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 Transformateur électronique 12V : fonctionnement

 Catégorie electronique - Par nina67 - Publié le 2011-01-06 16:18:24

Transformateur électronique 12V : fonctionnement

Le transfo électronique est une alimentation à découpage en demi pont. La tension de sortie va directement à l'ampoule et sans être redressée. Le filament de la lampe est donc traversé par un courant alternatif haute fréquence. Le système est auto oscillant.

 

transformateur electronique 12v fonctionnement 0

 

Schéma d'un transfo électronique 50VA simplifié (la protection contre les courts-circuits n'est pas représentée)

 

Caractéristiques de TR1

 

TR1a et TR1b : 4 spires

TR1c : 5 spires

Inductance magnétisante de chaque enroulement : 10uH à 20uH typiques

 

Fonctionnement du transfo électronique 12V

 

A chaque demie alternance du secteur (10ms), un nouveau cycle commence. La tension entre + et - du pont de diode n'est pas lissée, C2 et C3 ont des valeurs très faibles (100nF). Entre 2 demies alternances, le découpage s'interrompt.

 

Lorsque la tension du secteur redressé augmente, C1 se charge à travers R1. Lorsque la tension aux bornes de C1 atteint le seuil du diac (32V environ), le diac devient brutalement conducteur. T2 entre alors en conduction. C1 se décharge dans la base de T2 à travers R6 et le diac. Un courant circule dans le primaire du transfo TR2. Ce même courant traverse TR1b vers la gauche. La polarité instantanée du point sur TR1b est négative. De même pour TR1c et TR1a par convention du point sur chaque enroulement d'un transfo. La tension aux bornes de TR1c correspond à une tension Vbe positive pour T2. La conduction de T2 est ainsi entretenue et T3 reste bloqué (Vbe négatif).

 

Le courant du primaire passe dans TR1b et augmente jusqu'à saturation de TR1. Lorsque TR1 entre en saturation, la tension aux bornes de ses autres enroulements (TR1a et TR1c) tombe à zéro. La base de T2 n'est plus alimentée : T2 bloque après avoir écoulé son temps de stockage (charges accumulées dans les jonctions PN).

 

La seconde demie alternance commence : D1 (diode de roue libre) entre alors en conduction pour garantir la continuité du courant dans le primaire de TR2. La décroissance de ce courant qui passe dans TR1b crée maintenant une tension de signe contraire. La polarité instantanée du point sur TR1b est positive. De même pour TR1c et TR1a par convention du point sur un transfo. La tension aux bornes de TR1a correspond à une tension Vbe positive pour T1. La conduction de T1 est ainsi entretenue et T2 reste bloqué (Vbe négatif). Tr1b entre ensuite en saturation et les tensions aux bornes de TR1a et TR1c s'annulent. T1 bloque. La diode de roue libre D2 entre en conduction. Le courant dans Tr1b diminue puis s'annule. Un nouveau cycle recommence alors.

 

transformateur electronique 12v fonctionnement 1

 

Courant collecteur de T2 et tension aux bornes de TR1b

 

La fréquence de ces cycles se situe entre 25 et 40 kHz typiquement. Elle dépend du temps de stockage des transistors, et des caractéristiques de TR1 et TR2. Ces oscillations se maintiennent jusqu'à la fin de la demie alternance du secteur. Tant que des oscillations haute fréquence ont lieu, C1 reste déchargée (car déchargée à chaque période de découpage par D4 et T2) et n'intervient pas dans le fonctionnement.

 

transformateur electronique 12v fonctionnement 2

 

Jaune : tension aux bornes de C1
Violet : Courant collecteur de T2

 

La courbe violette est un signal créneau à 30kHz environ dans une "enveloppe" de demie alternance secteur. Cela peut évoquer une modulation d'amplitude à 100Hz.

 

Protection contre les courts-circuits

 

L'encadré gris (ci dessous) sur le schéma montre un circuit de protection contre un court-circuit en sortie. Un court-circuit en sortie va appeler un grand courant au primaire, ce qui se traduit par une tension anormalement élevée aux bornes de R5. Cette tension est redressée et filtrée par D3 et C4. Par le pont diviseur R7/R8, elle arrive à la base de T3. Lorsque T3 entre en conduction, il décharge C1 et empêche la conduction du diac à chaque demie alternance du secteur.

 

Si le court-circuit est toujours présent, la protection va à nouveau se déclencher. Avant que la protection se déclenche, un courant élevé passe dans les transistors qui doivent donc être robustes (grande zone de fonctionnement fiable "RBSOA"). Les transistors doivent supporter des puissances élevées à dissiper (Vce et Ic grands simultanément !).

 

Un appel de courant momentané, comme à l'allumage de la lampe, ne déclenche pas intempestivement la protection grâce à la grande valeur de C4. C4 ne se charge en effet pas instantanément.

 

R4 est ajoutée pour donner à T1 le même comportement que R5 pour T2 non pas pour la protection, mais pour ajuster la tension Vbe par rapport à la tension aux bornes de TR1a et TR1c.

 

transformateur electronique 12v fonctionnement 3

Schéma du transfo électronique complet (avec protection courts-circuits)

 

Pour voir 2 transfos électroniques démontés, voir aussi l'article :

 

Transformateur électronique 12V : introduction

 

Des résultats de mesure figurent dans l'article :

 

Transformateur électronique 12V : mesures

Transformateur électronique 12V : fonctionnement, posté par nina67 le 2011-01-06 16:18:24
nina67
Articles : 485 - Commentaires : 1012
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14 COMMENTAIRES

jeanjoyejj ( 12 Août 2011 18:31 )

Bonne description des phénomènes. On peut apprécier ici que l'électronique n'est pas enterrée ! Jean JOYE.

nina67 ( 16 Août 2011 10:49 )

Bonjour, Merci pour votre message. J'ai aussi conçu une alimentation à découpage pour ampli audio qui figure sur ce site. C'est dans le même genre, électronique analogique simple et astucieuse dans la mesure du possible... cordialement

frantzjoachim ( 15 Novembre 2012 19:23 )

bonjour j'apprecie tous les donnees des transformateurs alors ils ent manque beaucoup d'autre information mercie

nina67 ( 15 Novembre 2012 22:36 )

Bonsoir, si vous pensez avoir des informations utiles, des astuces, des idées ou des solutions à proposer, vous pouvez aussi, comme nous, poster des astuces sur des schémas électroniques, des réalisations intéressantes ou toute autre création. Cordialement

Le noir ( 12 Mars 2013 20:38 )

Bonjour Très bonne explication du fonctionnement d'un transfo électronique mais dans qu'elle partie faut-il agir pour faire baisser le nombre de watt car en dessous de 20 watts, cela ne fonctionnera pas . Merci d'avance

nina67 ( 12 Mars 2013 20:51 )

bonsoir, il faudrait peut-être augmenter le nombre de spires de TR1a et TR1c pour augmenter la tension aux bases des transistors, mais le problème, c'est que la fréquence de découpage va surement changer aussi. Il n'y a pas de façon simple de modifier ce type de transfo. Bien sur, vous pouvez mettre une résistance de puissance qui dissipera le reste... Cordialement

Le noir ( 12 Mars 2013 22:38 )

Merci pour la réponse rapide, en fait voila mon problème: Mon éclairage est en allogène 12 volts, avec des transfos électroniques de 150 watts et je désire remplacer les spots allogènes de 50 watts par des spots led de 4 watts et bien sur la charge n'est pas assez conséquente pour que le transfo fonctionne, vue le prix des transfos pour led, cela fait mal, c'est un véritable vol. Je vais étudier mes transfos et si je trouve une solution, je vous en ferais part Pour la résistance, c'est exclu vue que le principe est de consommer moins

EDDIB ( 7 Juillet 2013 20:22 )

Bonjour, merci pour cet article plein d'informations utiles, pourriez vous le compléter par quelques mots sur le rôle des capacités C2 et C3 dans ce circuit?, merci.

nina67 ( 8 Juillet 2013 9:14 )

Bonjour, C2 et C3 servent à lisser la tension et à créer un point milieu pour le primaire du transfo. Ce point milieu est le point "froid" du transfo, le potentiel qui varie au rythme du 100Hz et non du découpage. Dans la plupart des alims de PC, on trouve 2 capas chimiques 200V (470uF ou 680uF) à la place de C2 et C3. Leur valeur doit être petite pour que la tension redressée ne soit pas lissée (et repasse donc bien par 0 à chaque demi alternance). Cela permet la commande du diac et la compatibilité avec variateur de lumière standard (à triac). Cordialement

baboon21 ( 28 Janvier 2014 21:24 )

Bonjour, Peut-on remplacer les transistor bipolaire par des MOS ? Ceci n'enpechera pas le système d'osciller ?

nina67 ( 29 Janvier 2014 9:17 )

Bonjour, pas sur que le transfo électronique fonctionne : la tension aux bornes des grilles doit être de 4-5V minimum, ce qui n'est pas sur avec les enroulements TR1a et TR1c. Cordialement

fpf26 ( 14 Juin 2014 20:15 )

bonjour, je voudrais utiliser un transfo 220v ac vers 12v dc 16a pour l'allumage d'artifice. les inflammateurs fonctionnent simplement avec le courant d'une simple pile 4,5v, donc aucun souci pour la puissance, mais ils provoquent un court circuit au moment de l'impulsion, et parfois restent "sous tension" après le départ. mon transfo risque t'il quelque chose? si oui, savez vous comment le proteger? par avance, merci pour vos conseils.

nina67 ( 15 Juin 2014 11:08 )

Bonjour, la plupart des transfos électroniques ont une protection contre les courts-circuits. Il est difficile d'en rajouter une. En revanche, si vous avez besoin de moins de tension, vous pouvez rebobiner quelques spires par dessus le transfo lui-même et les utiliser comme 4.5V. Comme sur les transfos classiques, la tension est proportionnelle au nombre de spires. Cordialement

fpf26 ( 15 Juin 2014 21:56 )

merci je vais tenter le coup avec une solution de secours a mes cotés au cas ou...

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