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Chap 2 : LA CONVERSION DC–DC : Alimentations à découpage 1°Introduction 2°Découpage série (Buck) 3° Découpage parallèle (Boost) 4°Accumulation inductive.

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1 Chap 2 : LA CONVERSION DC–DC : Alimentations à découpage 1°Introduction 2°Découpage série (Buck) 3° Découpage parallèle (Boost) 4°Accumulation inductive (Buck & Boost) 5°Accumulation isolée (Flyback) 6°Série isolée (Forward) 7°Accumulation capacitive (Cuck)

2 1° - Introduction Une alimentation est un dispositif destiné à fournir en sortie une tension continue régulée à partir dune source continue ou alternative. Deux technologies de régulation sont possibles : - La régulation linéaire ou « ballast », - La régulation à découpage. Source non régulée Sortie régulée Ballast régulation Source non régulée Sortie régulée Découpage régulation

3 1° - Introduction - La régulation linéaire ou « ballast » - La régulation à découpage. Transfo 50 Hz Adaptation de la tension Isolation galvanique Sortie régulée Redresseur Basse tension fort courant 100 Hz régulation Secteur 230 V ~ 50 Hz Cond. tampon Basse tension fort courant T Ballast Régulation par dissipation Courant Tension Non régulée Régulée V Is Vs P u = Vs.Is P ballast = V.Is Transfo 50 kHz Adaptation Isolation Sortie = régulée Redresseur Basse tension fort courant 50 kHz régulation Secteur 230 V ~ 50 Hz Cond. tampon Haute tension faible courant 100 Hz Transistor Découpage Régulation Redresseur Haute tension faible courant 100 Hz Cond. tampon Basse tension fort courant 50 kHz temps Tension Saturé T Période T rapport cyclique Bloqué Vs en moyenne

4 1° - Introduction CaractéristiquesDécoupageLinéaire Puissance massique200 à 300 w/kg10 à 30 w/kg Puissance volumique300 W/l50 W/l Rendement60 à 90 %35 à 55 % Plage de tension dentrée0,5 à 1,2 U N 0,9 à 1,1 U N Temps de maintien10 à 100 ms5 à 10 ms Régulation dynamique (dépassement – durée) 5% - 1 ms1% - 50 s Ondulation résiduelle CàC1%0,1% Perturbations EMI RFIImportantesNégligeable MTBF h h

5 1° - Introduction Puissance Volumique (/W) 14 Coûts Puissances Découpage Linéaire (W/l) Coût 7 Puissance Utile (W)

6 2° - Découpage série (Buck) t v T T 0 2T E v E2E2 vLvL E1E1 v E2E2 vLvL V S = E t vLvL T T 0 2T (1- )E - E I I0I0 iLiL I0I0 R L C D E iSiS iCiC iLiL vSvS v F, vLvL K iEiE

7 2° - Découpage série (Buck) t T T 0 I i1i1 I0I0 t T T 0 I I0I0 iDiD t T T 0 I iLiL I0I0 t T T 0 I I0I0 iLiL I lim I VSVS E 0 DNI I Lmoy DI = 1 = 0 = 0,5 = 0,25 = 0,75 I lim max = R L C D E iSiS iCiC iLiL vSvS v F, vLvL K iEiE

8 2° - Découpage série (Buck) t T T 0 2T E1E1 E2E2 v T t vLvL T T 0 (E-V S ) -V S I iLiL T VSVS E 0 DNI ISIS DI = 1 = 0 = 0,5 = 0,25 = 0,75 I LSM = Débit interrompu R L C D E iSiS iCiC iLiL vSvS v F, vLvL K iEiE

9 3° - Découpage parallèle (Boost) vLvL i1i1 L E1E1 iCiC vSvS f, iDiD D iSiS K iKiK C R Ch vSvS vLvL + - vDvD vSvS vLvL - + vKvK t vLvL T T 0 2T E (E -V S ) I I0I0 iLiL I0I0

10 3° - Découpage parallèle (Boost) t T T 0 I iKiK I0I0 t T T 0 I iLiL I0I0 T T 0 iSiS t I I0I0 iDiD VSVS E 0 DNI ISIS DI = 0 = 0,5 = 0,75 = 0,67 I LSM = 2 E2 E 4 E4 E 3 E3 E vLvL i1i1 L E1E1 iCiC vSvS f, iDiD D iSiS K iKiK C R Ch

11 4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) i1i1 L E1E1 iCiC vSvS f, vLvL iDiD D iSiS K iLiL C R Ch vSvS vLvL + - vDvD vSvS vLvL - + vKvK

12 4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) i1i1 L E1E1 iCiC vSvS f, vLvL iDiD D iSiS K iLiL C R Ch t vLvL T T 0 2T E -V S I I0I0 iLiL t T T 0 I iKiK I0I0 T T 0 iSiS t I I0I0 iDiD 0 t T T I -I S -I S iCiC

13 4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) i1i1 L E1E1 iCiC vSvS f, vLvL iDiD D iSiS K iLiL C R Ch VSVS E 0 DNI ISIS DI = 0 = 0,5 = 0,66 = 0,33 I LSM = 2 E2 E = 0,60 t vLvL T T 0 2T E -V S I iLiL T

14 5°- Accumulation isolée (Flyback) L C D E Q E Q L C D L C D E Q L C D E Q Buck & Boost

15 5°- Accumulation isolée (Flyback) D Tr C iCiC i2i2 i1i1 v1v1 v2v2 E R iSiS vSvS vTvT t T T 0 I 1 iKiK I 10 t T T 0 ε εLεL ε0ε0 T T 0 iSiS t I 2 I 20 i2i2 En démagnétisation incomplète En démagnétisation complète t vLvL T T 0 2T n 2 /n 1 E -V S ε iLiL T

16 5°- Accumulation isolée (Flyback) D Tr C iCiC i2i2 i1i1 v1v1 v2v2 E R iSiS vSvS vTvT En démagnétisation incomplète En démagnétisation complète VSVS E 0 Démagnétisation incomplète ISIS Démagnétisation complète = 0 = 0,5 = 0,66 = 0,33 I LSM = 2 E2 E = 0,60

17 5°- Accumulation isolée (Flyback)

18 6°- Série isolée (Forward) K D1 D2 D3 L D1 L D2 D3 L D2 L Phase active Roue libre + démagnétisation Roue libre Débit non interrompu dans la bobine Débit interrompu

19 6°- Série isolée (Forward) K D1 D2 D3 L K = 40% K D

20 7°- Accumulation capacitive (Cuck) L2L2 ikik v L1 R L1L1 C D E iSiS i C2 i L1 vSvS vDvD F vCvC i L2 icic iDiD v L2 vkvk


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