Chap 2 : LA CONVERSION DC–DC : Alimentations à découpage 1° Introduction 2° Découpage série (Buck) 3° Découpage parallèle (Boost) 4° Accumulation inductive (Buck & Boost) 5° Accumulation isolée (Flyback) 6° Série isolée (Forward) 7° Accumulation capacitive (Cuck)

1° - Introduction Une alimentation est un dispositif destiné à fournir en sortie une tension continue régulée à partir d’une source continue ou alternative. Deux technologies de régulation sont possibles : - La régulation linéaire ou « ballast », - La régulation à découpage. Source non régulée Sortie régulée Ballast régulation Source non régulée Sortie régulée Découpage régulation

1° - Introduction La régulation linéaire ou « ballast » La régulation à découpage. Transfo 50 Hz Adaptation de la tension Isolation galvanique Sortie régulée Redresseur Basse tension fort courant 100 Hz régulation Secteur 230 V ~ 50 Hz Cond. tampon T Ballast Régulation par dissipation Courant Tension Non régulée Régulée V Is Vs Pu = Vs.Is Pballast = V.Is Transfo 50 kHz Adaptation Isolation Sortie = régulée Redresseur Basse tension fort courant 50 kHz régulation Secteur 230 V ~ 50 Hz Cond. tampon Haute tension faible courant 100 Hz Transistor Découpage Régulation temps Tension Saturé T Période T rapport cyclique Bloqué Vs en moyenne

1° - Introduction Caractéristiques Découpage Linéaire Puissance massique 200 à 300 w/kg 10 à 30 w/kg Puissance volumique 300 W/l 50 W/l Rendement 60 à 90 % 35 à 55 % Plage de tension d’entrée 0,5 à 1,2 UN 0,9 à 1,1 UN Temps de maintien 10 à 100 ms 5 à 10 ms Régulation dynamique (dépassement – durée) 5% - 1 ms 1% - 50 s Ondulation résiduelle CàC 1% 0,1% Perturbations EMI RFI Importantes Négligeable MTBF 60 000 h 100 000 h

1° - Introduction Coût Coûts Puissances Puissance Volumique (W/l) 7 (W/l) 100 50 Coûts Linéaire (€/W) 14 Découpage Découpage Linéaire Puissances Puissance Utile (W) 300 150

2° - Découpage série (Buck) L C D E iS iC iL vS v F,  vL K iE VS =  E v E2 vL E1 v E2 vL t v T T 2T E t vL T T 2T (1-)E -E I I0 iL

2° - Découpage série (Buck) L C D E iS iC iL vS v F,  vL K iE t T T I iL I0 t T T I I0 iL Ilim I t T T I i1 I0 t T T I I0 iD VS E DNI ILmoy DI  = 1  = 0  = 0,5  = 0,25  = 0,75 Ilim max=

2° - Découpage série (Buck) Débit interrompu R L C D E iS iC iL vS v F,  vL K iE t T T 2T E1 E2 v T t vL T T 2T (E-VS) -VS I’ iL T VS E DNI IS DI  = 1  = 0  = 0,5  = 0,25  = 0,75 ILSM=

3° - Découpage parallèle (Boost) vL i1 L E1 iC vS f,  iD D iS K iK C RCh vS vL + - vD vS vL - + vK t vL T T 2T E (E -VS) I I0 iL

3° - Découpage parallèle (Boost) vL i1 L E1 iC vS f,  iD D iS K iK C RCh t T T I iL I0 t T T I iK I0 T T iS t I I0 iD VS E DNI IS DI  = 0  = 0,5  = 0,75  = 0,67 ILSM= 2 E 4 E 3 E

4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) iC vS f,  vL iD D iS K iL C RCh vS vL + - vD vS vL - + vK

4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) vL T T 2T E -VS I I0 iL i1 L E1 iC vS f,  vL iD D iS K iL C RCh t T T I iK I0 T T iS t I I0 iD t T T I-IS -IS iC

4°- Accumulation inductive (Buck & Boost) vL T T 2T E -VS I’ iL T i1 L E1 iC vS f,  vL iD D iS K iL C RCh VS E DNI IS DI  = 0  = 0,5  = 0,66  = 0,33 ILSM= 2 E  = 0,60

5°- Accumulation isolée (Flyback) D E Q Buck & Boost L C D E Q L C D E Q E Q L C D

5°- Accumulation isolée (Flyback) ε εL ε0 D Tr C iC i2 i1 v1 v2 E R iS vS vT t T T I1 iK I10 T T iS t I2 I20 i2 En démagnétisation incomplète t vL T T 2T n2/n1E -VS ε’ iL T En démagnétisation complète

5°- Accumulation isolée (Flyback) D Tr C iC i2 i1 v1 v2 E R iS vS vT VS E Démagnétisation incomplète IS Démagnétisation complète  = 0  = 0,5  = 0,66  = 0,33 ILSM= 2 E  = 0,60 En démagnétisation incomplète En démagnétisation complète

5°- Accumulation isolée (Flyback) D2 C2 R Q iC iS iDR i2 iE v1 v2 vS E 230 V ~ 50 Hz C1 C.I. DRIVER v3 i3 D3 C3 vDR vQ

6°- Série isolée (Forward) K  D1 D2 D3 L D1 L Phase active D2 D3 L Débit non interrompu dans la bobine Roue libre + démagnétisation D2 L Débit interrompu Roue libre

6°- Série isolée (Forward) K  D1 D2 D3 L K  = 40% D’

7°- Accumulation capacitive (Cuck) ik vL1 R L1 C D E iS iC2 iL1 vS vD F  vC iL2 ic iD vL2 vk