Alimentation Des Systemes

8/11/2019 Alimentation Des Systemes

1/59

Alimentation des systmes

lectroniques et informatiques

Jol REDOUTEY


2/59

2

Alimentation des systmes lectroniques

AlimentationSourcednergielectrique

Charge

Lalimentation doit permettre le transfert dnergie de la source vers lacharge de manire sure, fiable, adapte et avec un trs bon rendement.


3/59

3

Rseaux alternatifs Monophas

Europe : 230Veff 50 Hz USA : 115Veff 60 Hz

Triphas Europe : 400Veff 50 Hz

USA : 200Veff 60 Hz Avionique 115Veff 400Hz

Les sources dnergie lectrique


4/59

4

Piles et Batteries de faible puissance Applications

Tlphonie mobile Ordinateurs portables

Radio et lecteurs audio clairage

Technologies des batteries

Plomb , NiCd , NiMH Lithium ion



5/59

5

Rseaux courant continu Gnrateur

Gnratrice courant continu Alternateur-redresseur Panneaux photovoltaques Chargeur

Batteries


La source dnergie primaire peut tre thermique, olienne, chimiqueou lectrique.


6/59

6

Batteries 12V automobile 24V Camions, tension de scurit industrielle 28V Avionique 42V vhicule lectrique ( confirmer)

48V tlphonie 96V matriel roulant



7/59

7

Grande diversit

Exemple : Informatique, radio-tv Multi tensions 3,3V 5V 12V Circuits numriques : tension bien stabilise,

courant variable et lev Circuits analogiques : tension trs bien stabilise,

trs bon filtrage (signaux faibles: RFquelques V,

audio quelques mV) Courant trs variable (moteurs, ventilateurs) Haute tension

Les charges en lectronique


8/59

8

Il ny a pas dalimentation universelle Le choix dpend du contexte technico-

conomique de lapplication Alimentations de laboratoire Alimentations dquipements (OEM) Alimentations sans coupure Alimentations spcifiques ( standard) etc

Ncessit de connatre les caractristiques

techniques de lalimentation

Caractristiques dune alimentation


9/59

9

Exemple de notice technique


10/59

10

Tension nominale (115v/230v commutable) Tolrance sur la tension dentre (10%) Frquence dentre (47-440Hz)

Sous tension de blocage (scurit) Rendement (>80%) refroidissement Sur intensit max la mise en service Facteur de puissance (PFC) Temps de maintien (microcoupures)

Caractristiques dentre


11/59

11

Tension nominale et plage de rglage

Courant maximal et plage de rglage Puissance de sortie (rgime permanent)

Protection surtension Protection surintensit Taux de rgulation (entre & charge)

Stabilit (temps, temprature) Rponse dynamique

Caractristiques de sortie


12/59

12

Ondulation

Bruit et parasites de commutation

Qualit de la tension de sortie


13/59

13

Dimensions, poids, volume (W/kg W/l)

Tempratures de fonctionnement et de stockage Humidit relative Nature du botier (corrosion)

Tenue aux vibrations et aux chocs Type de refroidissement Bruit acoustique

Conformit aux normes (CE, scurit, isolation,CEM, RoHS, )

Caractristiques

environnementales


14/59

14

Alimentation Kepco 5V-120A


15/59

15

Isolement galvanique par transformateur

Conversion AC DC Rgulation linaire ou dcoupage

Alimentations secteur


16/59

16

Redressement - filtrage

Simple alternance

Pont

Doubleur de Latour


17/59

17

230V 115V

Commutation 115V-230V

115V: doubleur de tension 230V: redresseur en pont


18/59

18

Redressement va et vient

Transformateur

Ncessite un transformateur point milieuUne seule chute de tension de diodeBien adapt aux basses tensions - forts courants


19/59

19

ExempleCalcul de la capacit de filtrage

Transformateur 230V -15V

PONT

C R18

Tension secondaire: 14,5Veff Chute de tension dans le pont: 2VOn dsire obtenir 18V avec une ondulation de 1VccEstimer la valeur de la capacit C ?


20/59

20

On suppose que le condensateur se

charge instantanment la tension crteet se dcharge courant constant I

Calcul de la capacit de filtrage

t

T

Vcapa

VVcrte

Variation de charge Q = CV = I T/2

C IT/2V


21/59

21

Exemple

Vcrte = 14,5x1,414 2 = 18,5VFreq = 50Hz T=20 ms

V = 1V I= 1A

C IT/2V 20x10-3

/2 10 000 F

Calcul de la capacit de filtrage


22/59

22

Surintensit la mise sous tension


23/59

23

Courant prlev au rseau


24/59

24

Principe du PFC


25/59

25

On part dune tension suprieure la

tension rguler On chute la diffrence de tension dans un

lment dissipatif

Rendement mdiocre uniquement pour

petites puissances Trs bonne rgulation - faible bruit

Principe de la rgulation linaire


26/59

26

Rgulation shuntRgulation shunt

V

I

Vz

R

Diode Zener

Caractristique dune diode zener

Vin Vout

Vin > Vout

Rserv aux trs faibles puissances et la cration de rfrence de tension


27/59

27

Rgulation srie

RV

rfrence

On utilise un transistor comme rsistance variable

Vin > Vout Vout


28/59

28

Exemple de rgulateur srieQ2NPN

R1

Q1

NPN

D3Diode zener

R2

C1 C2RV1

R3

R4R5

Vin Vout


29/59


30/59

30

Rgulation linaire

Trs bonne rgulation Faible bruit Circuits trs simples Rendement mdiocre

Alimentations de faible puissance Ncessit dune qualit de tension leve

Rgulation linaire


31/59


32/59

32

3 topologies de base:Abaisseur de tension (buck)

lvateur de tension (boost)Inverseur de tension (buck-boost)

Sans isolement galvanique

Topologies de base


33/59

33

L

Ce CsD

K

RVe Vs

Is+

-

+

-

IL

Abaisseur de tension (buck)

Vs= Ve

L

Ce Cs RVe Vs

Is+

-

+

-

IL

L

Ce Cs RVe Vs

Is+

-

+

-

IL

Ve-Vs= L di

dt d' o i (t) =I m +

Ve-VsL

t i(t) = I M -Vs

L (t -T)


34/59

34

Abaisseur de tension (buck)


35/59

35

lvateur de tension (boost)L D

C e C s

+

-

+

-

k RI

Vs

Is

V e

V e

Is

Vs

I

R

-

+

-

+

C sC e

L L

C e C s

+

-

I

V e

+

-

RVs

Is

Ve = L di


Ve

L t i(t) = I M -

Vs- Ve

L (t-T)

Vs=

Ve

(1-)


36/59

36

lvateur de tension (boost)


37/59

37

Inverseur de tension (buck-boost)+

-

-

+

L

DK

Ce CsIL

Is

VeVs

R

VeIL

Ce L

-

+

RVs

Is

Cs

+

- +

-

-

+

LCe CsIL

Is

VeVs

R

i(t) = I M -Vs

L (t -T)

Ve = L di


Ve

L t

Vs

Ve=

1-


38/59

38

Inverseur de tension (buck-boost)


39/59

39

discontinucontinudiscontinuCourant

dentre

/(1-)1/(1-)Vs/Ve

discontinudiscontinucontinuCourantde sortie

InverseurlvateurAbaisseur

Convertisseurs non isolsEn conduction continue


40/59

40

Modlisation du transformateurTransformateur

parfait

Lp

i 1 i2

n n21V V1 2

n1 i1 = n2 i2 etn2

n1

=V2

V1


41/59

41

..N2Ve

K D

N1

Ie Is

Ce CsVs

Convertisseur accumulation

Lp

i1Ve

1 =VeLp

T

Lpi1

i 2

n n 21 V2 sR

i2(t) = (n1n2

)2 T

Lp( Vs +

n2n1

Ve ) VsLp

t

Dmagntisation complte


42/59

42

Convertisseur accumulation

Pe = 1T ( 12 Lp 12 )

Ps

= Vs

Is

=Vs

2

R

Lp2T

(VeLp

T )2

=Vs

2

R

VsVe

= RT2L p

Puissance dentre

Puissance de sortie

Rendement = 1


43/59

43

Modulation de largeur dimpulsion

+

-Oscillateur

Vc

t

U

Vc

0 T T TT + 2Tt

VMLI

Frquence fixe, rapport cyclique proportionnel la tension de consigne


44/59

44

Convertisseur en demi pont

C1

C2

TR1

T1

T2

D3

D4

D1

D2

C3 L

CRL

* *

*

+Ve

Circuit de commandeV1

V2

V3

V4Vout

+

-

Vin

Utilise dans les alimentations de PC


45/59

45

MODELE DU TRANSFORMATEUR

LP

n2

n3

n1

* *

*

V2

V3

V1

n2=n3 n=n2/n1=n3/n1


46/59

46



47/59

47



48/59

48



49/59

49



50/59

50

Formes dondes


51/59

51


C1

C2

TR1

T1

T2

D3

D4

D1

D2

C3 L

C RL

* *

*

+Ve

Circuit de commandeV1

V2

V3

V4 Vout

+

-

Vin

V4 = n Vin / 2

F=1/T, , ton = T 2F, ton = T = 2

Conduction continue Vout = n Vin


52/59

52

Limite de conduction continue

Iout = IL/ 2

Ncessit dune charge minimale en sortie(voyant, ventilateur, prcharge)


53/59

53

Exemple de dimensionnement

Vin = 325VVout =12VIout = 8AF = 30kHzn = 0,19

= Vout/nVin = 12/(0,19.325) = 0,19

= ton/T = ton. Fton = /F = 0,19/30 000 = 6,5 s

On fixe londulation dans linductance: 10% du courant nominal I = 0,8A

L = ton . (Vin/2 . n Vout) /IL = 153H


54/59

54

Dimensionnement des diodes

n2

n3

n1

* *

*

V2

V3

V1=Vin/2

n2=n3 n=n2/n1=n3/n1

D2

D1

VR = (v2+V3) = nVin

L

VR=V2+V3=2nVin/2 = nVinVR= 0,19 . 325 = 62V

I moy = Iout/2Imoy = 4A

Di i d i


55/59

55

LP

n2

n3n1

* *

*

V2

V3V1

n2=n3 n=n2/n1=n3/n1

Courant transistor

Courant secondaire ramen au primaire

Dimensionnement des transistors

Courant magntisant

Di i d i


56/59

56

Courant crte

Iprimaire = n.(Iout + I/2)Iprimaire = 0,19 . (8 + 0,4) =1,6ACourant magntisant


57/59

57

C1

C2

T1

T2

D3

D4

D1

D2

C3L1

C4**

*Circuit de commande

+

-

D5

D6 L2 C5

+12

+5V

Vin

Rgulation MLI

R2

R1

R3

Pondration

TR

Sortie multiple


58/59

58

Post rgulation

Exemple : 3,3V partir du 5V dans les alims de PC


59/59

59

TL494

Alimentation Des Systemes

Documents

Transcript of Alimentation Des Systemes