateurs cramiques C18-C19 de 56 pFet prs de la sortie des 220 volts, ins-rez les deux condensateurs cramiquesde couleur bleue de 4700 pF rfren-cs 472 - 1 kV de tension de service.

RONDELLEISOLANTE

Figure 11: Avant de fixer les douillesdentre 12 volts sur le panneauarrire, il faut la dmonter afin dereplacer la rondelle isolante et lesdeux crous de lautre ct dupanneau.



lerette chrome pour la diode LED DL1et linterrupteur S1, qui sera mis enplace par simple pression dans ladcoupe rectangulaire sur le panneau.

Si vous voulez que la lampe interne linterrupteur sallume lorsquil setrouve en position ON, vous devezconnecter un fil au point visible sur lafigure 8 et au bornier ngatif des 12volts.

Sur le panneau arrire, mettez en placele por te-fusible et les deux douillesbanane pour permettre lentre de latension 12 volts.

Mettez galement en place la prise desortie pour la tension de 220 volts, quiest dun modle fixation par clips.

En ce qui concerne les douilles bananepour les 12 volts, comme nous lavons

dj rpt maintesreprises, il est impratif deplacer les rondelles iso-lantes entre la douille et lepanneau mtallique (voirfigure 11).

Pour relier les deux douillesdes 12 volts au bornier

deux ples, au porte-fusible F1 et lin-terrupteur S1, il faut utiliser du cble

2,5 mm de diamtre au moins, isolplastique.

Contrlez qu lintrieur du por te-fusible, est bien prsent un fusible de25 ampres.

Aprs avoir fix le couvercle et le fondsur les deux dissipateurs, on obtientun coffret. Le convertisseur est alorsprt fonctionner et, pour lessayer, ilsuffit de relier sur la prise de sortiedes 220 volts, une lampe de 10 150watts et sur les douilles dentre unetension de 12 volts.

N. E.

IC1 = support pour le circuit intgr UC3846IC2 = support pour le circuit intgr HCF4040IC3 = support pour le circuit intgr HCF4060IC4 = support pour le circuit intgr HCF4013IC5 = support pour le circuit intgr IR2111IC6 = support pour le circuit intgr IR2111IC7 = support pour le circuit intgr LM358

Figure 12 : Vue du convertisseur depuis lavant. Aprsavoir fix les panneaux avant et arrire sur les radiateurs,vous pouvez mettre en place le fond et le couvercle ducoffret.

Figure 13 : Vue du convertisseur depuis larrire. La prisede sortie pour la tension 220 volts, est insre en forcedans la dcoupe rectangulaire prsente sur la gauche dupanneau.

A ce point, il est conseill de fixer lepanneau avant et le panneau arriresur les deux dissipateurs, aprs avoirenfil toutes les pattes des transistorsdans les trous du circuit imprim. Pourcela, tenez le circuit imprim loigndenviron 5 mm des MOSFET.

Avant de souder les pattes des tran-sistors, contrlez que le circuit imprimest parfaitement plan, afin quil ne setrouve pas inclin dun ct.

Vous pouvez maintenant insrer, dansleur support respectif, les circuits int-grs, en faisant attention de bien orien-ter leur repre de positionnement enforme de U dans le sens indiqu surla figure 8.

Afin de ne pas vous tromper lors de lamise en place des circuits intgrs, nousvous reproduisons la liste ci-dessous.

Pour complter le montage, vous devezinstaller sur le panneau avant, la col-

Cot de la ralisation*

Tous les composants visibles sur lafigure 8, y compris le circuit imprimdouble face trous mtalliss pourraliser le convertisseur 12 Vcc /220 Vac : 1060F. Le circuit imprimseul : 150 F. Le botier avec faceavant perce et srigraphie et facearrire perce : 280 F.

* Les cots sont indicatifs et nont pour butque de donner une chelle de valeur au lec-teur. La revue ne fournit ni circuit ni compo-sant. Voir les publicits des annonceurs.

Documents

Convertisseur 12v CC Vers 220VAC 160 W