Redressement d’une tension sinusoïdale – filtrage -régulation Electronique générale 1ère année J. BRESSON

Sommaire Introduction Redressement simple alternance Redressement double alternances Transformateur à point milieu Pont de Graëtz Le filtrage Principe Rendement de détection Ondulation résiduelle La régulation par Zener Autres montages à diodes

1- Introduction Diode idéale – diode réelle Le redressement est la conversion d'une tension alternative en une tension continue. On utilise un convertisseur alternatif-continu pour alimenter un récepteur en continu à partir du réseau de distribution alternatif. Symbole synoptique : Diode idéale – diode réelle

2- Redressement simple alternance La diode présentant une résistance quasiment infinie en inverse, peut être utilisée pour obtenir un courant unidirectionnel à partir d’un courant alternatif La diode est passante quand le potentiel de son anode est supérieur de 0,6V (Vseuil) à celui de sa cathode.

2- Redressement simple alternance Pour une tension sinusoïdale dont une seule alternance est redressée, la valeur moyenne de la tension est égale à : Valeur moyenne : Tension inverse : Lorsque la diode est bloquée, elle doit pouvoir supporter en inverse une tension égale à :

3- Redressement double alternances Avec 2 diodes : Pour redresser deux alternances, il faut utiliser un transformateur à point milieu (deux enroulements au secondaire). Par rapport au point milieu qui sert de référentiel, deux tensions opposées e1=Vsinwt et e2=-e1 « attaquent » le pont de 2 diodes. A chaque alternance une seule des 2 diodes conduit, le courant dans la charge est toujours dans le même sens. Tension inverse : Valeur moyenne :

3- Redressement double alternances Avec 4 diodes : L’inconvénient du précédent montage est qu’il nécessite l’utilisation d’un transformateur à point milieu (lourd et onéreux). L’utilisation de 4 diodes (pont de Graëtz) permet l’emploi d’un transformateur conventionnel. A chaque alternance, 2 diodes sont conductrices : la chute de tension dans le pont vaut 2 fois la tension de seuil. Mais chaque diode en inverse n’est soumise qu’à la tension V. Tension inverse : Valeur moyenne :

4- Le filtrage - principe La tension obtenue après redressement, simple ou double alternances, contient une composante continue (Vmoy) et des harmoniques que l’on désire annuler  filtrage hautes fréquences. Le filtrage le plus simple fait appel à un condensateur de forte valeur placé aux bornes de la charge et qui fait office de réservoir d’énergie. Dès que : VA > VK la diode est passante  C se charge rapidement à travers la diode VA < VK la diode se bloque  C se décharge lentement dans Ru La tension de sortie est d’autant plus « continue » (DU faible) que la décharge est lente devant la période du signal sinusoïdal soit : On prendra :

4- Le filtrage – rendement de détection Si on admet que le taux d’ondulation DU est négligeable devant Uo, alors la tension aux bornes de la diode n’est positive que dans l’intervalle –qo à +qo appelé aussi angle d’ouverture et défini par : Courant instantané dans la diode : Courant moyen dans la diode : Soit : Posons le rendement de détection : Sachant que : alors :

4- Le filtrage – rendement de détection Le rendement de détection h=f(R/ri) conditionne tout le fonctionnement des détecteurs séries : Conclusion : un rendement de détection h élevé nécessite un rapport R/ri grand (sans toutefois dépasser un seuil au delà duquel, les impulsions de courant détruiraient la diode).

4- Le filtrage – ondulation résiduelle La tension aux bornes de C ne reste pas absolument constante. Soit DUo la valeur de l’ondulation. Charge reçue entre -qo et+qo Charge cédée entre +qo et 2p-qo = On obtient au final : Où :

4- Le filtrage – double alternances Il est possible d’améliorer le « lissage » de la tension de sortie en utilisant un redressement double alternances et/ou un filtre plus complexe. par capacité réservoir par self de lissage

4- Résumé Fréquence signal sortie 1 2 2 Valeur moyenne signal sortie Valeur inverse diode Taux d’ondulation Valeur inverse diode

5- Régulation par Zener La stabilisation de la tension de sortie utilise la propriété de la diode Zener (polarisée en inverse) qui maintien à ses bornes une tension constante quelque soit le courant qui la traverse.

6- Autres montages à diodes 5.1 - La démodulation. 5.2 – Porte logique En cas de coupure de l’alimentation principale, l’accumulateur prend automatiquement le relais pour alimenter la charge 5.3 – Écrêteur 5.4 – Protection de contact

6- Autres montages à diodes 5.5 – Doubleur de tension Alternance négative, C1 se charge à travers D1 à la valeur -E Alternance positive, C1 et C2 se charge à travers D2 à la valeur +E Au final , la tension de C2 évolue par bond et tend vers 2E, il s’agit d’un montage doubleur de tension Schéma d'un doubleur-tripleur-quadrupleur de tension.

QCM Fin du diaporama