Transformateur électronique 12V : fonctionnement
Nina67 - Mis à jour: jeudi 23 juillet 2015 03:40 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.
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.
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.
Jaune : tension aux bornes de C1Violet : 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.
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
vendredi 12 août 2011 14:31
Bonne description des phénomènes. On peut apprécier ici que l'électronique n'est pas enterrée ! Jean JOYE.