Le convertisseur AC-DC (CA- CC : alternatif-continu)
Durant cette activité de découverte, vous allez découvrir comment nous pouvons transformer un courant électrique alternatif en un courant électrique continu en utilisant le pont de Graëtz à base de 4 diodes à jonction. Vous allez modéliser à l'aide de la solution de simulation LTSpice, le pont de redressement. Ensuite, on ajoutera un condensateur et une diode zener pour améliorer le signal à la sortie de notre convertisseur AC-DC.
Nous avons choisi comme référence de diode pour la création d'un pont de Graëtz, la diode 1N4007 dont les caractéristiques électroniques sont les suivantes:
- Le courant direct admissible continu maximum est de 1A
- La tension inverse de crête répétitive est de 1000V
- Le courant direct de surcharge non-répétitif de crête est de 30A
Le schéma de base d'un convertisseur AC-DC
Pour réaliser ce convertisseur, nous allons modéliser le schéma ci-dessous sous la solution de simulation LTSpice:
Avant de lancer la simulation en mode simulation temporelle, configurons ensemble les différents composants de notre circuit; les diodes, le condensateur et la diode zener sous LTspice telle que:
- D1, D2, D3 et D4 = 1N4007
- C1 = 10µF
- D5 = UFZV9.1B
Ainsi, vous pouvez lancer la simulation sous LTspice tout en choisisant la commande Transient telle que le vous montre la fenêtre "Edit simulation Command" ci-dessous:
Ajoutez dans le même graphe, les deux traces Vin, Vout dans le même graphe. Qu'observez-vous ?
Réalisation et explication
Partie I : configuration et simulation
En suivant et en respectant l'annoncé de cet atelier, nous pouvons modéliser le schéma fourni sous LTspice comme suit :
Comme vous pouvez le constater, nous avons ajouté une source de tension V1 dont la forme du signal électrique sera configurée à la valeur suivante : SINE(0 9 10)
Une fois vous avez correctement configurer les différents composant de notre circuit, nous pouvons lancer la simulation. Une fois le calcul est terminé, nous ajoutons les deux valeurs Uin et Uout dans une trace dans une même trace, comme le démontre la capture ci-dessous :
Partie II : analyse et constatations
Si nous faisons avancer le curseur après avoir sélectionné le signal V(Uout), nous pouvons constater que la valeur de la tension de sortie varie à l'ordre de ≅ 8.1V. Cette valeur limite est une valeur caractéristique de notre diode zener UFZV9.1B
Si nous vérifions les caractéristiques de notre diode zener, nous pouvons lire ces deux informations :
- Zener Voltage VZ min : 8.635V qui représente la VZ min soit le voltage minimal de la diode zener.
- Zener Voltage VZ max : 9.106V qui représente la VZ max soit le voltage maximal de la diode zener.
Vz min et Vz max représentent la limite minimale et maximale de l'intervalle de fonctionnement de notre composant, appelé aussi le seuil de conduction de la diode zener. En effet, pour qu'une diode zener fonctionne, la tension d'entrée de la diode zener doit être supérieure à son seuil de conduction.
Pour encore améliorer notre circuit, nous pouvons insérer une résistance d'une valeur 1kΩ en série avec la diode zener. le tension Uout sera donc mesuré aux borne de notre diode zener. Le séchama ci-dessous vous explique comment sera ce dernier étage :
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