 Multiplicateurs de tension |
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Doubleur de SCHENKEL |
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Doubleur de Tension et d'Intensité |
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Alimentation en Pont et Multiplicateurs de Tension :
5. - ALIMENTATION EN PONT
Le montage classique double alternance, étudié dans le chapitre précédent est très intéressant, car il fonctionne en doubleur d'intensité et la tension continue de sortie est facile à filtrer, la fréquence de la composante alternative étant de 100 Hertz.
Ce type d'alimentation présente cependant un inconvénient : nécessité d'utiliser un transformateur comportant un secondaire avec point milieu, c'est-à-dire pratiquement deux secondaires. De ce fait, le transformateur est coûteux et volumineux.
Pour palier cet inconvénient, on a réalisé un autre type d'alimentation, possédant les avantages du montage double alternance et fonctionnant avec un transformateur ne comportant qu'un seul secondaire, ou même directement sur le secteur.
Ce nouveau circuit, appelé montage en pont est représenté figure 22.
Il utilise quatre redresseurs séparés du même type, ou un redresseur en pont (boîtier unique comportant quatre redresseurs).
Le fonctionnement du circuit est le suivant :
a) - Lors de l'alternance positive de la tension, c'est-à-dire lorsque les points A et D ont les polarités indiquées figure 22, D1 est bloqué et D2 conduit.
Le courant circule alors du point A vers le point B, et à travers la charge rejoint la masse (point C), puis grâce à D4 atteint le point D, pour retourner au secondaire.
b) - Lors de l'alternance négative de la tension, c'est-à-dire lorsque les points A et D ont les polarités indiquées figure 23, D3 conduit et D4 est bloqué.
Le courant circule du point D vers le point B par l'intermédiaire de D3 et rejoint la masse à travers la charge, puis, grâce à D1 atteint le point A, pour retourner au secondaire.
Les deux alternances de la période étant redressées, le circuit fonctionne en doubleur d'intensité.
La tension continue à vide, sans condensateur en tête est de :
US = 0,9 x U eff.
Avec un condensateur, cette tension passe, comme dans le cas du redressement "double alternance" à pour valeur :
US = 1,41 x Ueff.
La tension inverse de pointe, est par contre moins importante que dans les montages étudiés jusqu'ici.
En effet, en examinant les figures 22 et 23, on voit que pour chaque alternance, il y a toujours deux redresseurs qui conduisent (au lieu d'un seul dans les montages précédents).
De ce fait, la tension inverse de pointe est réduite de moitié.
Nous avons donc :
Tension inverse de pointe : 1,41 x U eff (au lieu de 2,82 x U eff pour les montages redresseurs simple et double alternance).
Vu sous un angle différent, on peut dire que du point de vue alternatif, le niveau zéro passe successivement du point A au point D, en fonction des alternances.
Ces deux points étant reliés directement à la masse par l'intermédiaire de D1 et D4, on peut considérer en négligeant la résistance interne des redresseurs, que lors des alternances négatives, les points A et D sont au potentiel de la masse, c'est-à-dire à un potentiel nul.
Chaque redresseur ne supporte ainsi, que la valeur de pointe de l'alternance positive.
Quant à la valeur de la tension continue de sortie, avec une charge normale, elle est égale, comme dans le cas du montage double alternance à :
US = 1,2 x U eff
Le tableau de la figure 24, résume les caractéristiques et les avantages de l'alimentation en pont.
Tout ce qui a été dit par ailleurs dans le chapitre précédent, demeure valable pour ce type d'alimentation (filtrage, calcul de la charge, résistance de protection, etc.).
6. - MULTIPLICATEURS
DE TENSION
Sous le nom de multiplicateur de tension, on trouve une série de montages, dont la propriété essentielle est de doubler, tripler, quadrupler, etc... la valeur de la tension appliquée.
Les circuits les plus utilisés sont du type doubleur ou tripleur de tension. (Si vous faites ces montages, soyez très vigilant car il existe de très haute tension pouvant causer la mort, lisez attentivement nos leçons).
6. 1. - DOUBLEUR
DE TENSION
Le montage doubleur de tension le plus connu, est appelé doubleur de LATOUR. Celui-ci, dû à l'ingénieur Français Marius LATOUR, est représenté figure 25.
Le mécanisme de fonctionnement est le suivant :
a) Lors de l'alternance positive
D1 conduit, alors que D2 est bloqué. Le condensateur électrochimique C1 se charge, le courant circulant à travers D1 - C1 et retournant au secondaire par le point B (sens conventionnel).
Par exemple, si la tension efficace alternative est de 100 Volts, la tension continue de pointe entre A et B est de :
100 x 1,41 = 141 Volts
b) Lors de l'alternance négative
D1 est bloqué, alors que D2 conduit. Le condensateur électrochimique C2 se charge, le courant circulant du point B vers C2 et retournant au secondaire, par l'intermédiaire de D2 (sens conventionnel).
La tension continue de pointe entre B et C est alors de :
100 x 1,41 = 141 Volts.
Les condensateurs C1 et C2 étant reliés en série, la tension continue entre A et C est de :
141 + 141 = 282 Volts (à vide).
Les composants C1 et C2 se comportent donc comme deux générateurs de tension continue en série (voir figure 26).
Bien entendu, l'effet de doublage ne se produit en présence d'une charge entre A et C, que si les condensateurs C1 et C2 ont une valeur capacitive suffisante.
La valeur exacte est liée à la constante de temps du circuit d'utilisation.
Pour une tension alternative de 50 Hertz et pour des débits normaux en électronique (de l'ordre de 50 à 400 mA), cette valeur est généralement de 100 µF.
Le débit maximum demandé à l'alimentation, ne doit pas être supérieur au courant maximum, pouvant être fourni par un seul redresseur.
Il convient de remarquer que dans ce montage, C1 et C2 assurent le doublage de la tension et remplissent le rôle de condensateurs d'entrée de filtre (tension de ronflement = 100 Hz).
Chacun de ces condensateurs n'a cependant à supporter que la moitié de la valeur maximum de la tension de sortie (1,41 x U eff).
Le tableau de la figure 27 résume les caractéristiques et les avantages du montage doubleur de tension.
Il faut encore ajouter que le montage doubleur de tension, peut être utilisé directement sur le secteur, sans l'intermédiaire d'un transformateur. D'autre part, on peut disposer en sortie de deux valeurs de tension continue :
1) entre A et B : US = 1,2 x U eff
2) entre A et C : US = 2,4 x U eff.
Exemple pour la tension du secteur 220 Volts : 220 x 1,2 = 264 Volts et 220 x 2,4 = 528 Volts ou 264 + 264 = 528 Volts (Soyez vigilant).
La panne type survenant dans ce montage est due au vieillissement de C1 ou C2.
En effet, lorsque la valeur capacitive de ces composants devient relativement faible, par suite du dessèchement du diélectrique, la tension continue de sortie n'a plus une valeur égale à 2,4 x U eff.
Il convient alors de remplacer ces deux composants.
6. 2. - DOUBLEUR DE SCHENKEL
Un autre type de doubleur de tension très connu est le doubleur de SCHENKEL (figure 28).
Le fonctionnement de ce montage est basé sur le même principe que celui du doubleur de LATOUR, c'est-à-dire par charge de C1 et C2.
Précisons tout d'abord que l'extrémité inférieure du secondaire étant à la masse, nous aurons toujours pour le point B, le niveau de référence zéro (potentiel nul).
Cependant, en alternatif, le point B (niveau zéro) sera bien positif par rapport au point A, lorsque celui-ci sera négatif.
En effet, si la tension alternative au secondaire est de 100 Volts, le point A passera par rapport au point B de - 100 Volts à + 100 Volts, selon l'alternance considérée.
Ainsi, quand nous aurons au point A = - 100 Volts, nous pourrons dire que le point B est positif par rapport au point A.
Voyons maintenant le comportement des éléments, en fonction de chaque alternance.
a) Lors de l'alternance négative (figure 28).
Le point A est négatif, donc D2 est bloqué.
Par contre, le point B est positif par rapport à A, ce qui revient à dire que l'anode de D1 est positive par rapport à sa cathode.
Donc, D1 conduit et charge C1 avec les polarités indiquées figure 28.
La tension aux bornes de C1 est égale à la tension crête du secondaire
b) Lors de l'alternance positive (figure 29).
Le point A est positif par rapport à B.
Donc D2 conduit, alors que D1 est bloqué.
La tension appliquée à D2 résulte de la mise en série de la tension du secteur pendant l'alternance positive et de la tension précédente, à laquelle s'est chargé C1 (notez les polarités entre B et C1 pour les figures 28 et 29).
Ainsi, D2 redresse E2 = 2 E1
Le condensateur C2 se charge donc à cette valeur, c'est-à-dire à 2,82 x U eff (deux fois la valeur de crête).
Comme précédemment, les condensateurs sont soumis à des tensions de polarités invariables ; cependant, C2 supporte la valeur de la HT doublée (2,82 x U eff), alors que C1 ne supporte qu'une tension égale à la valeur de crête du secteur (1,41 x U eff).
La tension inverse de pointe appliquée à D1 et à D2 est égale à 2,82 x U eff.
Le doublage de la tension ne dépendant pourtant que de C1, la valeur capacitive de ce composant augmente avec le courant.
-
C1 = 100 µF pour un courant maximum de 200 mA,
-
C1 = 150 µF pour un courant maximum de 300 mA,
-
C1 = 300 µF pour un courant maximum de 400 mA.
C2 joue aussi le rôle de condensateur d'entrée de filtre.
Ce condensateur n'est cependant rechargé qu'à chaque alternance positive. La tension de ronflement est donc de 50 Hz, ce qui implique une cellule de filtrage très efficace.
6. 3. - DOUBLEUR DE TENSION ET D'INTENSITÉ
En combinant le montage doubleur de tension avec le montage doubleur d'intensité, on peut obtenir un circuit doubleur de tension et d'intensité.
Celui-ci est représenté figure 30.
Ce montage présente les avantages du doubleur d'intensité du circuit en pont et ceux du doubleur de tension.
La tension continue de sortie est de 2,82 x U eff et la tension inverse de pointe supportée par les redresseurs est également de 2,82 x U eff.
Là encore C1 et C2 n'ont à supporter chacun, que la moitié de la valeur maximum de la tension continue de sortie (1,41 x U eff).
 Cliquez ici pour la leçon suivante ou dans le sommaire prévu à cet effet.
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