Ch12 Le hacheur s

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Ch12 Le hacheur série ( le hacheur dévolteur )

• Un interrupteur électronique le transistor
• 1.1 Symbole, convention et relations
• Deux types de transistors C
  C
• B
  B
• 
  E E
• Transistor NPN
  Transistor PNP
• La flèche indique le sens du courant passant de
  la jonction émetteur-base .
• IC C
  IC C
• B IB UCE
  B IB
• 
  
  UCE
• UBE IE
  UBE IE
  
  
• E
  E
• Transistor NPN
  Transistor PNP

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• Toutes les grandeurs sont
• - positives pour le transistor NPN
• - négatives pour le transistor PNP.
• Loi des nœuds IE IB IC.
• Le courant IC est proportionnel au courant IB
  IC ßIB
• ß est le coefficient ( ici un nombre sans unité
  )damplification en courant.
• IE IB IC IB ßIB ( 1 ß )IB.
• 1.2 Fonctionnement en commutation
• On va considérer que lorsque le transistor est
  conducteur ( IB ? 0 ), la tension UCE est
• nulle.
• Ici le transistor ne peut être que bloqué ( IC
  0 ) ou saturé ( UCE 0 et IC ? 0 ).

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• État bloqué IB 0 donc IC 0 et IE 0 UCE
  ? 0.
• Le transistor est considéré comme un interrupteur
  ouvert. E C
• État saturé UCE 0 et IB IBsat
  .
• ? ?
• E C
  Le transistor est comme un interrupteur
  fermé.
• Le courant IB dans la base commande la fermeture
  ou louverture du transistor.
• 1.3 Fonctionnement avec une charge inductive.
  Diode de roue libre.
• i
  L R
• 
  
• iB iC
  DRL iD
  E
• iE

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• Loi des nœuds i iC iD
• uL tension aux bornes de la bobine. uL
  
• Si on annule brutalement le courant i, on a di ?
  0 Existence dune surtension
• aux bornes du transistor pouvant le détruire. On
  place alors en parallèle une diode dite
• diode de roue libre pour éviter cette
  surtension.
• Pour un transistor saturé en régime établi
• iC i et iD .
• Si transistor bloqué iC et iD
• Selon la valeur de L, le courant progressivement
  sannuler ou demeurer sensiblement
• constant.

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2. Définition et symbole du hacheur

• Un hacheur est un convertisseur
  continu-continu .
• A lentrée du hacheur, on a une tension
  dalimentation constante, par exemple E.
• Aux bornes de la charge alimentée par un hacheur,
  on a une tension unidirectionnelle de
• valeur moyenne réglable.
• Symbole
• 3. Principe du hacheur
• 3.1 Cas dune charge résistive
• 
  is H
  i
• 
  uH
• E
  
  R u

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• Source de tension continue fixe E gt 0.
• Loi des mailles E u uH
• Loi dOhm u Ri La tension u est une
  tension aux bornes de la charge de valeur
• moyenne réglable.
• 3.2 Rapport cyclique, fonctionnement du hacheur
  et valeur moyenne de la tension u
• Linterrupteur H souvre et se ferme
  périodiquement avec une fréquence f.
• tf durée de fermeture de H.
• to durée douverture de H.
• to tf T ( T
  période de fonctionnement du hacheur ) T
  
• On pose a a est le rapport
  cyclique 0 a 1
• 
  u
• On a tf a T to T - a T
  E
• 
  0
  t
• 
  uH a T
  T
• 
  0 a T
  T t

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• ? 0 t aT H fermé uH 0 u E
  Ri i is
• ? aT t T H ouvert is i 0 u
  Ri 0 et uH E.
• Calcul de la valeur moyenne de u ltugt
• ltugt en fonction de a ltugt
• E
• 
  0 1 a
• Le hacheur série apparaît comme un abaisseur de
  tension hacheur dévolteur.
• Pour une charge résistive R, le courant i est
  unidirectionnel et interrompu i 0
• i

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4. Etude du hacheur série sur une charge
inductive ( R,L E )

• 4.1 Fonctionnement à courant i constant
• La bobine L lisse le courant et pour L de valeur
  suffisante, le courant i est constant.
• is
  H i uL
• 
  iD
• 
  
  uR R
• E
  u
• 
  uD DRL
• 
  
  E'
• is iD i et i lt i gt I cte
• ? 0 lt t lt at H fermé uH 0 uD
  -E et iD 0.

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• Loi des mailles u E' Ri L E
• ? aT t T H ouvert.
• À louverture de H, DRL devient conducteur uD
  0 u 0 et uH E
• iD i I u E' Ri L 0
• u
• E
• 0 aT
  T t
• uH
• 0 aT
  T t
• i
• I
• is
• iD

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• Valeur de I
• lt u gt a E et lt u gt E' RI 0
  a E E' RI et I
• 4.2 Ondulation de i
• On travaille en régime établi.
• u ( en V )
• 0 aT
  T t
• i( en A )
• Imax
• Imin
• H ouvert H
  fermé
• lt i gt
• Application Moteur à courant continu ( Moteurs
  des rames de métro ) O ( rad/s )