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CI8_E6_Modulation W

Modulation dnergie

But : Adapter les grandeurs dentres du rcepteur avec les grandeurs de sortie

du gnrateur.

Alternatif Alternatif

Continu

Transformateur

Continu

Redresseur

Onduleur

Hacheur

Nous trouvons donc un certain nombre dappareil lectronique ou

lectrotechnique

Transformateur

Redresseur

Onduleur

Hacheur

Alimentation continue

Alimentation dcoupage

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Fonction commuter lnergie : Les interrupteurs

lectroniques

Deux types commandes : en courant & en tension

Format

Exemple de symboles : il existe une multitude dinterrupteur lectrique.

Bipolaire Effet de champ Hybride IGBT

Diode Thyristor Triac

Gnrateur Rcepteur Pr actionneur :

Fonction commuter ou

moduler lnergie

Ordre 0 nergie : ordre de grandeur A

Energie :

Dizaine millier

dampres

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1 La diode

On cre une jonction P ou N

On rapproche les jonctions pour crer une jonction PN

Si la tension VAK est suprieure de lordre de 0.6V, le champ lectrique est annul le courant peut passer Si la tension VAK est infrieure 0, le champ lectrique est augment, le courant peut encore moins passer.

Si

Si

Si

Si Si Si

Si

Si

Si As

_

Isolant parfait

Si

Si

Si

Si Ga

_

trou

As (5 lectrons)

Dopage N un lectron libre Ga (3 lectrons)

Dopage P un trou libre

N P-

-

-

+

+

+

On soude deux lectrodes et

on recouvre de plastique

Cathode : K Anode : A

K A

VAK

I

VAK

Limite zone de destruction

N P-

-

-

+

+

+

Dopage N

Un lectron

libre en plus

Dopage P

Un lectron

libre en moins

N P-

-

-

+

+

+

On rapproche les

jonctions P & N, il y a

transfert de charges

N P-

-

-

+

+

+

On observe une zone o il y a

un champ lectrique interne qui

soppose au passage du courant

1 2 3

!

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2 - Le transistor Bipolaire :

Mme principe mais avec 3 jonctions NPN ou PNP, le plus simple NPN

Si lon annule le champ lectrique , les lectrons peuvent passer de lmetteur vers le collecteur.

Un effet damplification apparat : IbIc = avec gain dpendant du

transistor (10 500). Pour annuler le champ il faut comme pour la diode appliquer une tension

denviron 0,6V aux bornes de B et E. Montage de base : On veut commander un moteur consommant 2A sous 24V

partir du port parallle 5V, 50mA maxi

N

P

N

B : base

C : collecteur

E : Emetteur

b

c

e

N

P

N

B : base

C : collecteur dlectrons

E : Emetteur dlectrons

Les lectrons

vont du moins

vers le plus

!

c

e

b

0,6V

Le moteur impose Ic

Le transistor impose le gain

On doit envoyer au moins Ic

Ib = pour

saturer le transistor et le faire fonctionner

en bloqu/satur sinon il travaille en

amplification Ic = 2A, = 500

===100

2

Ic

Ib 20 mA

M

c

e

b

0,6V

M

24V

5V

Ic=I moteur = 2A

Ib

e

b

0,6V Uc

5V

Ib Rb

Loi des mailles

( )==

=

=

c

bec

b

bec

bebbc

beRbc

I

U-U

I

U-URb

0 U- IR - U

0 U- U- U

! La commande dpend de la charge.

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3 Le Transistor effet de Champ :

FET : Field Effet Transistor MOSFET : Metal Oxyde Semiconductor Field Effet Transistor

Il existe 4 structures : Canal N ou P, appauvrissement ( Depletion) D-MOSFET ou

enrichissement (Enhancement) E-MOSFET Exemple : Canal N enrichissement

La structure Grille isolant Semi conducteur est assimilable un condensateur, cest une commande en tension indpendante de la charge.

Si on applique une tension VGS entre la grille et la source, on augmente les

charges libres dans le semi-conducteur qui sont repousses de la jonction

semi-conducteur/oxyde, crant tout d'abord une zone dite de "dpltion". Puis lorsque la diffrence de potentiel est suffisamment grande il apparat une zone "d'inversion". Cette zone d'inversion est donc une zone o le type

de porteurs de charges est oppos celui du reste du substrat, crant ainsi un "canal" de conduction.

Exemple : Canal N appauvrissement

Ici sans tension de commande, le transistor conduit (quivalent un contact NF).

NN

Grille Source Drain

Isolant Substrat P

Semi conducteur P

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Dfauts Diode : exemple 1N4001

Lorsque la diode conduit, elle a une chute de tension qui varie en fonction du courant qui la traverse. Ceci produit des pertes joules destructives.

Transistor bipolaire : dpend du courant Ic, il sappelle gnralement hFE

Pour remdier un faible hFE, on peut utiliser un montage Darlington

Un petit transistor avec un grand gain commande un gros transistor de puissance avec un faible gain

Exemple botier 8 darlingtons ULN 2803A

48

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MOSFET canal N enrichissement IRF 130

Ltat passant se caractrise par une rsistance faible qui volue avec le courant.

Transistor bien

command

Vce = 1,2V

IC = 1,9A

P = 2,28 W

Zone o le transistor est mal command

Zone o la puissance dissipe

peut tre trs importante

A partir de

VGS > 5V

le transistor

se sature RDSon = 0,170 I = 1,97 A

P=2,31W

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Exemples dapplications

Diode 1 : Empcher de brancher le plus sur le moins et donc protger la LED

Diode 2 : Dcharger lnergie stocker dans un relais diode de roue libre

Sans diode une surtension de 13KV

Avec diode de roue libre presque rien

Transistor : Faire varier la vitesse du moteur de lISISCOOT : hacheur

Gnrer des crneaux

carrs largeur variable Interrupteur MOSFET

principal

DRL

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Les redresseurs

But : Permet de transformer une tension alternative en tension continue

Principe :

Redressement simple alternance

Valeur moyenne

[ ] ( )

VVVVdVvc

2

2

0coscos

2

cos

2

sin

2

10

0

==+===

redressement double alternance : P2

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Redresseur parallle double ou pont de graetz : PD2

Nota 1 : le courant passe par la diode qui a la ddp sur lanode la plus leve et par

la diode qui a la ddp la plus basse sur la cathode.

Nota 2 : la tension Vdiode est fois moins grande que pour le montage P2.

Redresseur parallle double triphas : PD3

rseau triphas

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Fonction filtrage

Rgulation de tension par ballast

On calcule Rb pour quelle soit traverse par 30mA

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Transformateur

But : Abaisser ou lever une tension alternative

Principe : un flux magntique est cre dans un circuit magntique feuillet avec une bobine (primaire) et on le rcupre par une autre (secondaire).

Le rapport du nombre de spire modifie la tension.

fNSBU = max44,4 F : frquence en hertz Bmax : induction magntique en Tesla

N : nombre de spires

SB= : Flux magntique en Weber S : surface en m

dt

tdiL

dt

tdte

)()()( =

= E(t) : Tension induite lors dune

variation de flux

Rapport de transformation :

1

2

1max44,4

2max44,4

1

20

N

N

fNSB

fNSB

V

Vm =

==

Observation : plus la frquence est haute, plus Bmax peut tre rduit et donc le

volume du transformateur

Puissance dun transformateur parfait :

La puissance apparente au primaire est

gale la puissance apparente au

secondaire :

2211 JVJVS ==

Observation : le courant entre le primaire et le secondaire sont trs diffrents, la

section des fils le sera aussi.

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Exemples: 230v/ 24v 64VA enroulement sec 160 KVA enroulements immergs dans

l'huile 160 KVA

Applications : Transport dnergie entre les centrales de production

Application : pince souder

Puissance apparente 5,7KVA Primaire 230V Secondaire 25V / 230 A

Application : chauffage par induction

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Hacheur srie ou abaisseur

But : Abaisser une tension continue.

Principe : La valeur moyenne est modifie en