Transformateur électronique 12V : mesures

Le fonctionnement d'un transformateur électronique peut être vu à l'oscilloscope. Il s'agit d'une alimentation à découpage en demi pont, non régulée et dont le but est de fournir une tension alternative à haute fréquence qui vaut 12 Volts efficaces.

Quelques mesures à l'oscilloscope sur un transfo électronique 12V sont présentées dans cet article.

Transfo électronique testé et mesuré

Les mesures ci dessous sont réalisées sur le transfo qui figure ci dessous :

Schéma du transfo électronique testé

Démarrage du transformateur électronique

Lors de la mise sous tension, le filament de l'ampoule est froid. Sa résistance est environ 15 fois plus faible qu'en fonctionnement. Un appel de courant considérable a lieu. Sa durée dépend directement de l'inertie thermique du filament, c'est-à-dire le temps qu'il va mettre pour chauffer. Ci dessous, l'appel de courant au démarrage du transfo électronique 50 VA :

Appel de courant au démarrage du transfo électronique

Chaque "bosse" violette correspond à une demie alternance du secteur. Le courant collecteur atteint 4,5 A crête environ au démarrage puis s'établit à 1,0 A crête. Cette valeur de 4,5 A définit le choix du transistor (ici, les BUL59 supportent 8 A).

Allure du courant dans l'ampoule 12V

Une ampoule de 12V/50W consomme 4,17A efficaces.

Courant dans l'ampoule halogène 12 V issu du transfo électronique

Ces 4,17 A efficaces sont une moyenne quadratique sur 10 ms d'une tension créneau haute fréquence contenue dans une enveloppe en demie arche de sinusoïde.

Tension primaire dans le transfo électronique

La tension aux bornes du primaire a exactement la même allure que le courant secondaire qui circule dans l'ampoule.

Violet : courant collecteur de T2

La mesure est faite sur le "haut" d'une demie alternance, lorsque la tension secteur instantanée est maximale en valeur absolue. La pente du haut des créneaux (jaune) est due aux faibles valeurs de C2 et C3.

On remarque que la tension moyenne aux bornes du primaire du transfo est nulle. Ceci est toujours vrai pour un transfo. Si les temps de conduction de T1 et T2 sont un peu différents, le rapport cyclique ne vaut plus 50 % exactement. Ce déséquilibre se répartit sur les tensions aux bornes de C2 et C3.

Correction du facteur de puissance (PFC)

Les capacités après le pont de diode sont de faible valeur, le courant appelé sur le secteur est ainsi presque sinusoïdal.

Tension secteur redressée et courant collecteur

Cependant, des perturbations liées au découpage haute fréquence sont renvoyées sur le réseau et doivent donc être filtrées par une inductance en série devant le pont de diodes du transfo électronique. Ce filtre doit être conforme aux normes VDS et UL pour les niveaux d'émissions autorisés, ainsi que les distances d'isolation et la réponse en fréquence du filtre.

Dimensionnement des transistors du transfo électronique

Le courant crête de démarrage fixe la valeur minimale de Ic à retenir. Le site de STMicroelectronics propose ces choix (regarder la relation entre Ic et la puissance de sortie) :

Transistors recommandés par STMicroelectronics

La tension Vce doit être au moins égale à 400 V.

Conclusion

Le transfo électronique est une alimentation à découpage qui envoie un courant haute fréquence à l'ampoule halogène. La tension efficace en sortie est de 12 V. L'allure de la tension est un signal créneau de découpage dans une enveloppe qui correspond au secteur redressé mais non filtré. Par ailleurs, la protection contre les courts-circuits est utile pour l'utilisation de lampes halogène. Enfin, un transfo électronique est beaucoup plus léger, ne fait pas de bruit audible et peut être utilisé avec un variateur de lumière.