Présentation
Auteur(s)
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Henri FOCH : Professeur à l’Institut National Polytechnique de Toulouse - Responsable de l’Équipe de Recherche Convertisseurs Statiques du LEEI (URA au CNRS)
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Raphaël ARCHES
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Yvon CHÉRON
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Bernard ESCAUT
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Pierre MARTY
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Michel METZ
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Lire l’articleINTRODUCTION
Enseignants Chercheurs de l’Équipe de Recherche Convertisseurs Statiques du LEEI (URA au CNRS)
L’isolement galvanique entre l’entrée et la sortie des alimentations à découpage est assuré grâce à un transformateur d’isolement, fonctionnant à fréquence relativement élevée (quelques dizaines de kilohertz) de manière à réduire sa taille. Ce transformateur peut également contribuer à abaisser ou élever la tension. Il constitue un élément important des alimentations à découpage et intervient par ses caractéristiques propres dans le fonctionnement de ces convertisseurs.
Bien que les principes fondamentaux restent les mêmes, les transformateurs d’alimentation à découpage et leur fonctionnement diffèrent sensiblement des transformateurs industriels classiques utilisés en électrotechnique : tensions de forme carrée (ou rectangulaire), courants triangulaires avec éventuellement une composante continue, fréquence de fonctionnement élevée, réalisation technologique (utilisation de matériaux type ferrite pour le circuit magnétique, conducteurs multibrins isolés : fils de Litz), enroulements multiples, possibilité d’ouverture d’un des enroulements lorsqu’un semi-conducteur se bloque, etc.
Le but de cet article est de donner les principes de base qui permettront de comprendre le fonctionnement des convertisseurs continu-continu isolés Alimentations à découpage- Convertisseurs continu‐continu isolés. Nous serons amenés notamment à considérer deux modes très différents de fonctionnement du transformateur utilisés dans les alimentations à découpage :
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fonctionnement effectif en transformateur ;
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fonctionnement en inductances couplées : le transformateur fonctionne alors en stockage d’énergie ou, comme l’on dit souvent, en étage tampon.
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Fonctionnement1. Généralités
le lecteur pourra utilement se reporter, dans ce traité, à l’article Transformateurs statiques : Principes et fonctionnement Transformateurs statiques- Principes et fonctionnement
1.1 Transformateur à deux enroulements
Un transformateur est constitué par un circuit magnétique fermé (noyau ) sur lequel sont bobinés deux enroulements distincts : un enroulement primaire comportant n 1 spires et un enroulement secondaire comportant n 2 spires (figure 1).
La forme idéale du circuit magnétique est le tore, qui permet de réduire les fuites au minimum. Sa perméabilité doit être la plus élevée possible (
pour les ferrites) ; de même, sa résistivité peut être très élevée, pour minimiser les courants induits dans le noyau (courants de Foucault ). Les transformateurs pour alimentations à découpage utilisent en général des noyaux en ferrite qui répondent bien à ces critères.
1.2 Repérage des enroulements
Dans un transformateur, le repérage des sens relatifs des enroulements est indiqué par des points (figure 1) ; leur signification est la suivante : à partir de leur extrémité repérée par un point, tous les enroulements tournent dans le même sens autour du circuit magnétique commun. Cela a deux conséquences :
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1re conséquence : les points repèrent les extrémités des enroulements par où doivent entrer (ou sortir) tous les courants pour créer des inductions circulant...
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