Alimentations stabilisées

ALIMENTATION STABILISEE
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TABLE DES MATIERES
1 ) DEFINITION
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2 ) STABILISATION SERIE PAR ZENER
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2.1 ) Etude statique
2.2 ) Coefficients de stabilisation
2.3 ) Etude dynamique
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3 ) STABILISATION SERIE SIMPLE
AVEC TRANSISTOR BALLAST
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3.1 ) Etude de la sortie du montage
3.2 ) Etude des contraintes appliquées au transistor
3.3 ) Résistance de sortie de l’alimentation stabilisée
4 ) STABILISATION SERIE AMELIOREE
AVEC TRANSISTOR BALLAST
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1 ) DEFINITION
La stabilisation permet d’obtenir une tension ‘’la plus continue possible’’ malgré des
‘’perturbations extérieures » »
On utilise les caractéristiques intrinsèques d’un composant stabilisateur ( diode zéner ).
2 ) STABILISATION SERIE PAR ZENER
I E = I Z + I S et V E = V Rp + V s
2.1 ) Etude statique
2.1.1 ) STABILISATION AMONT
V S est constante donc I S est constante
V E varie mais V S est constante donc I E varie et I Z = I E − I S varie
V E min < V E < V E max
V E = V E max et I Z = I Z max
V E max = V Z max + R p min × ( I Z max + I S )
V E max − V Z max
I Z max + I S
Sinon destruction
⇒ R p min =
V E = V E min et I Z = I Z min
V E min = V Z min + R p max × ( I Z min + I S )
V E min − V Z min
I Z min + I S
Sinon non fonctionnement
⇒ R p max =
2.1.2 ) STABILISATION AVALE
V E est constante et V S est constante donc I E est constante.
R varie donc I S varie mais V S est constante donc I Z = I E − I S varie
I S min < I S < I S max
I S = I S min et I Z = I Z max
I S = max et I Z = I Z min
V E = V Z max + R p min × ( I Z max + I S min )
V E = V Z min + R p max × ( I Z min + I S max )
V E − V Z max
I Z max + I S min
Sinon destruction
V E − V Z min
I Z min + I S max
Sinon non fonctionnement
⇒ R p min =
⇒ R p max =
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2.1.3 ) STABILISATION AMONT-AVALE
On se place dans les pires des cas soient
V E max − V Z max
I Z max + I S min
Sinon destruction
V E max et I S min
V E min et I S max
V E min − V Z min
I Z min + I S max
Sinon non fonctionnement
R p min =
R p max =
Remarque pratique pour les calculs:
V Z variant peu, on peut prendre V Z min = V Z max = V Z constructeur
I Z min ≈ 1mA
I Z max = donnée constructeur
2.2 ) Coefficients de stabilisation
2.2.1 ) COEFFICIENT DE STABILISATION AMONT
α amont =
∆V S
= régulation ligne
∆V E
sans unité
2.2.2 ) COEFFICIENT DE STABILISATION AVALE
α aval =
∆V S
= régulation de charge
∆I S
en V A
2.3 ) Etude dynamique
R S = R Z // R p
R E = Rp + R Z // R
2.4 ) Puissance maximale
0 < I S < I S max
PS max = V Z × I Z max
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3 ) STABILISATION SERIE SIMPLE AVEC TRANSISTOR BALLAST
U 2 = 12V
V Z = 10V
Tz = 2N2219 β = 200
I ZM = 105 mA
PTZ max N = 0,8W
rz = 10 Ω
VBE=0,6V
Le fonctionnement du transistor est linéaire.
IE = IP + IS
IS = β × IB
IP = IZ + IB
V E = VCE + Vs
V S + V BE = VZ
VE = RP × I P + VZ
VS = R × I S
3.1 ) Etude de la sortie du montage
V S = V Z − V BE = cons tan te car V Z = constante et V BE = constante = 0,6V.
AN : V S = 9,4V
I S = β × I B = β × ( I P − I Z ) or I P =
IZ = IP −
IS
β
VE − VZ
= constante donc
RP
Si I S = I S max , alors I Z = I Z min et réciproquement.
PS = V S × I S = V S × β × I B
PS max = ????
I S max = β × I Z max
PS max = β × (V Z − V BE ) × I Z max ≈ β × V Z × I Z max
AN : PS max = 197,4 W
I S max =
PS max = V S × I S max
PS max
VS
AN : I S max = 21 A
3.2 ) Etude des contraintes appliquées au transistor
PTZ = VCE × I S
VCE = VE − VS
PTZ max = VCE max × I S max = (VE max − VS ) × I S max
AN : PTZ max = 146,4 W
Conclusion : il est évident que le transistor ne peut pas supporter cette puissance
Si PTZ max N = 0,8W , alors I S max = 114mA
Dans ces conditions, PS max = 1W
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En équipant le transistor d’un radiateur, on peut augmenter sa puissance dissipable maximale
donc augmenter la puissance de sortie maximale.
Exemple :
Si PTZ max N = 10W , alors I S max = 1,32 A
Dans ces conditions, PS max = 12,4W
3.3 ) Résistance de sortie de l’alimentation stabilisée
V s = −V BE 0 − r × I B − rz × I B + V z 0 ⇒ V s = V z 0 − V BE 0 − (r + rz ) × I B
r + rZ
× IS
β
r + rZ
− rS × I S avec rS =
et E TH = V Z 0 − V BE 0
β
or I S ≈ β × I B donc V S = V Z 0 − V BE 0 −
de forme V S = E TH
rS =
vS
− (r + rZ ) × i B
=
− iS
− β × iB
rS =
r + rZ
β
4 ) STABILISATION SERIE AMELIOREE AVEC TRANSISTOR BALLAST
Le transistor doit être en régime linéaire ( I C = β × I B ) quel que soit la charge et même si elle
est retirée. On rajoute une résistance R E à la sortie qui assure le bon fonctionnement à vide de
l’alimentation.
La limitation de puissance de la sortie est due à la puissance dissipée dans le transistor.
Le courant de sortie n’étant évidemment pas modifiable, il faut réduire la tension aux bornes
du transistor. On peut rajouter une résistance RC qui chute de la tension donc diminue VCE
quand IS augmente
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En cas de court-circuit, le transistor dissipe une trop forte puissance ( le courant n’est pas
limité ).Pour éviter cela, on limite le courant de court-circuit I CC à une valeur raisonnable
pour le transistor ( PTZCC = V E × I CC ).
I CC =
V BETZ 2
RCC
On peut imaginer une alimentation stabilisée à tension de sortie variable selon le schéma
suivant :
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