compteur gratuit widget compteur de visite  
Centrale DCC Bluetooth et Android
Centrale DCC V3.4
Centrale DCC V2.5
FONCTIONNEMENT d'une ALIMENTATION à DÉCOUPAGE



      

      





GÉNÉRALITÉS
Nous allons aborder ici le fonctionnement de principe d'une alimentation à découpage. 
Bien sûr, le nombre incalculable d'appareil conduit pour ainsi dire, à une alimentation différente pour chaque appareil et ne permet pas d'aborder tous les cas de figure, mais un certain nombre de règle demeurent identiques. 
 
Pour commencer comme on l'a vu la puissance est tirée du secteur, 230v-50Hz. Cette tension est ensuite filtrée, redressée, et lissée. 
 
Lorsque l'utilisateur appuie sur le bouton de mise en marche, l'alimentation démarre. La tension disponible aux bornes du condensateur principal est égale à : 230 * 1,414 = 325v
 
Pour qu'il y est une production d'énergie par le primaire du transformateur, il faut que le transistor de découpage hache cette tension continue. 
 
Le problème est, que l'oscillateur n’est pas alimenté puisque son alimentation se fait par un enroulement dédié du transformateur, et que cet enroulement ne produit aucune tension car le transistor de découpage est bloqué, l'oscillateur ne fonctionne donc pas. 
 
Le transistor ne reçoit pas la commande nécessaire pour entrer en commutation et commencer le découpage de la tension présente aux bornes du primaire du transformateur principal. 
 
Pour permettre le démarrage de l'oscillateur, la commande de découpage, la production d'énergie par le transformateur principal et donc l'alimentation de l'enroulement dédié, une tension auxiliaire doit être produite pour alimenter l’oscillateur. 
 
Cette tension est produite à partir du pont de diodes de l'alimentation principale. 
 
En prenant cette tension comme référence et en utilisant, par exemple, un pont diviseur réalisé à partir de résistances et lissée par un condensateur, on alimente l'oscillateur pour le faire démarrer et permettre la commande du transistor de découpage. 
 
Une fois le découpage amorcé, l'enroulement dédié prend le relais et alimente l'oscillateur. La tension produite par l'enroulement dédié est supérieure à l'alimentation de démarrage cela permet d'informer l'oscillateur que le téléviseur a démarré. 

ALIMENTATION AUXILIAIRE de L'OSCILLATEUR
L’alimentation auxiliaire de l’oscillateur se fait par l’intermédiaire du secteur. 
La tension redressée est prélevée au pont de diodes ou aux bornes du condensateur principal et est acheminée vers l’oscillateur au travers d’une ou plusieurs résistances et d’un condensateur pour lisser la tension. 

alimentation auxiliaire de l'oscillateur
Alimentation auxiliaire de l'oscillateur

Dès que l’oscillateur démarre, le découpage commence. 
De l’énergie est accumulée au primaire du transformateur. L’enroulement dédié à l’alimentation de l’oscillateur produit alors une tension alternative qui est redressée et lissée par un condensateur. La tension produit par l’enroulement dédié prend le relais de l’alimentation auxiliaire.

alimentation de l’oscillateur par enroulement dedie
Alimentation de l’oscillateur par enroulement dédié

Nota : Il est possible qu’entre l’enroulement dédié et la diode d’alimentation de l’oscillateur il y est une résistance. Un problème sur cette résistance peut empêcher le fonctionnement du ou des oscillateurs.

resistance dans circuit enroulement dedie
Résistance dans le circuit de l'enroulement dédié

L’ALIMENTATION PRIMAIRE
Dès que le découpage est actif la production d’énergie est active et l’enroulement primaire accumule de l’énergie qui au fur et à mesure du découpage est transférée au secondaire.

alimentation primaire demarree
Alimentation primaire démarrée

A partir de là d’autres tensions sont produites pour le fonctionnement du téléviseur.

L'ALIMENTATION SECONDAIRE
L’alimentation secondaire est constituée d’un ou plusieurs enroulements qui vont produire diverses tensions utiles à l’appareil. 
 
Ces tensions sont articulées autour de montages spécifiques, constitués, de diodes, de selfs, de condensateurs, éventuellement de transistors et d’oscillateurs. 
 
Ces alimentations sont des alimentations « DC/DC », c’est-à-dire de tension continue vers une tension continue. 
Elles sont du même type que les alimentations à découpage et la structure des alimentations que nous allons voire sont à la base d’autres structures. 
 
Ces alimentations s’appellent : 
Boost converter ou convertisseur élévateur (augmente la valeur de la tension), 
Buck converter (diminue la valeur de la tension), 
Convertisseur à pompe de charge
Circuit à pompe de charge positive
Circuit à pompe de charge négative
MONTAGE BOOST CONVERTER
Ce montage permet d’augmenter la tension de sortie tout en possédant un fort rendement.

boost converter
Alimentation secondaire « boost converter »

Montage de base d'un boost converter

boost converter
Boost converter

                                                                                                                                                                                                                        
MONTAGE BUCK CONVERTER
Ce montage permet de diminuer la tension de sortie, tout en possédant un fort rendement.

buck converter
Alimentation secondaire « buck converter »

Montage de base d'un buck converter

buck converter
Buck converter

                                                                                                                                                                                                                          
CONVERTISSEUR à POMPE de CHARGE ou DOUBLEUR de VOLTAGE
Ce type de montage peut doubler la tension d’entrée par rapport à la tension de sortie. Contrairement aux deux autres types d’alimentation, buck converter et boost converter, cette alimentation n’utilise pas de self. 
 
Composants utilisés :
• C1 : Condensateur d’entrée, 
• C2 : condensateur « pompe de charge », 
• C3 : Condensateur de sortie. 
 
Les quatre transistors jouent le rôle d’interrupteurs et la manière dont ils sont commandés permet de faire fonctionner le convertisseur à « pompe de charge ». 

Montage de base d'un convertisseur à pompe de charge :

convertisseur a pompe de charge
Convertisseur à pompe de charge

CIRCUIT à POMPE de CHARGE POSITIVE
Ce type de montage permet d’augmenter la tension d’entrée par rapport à la tension de sortie dans des proportions variables. 
 
Composants utilisés : 
• D1 : Diode schottky, 
• D2 : Diode schottky, 
• C1 : Condensateur d’entrée, 
• C2 : Condensateur de sortie, 
• Un oscillateur, un transistor T1 canal N et un transistor T2 canal P : Ils pilotent la charge des condensateurs. 

Montage de base d'un circuit à pompe de charge positif :

circuit a pompe de charge positif
Circuit à pompe de charge positif

                                                                                                                                                                                                                   

CIRCUIT à POMPE de CHARGE NÉGATIVE
Ce type de montage permet d’inverser le sens de la tension. On obtient à partir d’une tension positive, une tension négative en sortie. 
 
Composants utilisés : 
• D1 : Diode schottky, 
• D2 : Diode schottky, 
• C1 : Condensateur d’entrée, 
• C2 : Condensateur de sortie, 
• Un oscillateur, un transistor T1 et T2 canal N : Ils pilotent la charge des condensateurs. 

Montage de base d'un circuit à pompe de charge négatif :

periode d'un signal sinusoidal
Circuit à pompe de charge négatif

                                                                                                                                                                                                                   

Le FEEDBACK
Le circuit de feedback surveille en permanence la consommation du téléviseur et informe l’oscillateur, qui va modifier le rapport cyclique du signal, tout en conservant la même fréquence de découpage qui vient commander le transistor de découpage. 
 
Grâce à cette modification le transistor de découpage va rester plus longtemps passant (saturé) ou bloqué, permettant ainsi une augmentation ou une diminution de la puissance produite dans le primaire du transformateur. 
 
L’alimentation s’adapte en temps réel à la puissance demandée par l’appareil, ce qui est rendu possible par la grande vitesse de découpage. 
 
La tension de feedback est prélevée au secondaire de l’alimentation et alimente la Led d’un optocoupleur. Plus la tension est élevée et plus la « LED » est lumineuse. 
 
De l’autre côté de l’optocoupleur se trouve un transistor (photo-transistor) qui réagit à l’intensité lumineuse de la « LED ». 
 
Plus l’intensité de la diode est important plus le transistor conduit et inversement. 
 
En fonction de la tension disponible aux bornes du transistor, l’oscillateur qui mesure cette tension adapte le rapport cyclique du signal appliqué aux commandes (GATE) des transistors. 
 
La production d’énergie augmente ou diminue. 

Le très grand avantage de l’optocoupleur est que de par sa conception, la commande (Led) et l’exécution (transistor) sont complètement isolées électriquement l’un de l’autre puisque la commande est obtenue par une onde lumineuse. 
Cela isole complètement la partie « HOT » de la partie « COLD ». 

alimentation a decoupage avec feedback
Alimentation à découpage avec feedback

optocoupleurs
Optocoupleurs

Le circuit TL431
Le circuit « TL431 » est un composant très utilisé dans le secondaire des alimentations pour piloter la tension aux bornes de la Led de l’optocoupleur de feedback. 
 
Le « TL431 » peut réguler des tensions de 2,5 à 36 volts pour un courant maximal de 100mA. 
 
Formule de calcul de la tension : Vs = (1+(R1/R2)*Vref 

montage de base du TL431
Montage de base du TL431

Fonctionnement
Le bût du feedback est de mesurer en temps réel la consommation de l’appareil afin d’informer l’oscillateur de l’alimentation à découpage, qui va modifier le rapport cyclique du signal appliqué au transistor de découpage pour augmenter ou diminuer la puissance délivrée par l’alimentation. 
L’oscillateur est informé de la puissance nécessaire par l’intermédiaire d’un optocoupleur. 
 
Il faut pour cela, piloter la tension aux bornes de la Led en fonction de la valeur de la tension présente au secondaire de l’alimentation. 
 
L’optocoupleur pour bien fonctionner doit travailler dans sa zone linéaire. 

Utilisation du TL431 dans un circuit de feedback
Utilisation du TL431 dans un circuit de Feedback

Sur ce schéma, la sortie du « TL431 » est alimentée à travers la résistance « Rled », la Led de l’optocoupleur, le transistor du « TL431 et la masse de l'alimentation. Cette boucle est appelée boucle rapide, car tout changement de la tension de sortie affecte immédiatement le courant dans la led de l’optocoupleur. 
 
Si l’on ne se tenait à cette solution cela ne serai pas très efficace puisque pour un faible changement de luminosité le courant en sortie du transistor de l’optocoupleur pourrait ne pas être proportionnel à la variation du courant dans la Led en raison du coefficient de transfert (CTR) de l’optocoupleur qui est variable d’un optocoupleur à un autre. 
 
Pour compenser cette faiblesse on utilise une seconde voie dites lente, qui consiste en un pont diviseur constitué de R1 et R2. La tension au pont diviseur est appliquée à l’entrée du « TL431 » et le comparateur interne du « TL431 » va amplifier cette différence et venir commander le transistor interne du composant. 
 
L’amplification du « TL431 » étant importante cela va se traduire par une modification plus franche du courant dans la Led de l’optocoupleur et permettre une modification de la luminosité de la Led de l’optocoupleur plus franche qui se répercutera au transistor de l’optocoupleur malgré un CTR variable d’un optocoupleur à un autre. 
 
La résistance Rbias permet de fixer une limite maximale à la tension Uled. 
 
La présence de deux voies conduit à la présence de deux phases. Le condensateur permet d’améliorer la stabilité du montage. 

PRODUCTION de la TENSION «STANDBY»
Dans beaucoup de téléviseur, celui-ci n’est jamais complètement à l’arrêt. En effet, il n’y a plus de bouton marche arrêt.

Comme les téléviseurs sont des sortes de mini-ordinateur, interrompre complètement l’alimentation du téléviseur, équivaut à le redémarrer à chaque mise sous tension.

Pour éviter cela, le téléviseur reste en veille et pendant cet état de veille, produit une tension appelée « StandBy ».
 
Cette tension alimente une partie de la carte mère qui lui permet de surveiller la réception d’un ordre de mise en marche. On évite ainsi un long redémarrage du système du téléviseur.

La valeur de la tension de « StandBy » est variable mais l’on peut rencontrer des valeurs comme, 3,3v, 5v, 5,2v, 6,5v….

Fonctionnement
Lorsque le téléviseur est en veille prise secteur branchée, l’alimentation principale constituée du transformateur principal ne fonctionne pas. 
Elle ne produit aucune tension au secondaire du transformateur principal. 
 
Dans cette configuration, seul le transformateur de « StandBy » est alimenté. 
 
Alimentation du transformateur de « StandBy » 
Une partie de l’alimentation principale est utilisée pour commander et alimenter le transformateur de « StandBy » : 
1. La prise secteur, 
2. Le fusible de protection, 
3. La varistor, 
4. Le filtre, 
5. La tension alternative du secteur (~ 230v) est redressée par une diode, 
6. Cette tension est lissée par un condensateur, 
7. Cette tension alimente également le primaire du transformateur « StandBy », 
8. Cette tension alimente via une résistance et un condensateur, l’oscillateur de commande du transistor de découpage, 
9. Un enroulement dédié du transformateur permet le démarrage de l’oscillateur, 
10. L’oscillateur pilote le transistor, en le commandant comme un interrupteur contrôlé et ceci à très grande fréquence : > 20Khz, 
11. Le primaire du transformateur « StandBy » est alimenté, 
12. Le secondaire du transformateur « StandBy » produit en sortie la tension « StandBy », qui est redressée par une diode et filtrée par un condensateur, 
13. La tension « StandBy » est disponible au connecteur de la carte d’alimentation, pour alimenter la carte mère. 
 
14. Pour adapter en permanence la puissance délivrée par l’alimentation « StandBy », un circuit de feedback, constitué d’un optocoupleur est présent. 
 
La tension de feedback est prélevée au secondaire de l’alimentation et alimente la Led d’un optocoupleur. 
 
Le principe de fonctionnement est le même que pour l’alimentation principale.

schema general production standby
Schéma général de la production de la tension «STANDBY»

production de la tension standby
Production de la tension «STANDBY»


Rappel : la fréquence du signal produit par l'oscillateur ne change pas, seul est modifié le rapport cyclique.