Alimentation à découpage pour ampli : mesures (1)

Alimentation à découpage pour ampli : mesures (1)

Cet article présente les tensions et courants dans l'alimentation à découpage pour ampli : en

fonctionnement à vide, en charge, au démarrage, etc... Différentes mesures sont réalisées pour

comprendre le fonctionnement de l'alimentation.

 

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Schéma de l'alimentation à découpage étudiée

 

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Maquette de l'alimentation à découpage étudiée

 

 

 

Démarrage de l'alimentation avec le relais

 

Lorsque l'alimentation à découpage est mise sous tension, les condensateurs 200V se chargent

d'abord à travers les 2 résistances de 200 Ohms en parallèle. Ensuite, le relais se ferme et la

pleine tension est présente. On ne voit que l'enveloppe de la tension secondaire, la fréquence

(30kHz) étant beaucoup trop élevée.

 

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La tension secondaire montre que l'oscillateur commence à fonctionner bien avant la fermeture

du relais.

 

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Démarrage de l'alimentation à découpage avec le relais

 

Le courant de drain est dû à la charge des condensateurs de sortie, rien de plus. On voit que

le courant de drain s'annule lorsque les tensions sont établies.

 

Démarrage de l'alimentation à découpage sans le relais

 

Si on court-circuite les contacts du relais, un énorme appel de courant (40 Ampères !) se fait

sur le secteur.

 

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Appel de courant au démarrage de l'alimentation sans relais

 

La charge rapide des condensateurs de sortie (sur +Vcc et -Vcc) appelle aussi 40 Ampères sur

les transistors.

 

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Appel de courant sur les transistors

 

L'oscillateur démarre tout de suite et les condensateurs de sortie se remplissent très

rapidement. La tension secondaire s'établit en effet en quelques périodes secteur, par paliers.

Suite à ce test, les 20N60C3 n'ont pas claqué, mais leurs caractéristiques (20.7A) ont été dépassées !

 

Fonctionnement à vide de l'alimentation

 

En déconnectant le secondaire du transfo, on peut observer le courant magnétisant de

l'inductance primaire.

 

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Primaire du transfo à vide : courant et tension aux bornes

 

Le courant est bien en dent de scie (croissance linéaire). La déformation traduit la légère non

linéarité de l'inductance magnétisante.

 

Charge résistive à la place du primaire du transfo

 

Avant d'entrer dans le vif du sujet, on peut présenter l'allure du courant dans une résistance

de puissance de 68 Ohms / 500W qui est branchée à la place du primaire du transfo à découpage.

C'est le mode le plus simple à comprendre.

 

La résistance voit tantôt +160V, tantôt -160V à ses bornes, sauf pendant le temps mort. La

puissance moyenne dissipée est de  160²/68 = 376W. Avec les temps morts de 1.5us, la puissance

moyenne se situe plutôt vers 340W.

 

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Courant dans la résistance et tension secteur redressée (entre + et - du pont)

 

On remarque l'ondulation 100Hz liée aux condensateurs 200V.

 

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Courant dans la résistance et tension secteur redressée (zoom)

 

On voit ici quelques périodes de découpage. Les pentes sur les hauts et bas du courant sont dus à la charge du condensateur 1uF/250V en série avec le primaire. La tension à ses bornes varie suffisamment pour que la tension qui "reste" aux bornes du primaire varie de façon visible. Une valeur plus grande que 1uF aurait permis des pentes plus douces.

 

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Courant dans la résistance et tension secteur redressée (super zoom)

 

Le temps mort de 1.5us permet la bonne commutation des transistors du demi pont. Le temps mort

aurait pu être raccourci, mais cela réduirait la marge.

 

Les transistors 20N60C3 (Rds on = 0.19 Ohm) chauffent peu, le radiateur est un peu chaud (50°C

environ) après une minute de fonctionnement.

 

Charge résistive sur le secondaire du transfo

 

Cette fois-ci, le transfo est branché sur le demi pont, mais en sortie, il n'y a pas l'étage

diodes+condensateurs. Une résistance de 4 Ohms / 500W est branchée directement sur le

secondaire qui donne un créneau de +/-40V d'amplitude (80V crête à crête). La puissance

dissipée est de l'ordre de 400W. L'intérêt est d'observer le courant au primaire pour voir la

sollicitation des transistors 20N60C3.

 

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Primaire du transfo : courant et tension aux bornes

 

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Primaire du transfo : courant et tension aux bornes (zoom)

 

La zone de temps mort est cette fois-ci occupée par des oscillations dues à l'inductance de

fuite (résonance inductance de fuite - condensateur 1uF/250V en série). A ce détail près, les

transistors voient un courant de 3A environ, ce qui correspond à une résistance de 60 Ohms

environ. Cette valeur est la valeur de 4 Ohms vue à travers le transfo (rapport

primaire:secondaire = 4:1, d'où Résistance vue au primaire = 4 Ohms x 4² = 64 Ohms).

 

L'article suivant présente le fonctionnement de l'alimentation à découpage en fonctionnement

avec les tensions de sortie +/-Vcc.

 

Conclusion sur les mesures de l'alimentation à découpage

 

Le relais est fortement recommandé au démarrage : il temporise l'allumage et réduit l'appel de

courant sur les transistors et sur le secteur de 40A à 6A environ.

 

La structure en demi pont de l'alimentation à découpage présente un fonctionnement symétrique

en tension et en courant. Le temps mort entre la conduction de chaque transistor permet un

fonctionnement fiable et se voit facilement avec les mesures.

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  Alimentation à découpage pour ampli : mesures (1), publié par nina67 le 21 Mars 2011
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
1 COMMENTAIRES
29ETPL

Bonjour Nina Super ton alim que je compte réaliser J'ai plusieurs questions: 1- Peux tu me confirmer que la puissance d'une alim à découpage est limité par le couple transfo-Mosfet Hacheur (20N60C3/IRF740) 2- Peut-on utiliser STF16N65M5 au lieu de 20N60C3/IRF740? 3- Je n'ai que des relais 24V: dans ce cas peut tu me confirmer que c'est OK pour R3=6,8K et R6=15K avec DZ1=BZX27V Merci pour ta générosité Cordialement

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