Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la mesure des pertes de chaleur par voie indirecte. Cette dernière impose l’instrumentation par des capteurs, sondes de tension ou de courant, qui viennent invariablement perturber les signaux, engendrant des distorsions qu’il faut corriger. Ces sondes modifient également la géométrie, donc le fonctionnement du circuit. Les interactions sonde/oscilloscope, puis sonde/circuit sont analysées. Sont exposés ensuite les modèles directs de câbles appliqués à une sonde, mais aussi les modèles inverses, plus performants, puisqu’ils savent prendre en compte les déformations introduites par les sondes.
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Auteur(s)
-
Kaiçar AMMOUS : Maître assistant et attaché au Laboratoire Power Electronic Group PEG en Tunisie
INTRODUCTION
La mesure des pertes de chaleur est possible par voie directe ou indirecte. Pour la voie directe, ce sont des techniques de calorimétrie qui sont exploitées, alors que pour la voie indirecte, ce sont des mesures de courants et de tensions. La mesure directe des pertes est précise, mais délicate à mettre en œuvre. Elle ne peut être réservée qu’à une validation des mesures par voie indirecte, par exemple. La voie indirecte suppose que la maquette soit instrumentée par des capteurs, ce qui contrarie son optimisation. Ces capteurs, les sondes de tension et de courant, distordent les signaux et des modèles précis de ces sondes sont nécessaires pour corriger les distorsions. L’insertion des sondes modifie également la géométrie du circuit et donc son fonctionnement. Nous développons dans ce dossier les modèles directs et surtout les modèles inverses des sondes qui permettent l’estimation précise des pertes en tenant compte des déformations introduites par les sondes.
La mesure indirecte avec une bonne précision de la puissance ou de l’énergie consommée dans une phase de commutation ou de conduction d’un interrupteur de puissance est un objectif commun à de nombreux expérimentateurs en électronique de puissance. Nous étudierons les problèmes soulevés par l’estimation de la puissance (ou de l’énergie) consommée par un composant lors de la commutation et lors de la conduction. Nous verrons quels sont les problèmes soulevés par la mesure du courant, par la mesure de la tension et nous examinerons les précautions supplémentaires à prendre pour assurer le synchronisme des mesures.
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Interactions sonde/oscilloscope/circuit
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2. Bande passante
Pour des mesures de commutation rapide, nous avons besoin d’un appareil de mesure avec une bande passante importante. Pour suivre un signal qui a un temps de montée (t r), on est limité par le temps de montée maximal autorisé par l’appareil de mesure (t m ) et le slew rate des amplificateurs d’entrée. Ainsi, le temps de montée restitué à la sortie de l’appareil de mesure (t s ) est supérieur à t r . La relation entre ces temps est donnée par :
Soit
, si on veut déterminer le temps de montée du signal.
Le temps de montée maximal t m est évalué par la formule suivante :
avec f m (MHz) fréquence de coupure haute significative dans le signal.
Pour minimiser l’influence de l’appareil de mesure (oscilloscope + sonde), il faut que t m soit négligeable devant t r (t m
t r).
Le temps de blocage de la diode (composant à tester) est assez faible (quelque 10 ns soit une fréquence très supérieure à 35 MHz). Dans notre cas, pour un oscilloscope (Tektronix TDS744A), on a :
Malheureusement, la connaissance de la réponse fréquencielle et de la tension maximale à mesurer ne sont pas suffisantes pour sélectionner une sonde de tension. D’autres caractéristiques telles que la capacité d’entrée, l’impédance équivalente de la tête de la sonde par exemple, ont un...
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