Alimentation à découpage..
Le principe de fonctionnement d'une alimentation à découpage repose sur la conversion de l'énergie électrique en utilisant un circuit de commutation rapide pour transformer, réguler et fournir une tension ou un courant adaptés à une charge.
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| Alimentation à découpage |
Ce type d'alimentation est utilisé pour sa haute efficacité, sa compacité et sa capacité à fonctionner sur une large gamme de tensions d'entrée.
Étapes principales du fonctionnement
- Étape d'entrée (redressement et filtrage)
La tension alternative (AC) du réseau électrique est :
Redressée par un pont de diodes pour produire une tension continue pulsée (DC).
Filtrée par un condensateur pour lisser cette tension et obtenir une tension DC stable.
- Étape de commutation (hachage)
Un transistor de puissance (MOSFET, IGBT, etc.) est utilisé comme interrupteur rapide pour découper la tension DC en un signal alternatif haute fréquence.
Ce signal est modulé en largeur d’impulsion (PWM) ou par d'autres méthodes pour contrôler la puissance transmise.
- Étape de transformation
Le signal haute fréquence est appliqué à un transformateur
Ce transformateur réduit ou augmente la tension selon les besoins.
La haute fréquence permet d'utiliser un transformateur plus petit et plus léger qu'un transformateur traditionnel.
- Étape de redressement et filtrage (sortie)
La tension alternative en sortie du transformateur est :
Redressée à nouveau pour obtenir une tension continue.
Filtrée par des condensateurs et inductances pour produire une tension DC propre et stable.
- Régulation
Un circuit de rétroaction mesure la tension ou le courant en sortie et ajuste le cycle de fonctionnement (PWM) du transistor de commutation pour maintenir la sortie stable, même si la charge ou la tension d'entrée varie.
Schéma de fonctionnement simplifié et Types de topologies
Entrée AC → Redressement et filtrage → Hachage haute fréquence →Transformateur haute fréquence → Redressement et filtrage de sortie → Charge
Boucle de rétroaction pour ajuster la tension ou le courant en fonction de la charge.
- Types de topologies des alimentations à découpage
Selon l'application et la puissance requise, différentes topologies sont utilisées :
Buck (abaisseur) : Réduit la tension d'entrée.
Boost (élévateur) : Augmente la tension d'entrée.
Flyback : Utilisé pour les faibles puissances, avec isolation galvanique.
Forward : Similaire au Flyback, mais pour des puissances plus élevées.
Half-Bridge et Full-Bridge : Utilisés pour les alimentations de forte puissance.
Avantages des alimentations à découpage
- Efficacité énergétique élevée
Peu de pertes grâce au fonctionnement en commutation (les transistors sont soit complètement allumés, soit complètement éteints).
- Compacité
Grâce à l'utilisation de transformateurs haute fréquence plus petits.
- Large plage d'entrée et de sortie
Compatible avec des tensions d'entrée variées (ex. : 90–264 V AC) et capable de fournir différentes tensions de sortie.
- Protection intégrée
Intégration facile de protections contre les surcharges, les courts-circuits, et les surtensions.
- Applications courantes
* Alimentation des ordinateurs, téléviseurs, et appareils électroniques.
* Chargeurs de batteries.
* Convertisseurs industriels et alimentation des moteurs électriques.
L’alimentation à découpage convertit l’énergie via un transistor de commutation et un transformateur haute fréquence, suivi d’un filtrage et d’une régulation pour fournir une sortie stable et efficace. Grâce à sa conception, elle surpasse les alimentations linéaires traditionnelles en termes de rendement, de taille et de plage de fonctionnement.
