Alimentations: transformateur, régulation, découpage, convertisseur AC/DC, filtrage

Alimentations: transformateur, régulation, découpage, convertisseur AC/DC, filtrage

Les alimentations sont des composants essentiels en électronique qui fournissent l’énergie nécessaire au fonctionnement des circuits. Elles peuvent prendre plusieurs formes, notamment :

  • Transformateur : Convertit une tension AC à une autre tension AC.
  • Régulation : Maintient une tension de sortie constante malgré les variations de la tension d’entrée.
  • Découpage : Convertit une tension continue en une autre tension continue de valeur différente.
  • Convertisseur AC/DC : Convertit une tension alternative en une tension continue.
  • Filtrage : Élimine les ondulations résiduelles pour obtenir une tension continue pure.

Formules à savoir

  • Loi d’Ohm : \( V = IR \)
  • Puissance : \( P = VI \)
  • Rendement : \( \eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100\% \)
  • Tension de sortie d’un transformateur : \( \frac{V_{sec}}{V_{prim}} = \frac{N_{sec}}{N_{prim}} \)
  • Filtrage capacitif : \( V_{ripple} = \frac{I_{load}}{fC} \)

Exemples sur les alimentations

Exemple 1: Transformateur idéal

Considérons un transformateur idéal avec un rapport de tours de 1:10. Si la tension primaire est de 220V, la tension secondaire sera :

\[ V_{sec} = \frac{N_{sec}}{N_{prim}} \times V_{prim} = 10 \times 220V = 2200V \]

Exemple 2: Convertisseur AC/DC

Un convertisseur AC/DC simple peut être réalisé en utilisant un pont de diodes et un condensateur de filtrage. Supposons que la tension AC d’entrée est de 220V RMS. La tension de crête sera :

\[ V_{peak} = V_{RMS} \times \sqrt{2} = 220V \times \sqrt{2} \approx 311V \]

Après redressement et filtrage, la tension continue sera approximativement :

\[ V_{DC} \approx V_{peak} – V_{diode} \approx 311V – 2V = 309V \]

Exemple 3: Régulateur linéaire

Considérons un régulateur linéaire 7805 qui fournit une tension de sortie de 5V. Si la tension d’entrée varie entre 7V et 12V, le régulateur maintiendra la tension de sortie à 5V. Le courant de sortie maximal est de 1A. La puissance dissipée dans le régulateur sera :

\[ P_{dissipée} = (V_{in} – V_{out}) \times I_{out} \]

Pour \( V_{in} = 12V \) et \( I_{out} = 1A \) :

\[ P_{dissipée} = (12V – 5V) \times 1A = 7W \]