Alimentations à découpage
Cours et exercices corrigés
Michel Girard
Hugues Angelis
Magali Girard
Dunod
Avant-propos
IX
Avertissement
XI
Chapitre 1 · Généralités concernant les alimentations
1
1.1 Convertisseurs électriques
1
1.2 Performances d'une alimentation
2
1.2.1 Stabilité relative2
1.2.2 Impédance interne d'une alimentation4
1.2.3 Temps d'établissement7
1.2.4 Rendement et limitations d'une alimentation7
1.2.5 Fiabilité et durée de vie9
1.2.6 Nuisances électromagnétiques (domaine de la CEM: comptabilité électromagnétique)10
1.2.7 Sécurité électrique
12
1.3 Comparaison alimentations linéaires-alimentations à découpage13
1.3.1 Alimentations issues du secteur13
1.3.2 Alimentations issues d'une source continue15
1.3.3 Choix du principe utilisé
17
1.4 Famille des alimentations linéaires
18
1.4.1 Principe des alimentations stabilisées en tension ou en courant18
1.4.2 Principe des alimentations régulées en tension ou en courant19
1.4.3 Alimentations série ou shunt20
1.4.4 Intégration des alimentations linéaires
21
1.5 Famille des alimentations à découpage
22
1.5.1 Principe des alimentations à découpage non isolées galvaniquement23
1.5.2 Principe des alimentations à découpage isolées galvaniquement26
1.5.3 Commutation forcée ou commutation naturelle30
1.5.4 Alimentations à capacités commutées (pompes de charge)31
1.5.5 Alimentations auto-oscillantes
34
1.6 Physique des alimentations à découpage
35
1.6.1 Inductances en régime impulsionnel35
1.6.2 Transformateur fonctionnant en régime impulsionnel43
1.6.3 Influence des éléments parasites53
1.6.4 Exercices
56
Chapitre 2 · Théorie des alimentations à découpage
59
2.1 Alimentations non isolées à commutation forcée
59
2.1.1 Alimentation fonctionnant en abaisseur de tension59
2.1.2 Alimentation fonctionnant en élévateur de tension64
2.1.3 Alimentation fonctionnant en inverseur de tension69
2.1.4 Alimentations à stockage capacitif73
2.1.5 Régimes continu et discontinu. Facteur de dimensionnement des interrupteurs74
2.1.6 Circuits de commande: principes de réalisations79
2.1.7 Fonctions de transfert, stabilité, régimes transitoires
84
2.2 Alimentations isolées à commutation forcée
89
2.2.1 Alimentation asymétrique Flyback89
2.2.2 Alimentation asymétrique Forward104
2.2.3 Alimentations symétriques115
2.2.4 Alimentations à sorties multiples, alimentations à sorties distribuées
123
2.3 Alimentations à commutation douce ou à résonance
127
2.3.1 Généralités127
2.3.2 Quasi-résonance en courant utilisée dans l'abaisseur de tension136
2.3.3 Quasi-résonance en courant utilisée dans l'inverseur de tension145
2.3.4 Quasi-résonance en courant utilisée dans les structures en demi-pont150
2.3.5 Quasi-résonance en tension, multirésonance159
2.3.6 Commande, stabilité et protection des alimentations à résonance166
2.3.7 Exemple de réalisation
168
Chapitre 3 · Technologie - Dimensionnement - Environnement
171
3.1 Choix des alimentations à découpage, choix et calcul des composants
171
3.1.1 Comparaison des performances171
3.1.2 Perspectives d'avenir des alimentations à découpage173
3.1.3 Interrupteurs173
3.1.4 Circuits intégrés180
3.1.5 Composants magnétiques187
3.1.6 Autres composants219
3.1.7 Exercices
230
3.2 Comptabilité électromagnétique des alimentations
236
3.2.1 Comment parvenir à la CEM236
3.2.2 Causes des perturbations dans les alimentations. Remèdes
238
3.3 Amélioration du facteur de puissance d'un ensemble redresseur + filtre à capacité en tête
247
3.3.1 Position du problème247
3.3.2 Évolution des solutions248
3.3.3 Cas de l'alimentation Flyback251
3.3.4 Exemple de réalisation252
3.3.5 Exercice - Calcul du FP
252
3.4 Contrôle et protection des alimentations
254
3.4.1 Contrôle secteur254
3.4.2 Protection d'entrée contre les surtensions257
3.4.3 Protection contre les surtensions en sortie258
3.4.4 Protection contre les sous-tension en sortie259
3.4.5 Sécurité électrique
260
Chapitre 4 · Réalisations - Schémathèque
263
4.1 Alimentations non isolées à inductances commutées
263
4.1.1 Alimentations BUCK (abaisseur)263
4.1.2 Alimentations BOOST (élévateur)270
4.1.3 Circuits intégrés à multifonctions272
4.1.4 Alimentations à stockage capacitif (CUK ou SEPIC)
274
4.2 Alimentations non isolées à capacités commutées (ou à pompe de charges)
277
4.2.1 Principe utilisé277
4.2.2 Synoptiques réels279
4.2.3 Interférences électromagnétiques281
4.2.4 Quelques applications utilisant le circuit LT1026281
4.2.5 Quelques applications utilisant le circuit LTC1044A283
4.2.6 Quelques applications utilisant le circuit LT 1054
284
4.3 Alimentations à inductances couplées
286
4.3.1 Alimentations Flyback à retour non isolé286
4.3.2 Alimentations Flyback entièrement isolées288
4.3.3 Alimentations Forward à retour non isolé290
4.3.4 Alimentations Forward entièrement isolées291
4.3.5 Alimentation push-pull à retour non isolé293
4.3.6 Alimentations push-pull entièrement isolées295
4.3.7 Alimentations isolées à sorties multiples
296
4.4 Alimentations pour applications portables
298
4.4.1 Présentation298
4.4.2 Convertisseurs à tension de sortie unique299
4.4.3 Convertisseurs multisorties302
4.4.4 Commutation d'alimentations304
4.4.5 Convertisseurs programmables VID305
4.4.6 Chargeurs de batteries
308
4.5 Postrégulation - prérégulation
311
4.5.1 Position du problème311
4.5.2 Postrégulation linéaire311
4.5.3 Postrégulation à découpage312
4.5.4 Postrégulation magnétique313
4.5.5 Principes utilisés en prérégulation316
4.5.6 Quelques exemples de prérégulations
319
4.6 Cas particuliers
322
4.6.1 Alimentations à découpage régulées en courant322
4.6.2 Convertisseurs auto-oscillants325
4.6.3 Convertisseurs isolés et intégrés332
4.6.4 Correcteurs de facteur de puissance333