1. Fonctionnel d'une alimentation régulée
2. Fonctionnement d'une alimentation à découpage
3. Le régulateur de tension à découpage : TL497
4. La loi d'ohm thermique
5. Résistances thermiques
6. Caractéristiques thermiques
7. Démonstration du besoin d'un radiateur
8. Exemple de calcul d'un dissipateur thermique

FS1 : fonction adaptation en tension

Transformateur : Appareil statique à induction électromagnétique déstiné à transformer un système de courants variables en un ou plusieurs autres système de courant variable d’intensité et de tension généralement différentes et de même fréquence.

Calculs simplifiés d'un transformateur :

 Rapport de transformation

Si N1, Ve sont le nombre de spire et la tension au primaire, N2 et Vs pour le secondaire.

le rapport de transformation est :

 Puissance du transformateur (en VOLT/AMPERE)

dans le primaire :

dans le secondaire :

 Rendement

En théorie : h=1
En pratique : h = 80%

FS2 : fonction redressement

Le rôle de FS2 est de rendre unidirectionnelle l'énergie délivrée par le transformateur.

 Montage à pont de GRAETZ

Tension max    URmax = Umax - 2 . Udseuil

Tension moyenne  

Tension efficace  

Fréquence de UR   F_UR = 2.F_U

 Montage à transformateur à point milieu

FS3 : fonction filtrage

Le but de FS3 est de rendre l'allure double alternance issue du redressement en une tension aussi continue que possible.

 Calcul du condensateur de filtrage

avec : Cmax = UFP1max - 2.Udseuil

UCmini = Tension régulée + 3volts

, si F = 50Hz alors T = 0,01s

FS4 : fonction régulation

Schéma fonctionnel d'un régulateur série

Un circuit régulation série comporte les éléments suivants :

une source de référence (Vréf) fournie une tension aussi indépendante que possible de la tension d’entrée Ue.
un amplificateur de comparaison (A), qui compare la tension de référence à un échantillon de la tension Us, pour agir sur un organe de commande ou ballast (B).
le ballast (B) agit sur la tension de sortie suivant la commande donnée par l’amplificateur de comparaison.
les résistances R1 et R2, permettent d’obtenir un échantillon de la tension de sortie.

Une régulation à découpage permet d’améliorer le rendement et de réduire la dissipation thermique du régulateur.
La tension du secteur est redressée et filtrée puis hâchée à fréquence élevée par le commutateur électronique K.
Le commutateur K est un transistor fonctionnant en commutation sous l’action d’un signal de découpage fourni par le circuit de commande.
Le circuit de commande fait varier le rapport cyclique et la fréquence du signal commandant K, c’est à dire le rapport du temps de commutation à la durée de la période pour maintenir la tension Us constante.
La tension hâchée est appliquée au primaire d’un transformateur dont le secondaire fournit, après redressement et filtrage, la tension continue régulée.

Le circuit TL 497 est un circuit monolithique intégrant tous les éléments nécessaires à la réalisation d’une alimentation à découpage de faible puissance.
Le circuit comporte une référence de 1,2V, un générateur d’impulsions à fréquence variable, un dispositif de limitation de courant et un transistor de commutation.

Schéma de principe et réalisation d’une alimentation à découpage

On démontre en thermodynamique que l'écoulement d'un flux thermique peut-être simulé par l'analogie électrique suivante :

RTH ra : Résistance thermique radiateur-ambiance, valeur à calculer puis choisir le dissipateur.
RTH jb : Résistance thermique jonction-boitier, valeur donnée par le fabricant du semi-conducteur.
RTH br : Résistance thermique boitier-radiateur, dépend du type de boitier, de l'état des surfaces et de la pression de contact avec le dissipateur, isolant éventuel entre les deux surfaces,utilisation de graisse.
RTH ja : Résistance thermique jonction-ambiance, dépend du type du boitier, valeur donnée par le fabricant du semi-conducteur.
Tj : Température de jonction, dépend du type de boitier, valeur donnée par le fabricant.
Ta : Température ambiante.
Tr : Température du radiateur.
Pd : Puissance dissipée maximale du semi-conducteur à calculer.

RTH est exprimée en DEGRE CELSIUS PAR WATT (°C/W).

  si RTH totale > RTH ja, il ne faut pas de radiateur,

RTH totale < RTH ja, il faut un radiateur.

déterminer RTH ra = RTH totale - (RTH br + RTH jb),

RTHra calculée permet de choisir le dissipateur d'après des abaques.

Calcul de la puissance dissipée par le régulateur

Pd max = (Ve - Vs) . Is + Ipol . Ve = (20 - 12) . 1 + 20 . 0,008 = 8,16W

remarque : si Ve correspond à la tension d'un condensateur de filtrage
Ve = Ucmini + (dUc/2).

Calcul de RTH totale

RTH totale = (Tj - Ta) / Pd = (150 - 25) / 8,16 = 15,31 °C/W

Constatation

RTH ja = 50 °C/W > RTH totale, il faut un dissipateur.

Choix du radiateur (hypothèse contact direct)

RTH ra = RTH totale - (RTH jb + RTH br) = 15,31 - (3 + 1,4) = 10,91 °C/W

d'après les abaques, on peut prendre le radiateur WA126 de longueur 50mm.