A6 Alimentations et convertisseurs AC/DC

Topique

Toute alimentation a la même mission : convertir l’énergie électrique disponible, généralement du courant alternatif provenant du réseau, en une tension continue stable et régulée. Les régulateurs linéaires constituent la solution la plus simple : ils absorbent la tension excédentaire en la dissipant sous forme de chaleur dans un transistor placé en série avec la charge – le même effet Joule que celui décrit par le modèle de la résistance et la loi d’Ohm. Ils sont silencieux et ont une réponse très rapide, mais leur rendement énergétique est faible précisément parce qu’ils perdent la totalité de la différence entre la tension d’entrée et la tension de sortie sous forme de chaleur.

Les convertisseurs à découpage, quant à eux, transfèrent l’énergie beaucoup plus efficacement grâce à un commutateur rapide, une inductance et un condensateur qui stockent et libèrent de l’énergie à chaque cycle de commutation, en utilisant la même capacité de stockage d’énergie que celle décrite par le modèle des composants réactifs. Le convertisseur abaisseur (buck), le plus courant, fournit une tension de sortie directement proportionnelle à la fraction de temps pendant laquelle le commutateur est fermé à chaque cycle. Le convertisseur élévateur (boost) fonctionne à l’inverse, fournissant une tension de sortie supérieure à la tension d’entrée, qui augmente à mesure que cette fraction de temps se rapproche d’un cycle complet. L'augmentation de la fréquence de commutation permet l'utilisation d'inductances et de condensateurs plus petits et plus compacts, mais elle accroît également les pertes associées à chaque interrupteur, ce qui implique un compromis entre taille et rendement. Les convertisseurs résonants les plus sophistiqués atteignent une commutation quasi sans pertes, en utilisant la même fréquence de résonance que celle décrite par le modèle des composants réactifs, et affichent les rendements les plus élevés actuellement disponibles dans les chargeurs et alimentations modernes.

Ainsi, ce module, qui commence par deux méthodes différentes de conversion du courant alternatif en courant continu, conclut en démontrant que le gain de rendement d'un convertisseur à découpage par rapport à un convertisseur linéaire a un coût : une complexité de conception accrue et un nouveau compromis entre la taille des composants et les pertes de chaque interrupteur, un compromis auquel un régulateur linéaire n'est tout simplement pas confronté.

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