Les Alimentations à Découpage

Rappel des caractéristiques d’une bobine :

Que ces quelques lignes soient un rappel ou non, les seuls éléments qu’il faut savoir sur le fonctionnement d’une bobine dans une alimentation à découpage sont les suivants.

Aucun changement, qu’il soit lent ou brusque. telle l’ouverture ou la fermeture d’un interrupteur, ne peut faire varier instantanément le courant d’une bobine. Le courant changera en fonction du temps selon la fonction suivante:

Une bobine peut saturer, c’est-à-dire qu’une augmentation de courant ne fait plus croître le champ magnétique et ainsi les caractéristiques du circuit peuvent ne pas être respectées.

Symbole D'une Bobine

Principe de fonctionnement d’une alimentation à découpage :

     Il existe deux modes de fonctionnement pour les alimentations à découpage; le régulateur série ou abaisseur de tension et le régulateur parallèle (shunt) ou élévateur de tension. Le terme série ou parallèle est fonction de l’emplacement de l’interrupteur commutable. Si ce dernier est placé en série avec la charge, il s’agit d’un régulateur série et il en est de même pour le régulateur parallèle, i.e. que l’interrupteur est placé en parallèle avec la charge.

Il faut utiliser ces alimentations dans des applications n’étant pas sensibles aux bruits électromagnétiques puisque la base de toutes les alimentations à découpage est l’utilisation d’une bobine à une fréquence d’oscillation dans les 25 kHz. Ce mélange cause généralement beaucoup d’interférence surtout si la qualité du montage laisse à désirer.

Par contre, l’avantage marqué de ce type de circuit provient du fait que, pour les mêmes éléments de régulation, généralement des transistors, les puissances de sorties sont de beaucoup supérieurs aux alimentations en linéaire. Ceci signifie, entre autres, que ces alimentations sont plus compactes que leur contrepartie et cela permet de les introduire dans des équipements tels des ordinateurs portatifs.

Le concept des alimentations à découpage est relativement simple à comprendre. En linéaire, l’élément de régulation est toujours en fonction; tandis qu’en commutation le transistor qui contrôle la puissance de sortie est à toute fin pratique au repos au moins la moitié du temps. Tout ce beau principe ne pourrait être valide, sans la complicité de la bobine. Ce composant agit en presque source de courant lorsque le transistor de commutation est au repos. C’est donc la bobine qui fournit le courant à la sortie pendant cet intervalle. Évidemment, l’accumulation de charge sous forme de champ magnétique n’est que temporaire; il faut donc recharger régulièrement la bobine, d’où la demande de commutation. Un demi-cycle permet la charge; tandis que l’autre demi-cycle permet le repos de l’élément de régulation pendant que la bobine se décharge lentement à la sortie. 

Dans le cadre de ce cours, nous nous limiterons à comprendre le principe de fonctionnement et à calculer quelques valeurs entourant les alimentations à découpage. Loin de notre pensée de concevoir ce type de circuit d’un bout à l’autre. Pour de plus amples informations, il faut contacter les revendeurs de ce type d’alimentation ou encore consulter les fiches techniques de circuits spécialisés tels le LM723 et le TL494. Nous aborderons ces circuits à la fin de ce module par l’analyse d’une application concrète.

Tableau comparatif des alimentations à découpage versus les alimentations en linéaires :