Electronique de puissance contraintes sur le condensateur de sortie

Cours électronique de puissance contraintes sur le condensateur de sortie, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Principe de la structure flyback (à stockage inductif)

Principe du montage buck-boost avec composant magnétique à deux enroulements (ou plus en cas d’alimentation multi-sortie).

Structure flyback, principe

Comparaison avec la structure forward mono-interrupteur.
Structure flyback : moins de composants, mais plus surdimensionnés que dans le forward
=> Intérêt en petite puissance (cas de toutes les petites alimentations électroniques)
Schéma équivalent du composant magnétique fonctionnant fondamentalement en stockage (inductance) mais les équations du transformateur restent valables.
Structure flyback, commande en mode auto-oscillant, un moyen d’obtenir un fonctionnement à la limite des régimes continu et discontinu quelle que soit la charge.

Echauffement, schéma thermique en régime permanent

Cas des composants directement soudés sur un circuit imprimé (1 à 4 couches)
Boitier LFPAK de NXP (voir plus loin)

Commentaire :
la valeur de I2M est incohérente avec celle déterminée à la question 1.1 car on avait fait les calculs sur la base de la puissance nominale de : 5 V x 0,4 A = 2 W
Ces derniers calculs ont été effectués, quant à eux, pour une puissance de 3 W (permettant de prévoir des pertes assez élevées à ce faible niveau de puissance) et une tension moyenne de 6V pour anticiper les chutes de tension, notamment dans la diode de sortie.

Contraintes sur le condensateur de sortie

Calcul de l’ondulation de tension
Formes d’onde du courant dans le condensateur (supposé idéal) et de la tension de sortie et mise en évidence de la variation de charge ΔQ associée à l’ondulation crête à crête.
Calcul des contraintes électriques
Valeur maximale VCMax de la tension aux bornes du condensateur :
Ce sera théoriquement la valeur de la tension régulée à laquelle il faut ajouter la moitié de l’ondulation.
En pratique, on prendra une marge de sécurité et un condensateur d’au moins 6,3 V ou 10 V.
Valeur efficace ICrms de son courant.
Le plus court chemin pour la déterminer consiste sans doute à passer par la formule de Parseval Bessel .

Partie 1 : Alimentations à découpage (3,5 séances de 2h)
Séance 1 :
Introduction aux alimentations électroniques
Structure forward en demi‐pont asymétrique avec interrupteurs parfaits : principe de fonctionnement (pas de dimensionnement)
Séance 2 :
Structure forward à un seul interrupteur commandé et enroulement de démagnétisation : principe
TD forward
Séance 3 :
Flyback en régimes continu et discontinu, incluant une introduction au fonctionnement auto‐oscillant : principes
Séance 3,5 :
TD flyback (1h)
Partie 2 : Composants de l’électronique de puissance (3,5 séances de 2h)
½ Séance 4 :
Introductions aux composants semiconducteurs, jusqu’à la fonction interrupteur
Séance 5 :
Formes d’onde génériques courant tension, notions de pertes de conduction et de commutation.
Calculs simplifiés d’échauffement en régime permanent.
Fonctionnement des diodes en commutation : diodes PiN
Séance 6 :
Recouvrement inverse, influence sur les pertes.
Fonctionnement des transistors MOSFET et IGBT en commutation, calcul de leurs pertes.
TD Composants SC
Séance 7 :
Composants magnétiques
Condensateurs de puissance
½ séance TD composants passifs

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