Principe : fabriquer un petit elevateur de tension
Adrien Gaudel
En feuilletant un catalogue de composant electronique je suis tombé sur la
rubrique "tore de ferrite" et dans domaine d'utilisation il est dit (entre
autre) "alimentation à decoupage", "transfo de puissance", "transfo
d'impulsion et d'usage general"
et je me suis dit "ouais pourquoi pas", car l'autre jour pour un de mes
projets, je songeait à fabriquer un petit elevateur de tension genre
12V-80/100V en utilisant un transfo point milieu monté à l'envers piloté par
deux transistor à une frequence d'environ 400 ou 500Hz...
Mais visiblement il est possible de bobiner soit même son transfo destiné à
ce genre d'application. Alors voilà, hormis que je sais qu'il y'a un rapport
entre tension de sortie et tension d'entrée et nombre de spires au primaire
et nombre de spire au secondaire, je ne connais pas grand chose aux transfo,
surtout ceux qui travaillent en hautes frequences (je sais juste qu'on
travail en hautes frequences pour ameliorer le rendement et donc reduire
l'encombrement)
Alors par exemple, pour ce que je cherche à faire (genre 6 ou 12 V vers 80
ou 100V avec un courant de sortie de 100mA) quel serait le nombre de spire
au primaire ? ou comment le calculer ?
Pour l'instant c'est juste à titre d'information, mais ça peut me servir un
jour (ainsi qu'a d'autres bricoleux de la liste)...
Merci d'avance !
sap
tu es globalement à coté de la plaque lorsque tu raisonnes "onduleur".
une alim à découpage ne consiste pas à générer un signal sinusoidal/50Hz
qu'on applique à un transformateur secteur classique. un onduleur fourni
typiquement du sinus/50Hz/220V à partir d'une source genre 12V et d'une
"commutation" pour simuler du 50Hz alternatif.
les transfos secteur sont ensuite étudiés pour un rendement optimal à 50Hz
et ils ne peuvent pas être exploités à des fréquences supérieures à qques
milliers de Hz (auxquelles ils ne fonctionnent qu'en résonnance avec en
sortie des tensions très élevées et des courants faibles). pour vérifier ce
fait il suffit d'appliquer un 100Hz carré pour se rendre compte qu'il y a
des transitoires à environ 2khz. En appliquant ensuite un sinus à 2khz on
peut se rendre compte du phénomène de résonnance (et observer 2000V en
sortie d'un transfo 220V/12V employé à l'envers).
pour une alim à découpage on parle plutot de hachage (de 10kHz à 500kHz) de
la tension primaire que d'ondulation (on peut hacher à 10kHz et générer une
forme sinusoidale à 50Hz et là on parlerait d'ondulation).
on va hacher à une fréquence élevée pour diminuer la taille physique des
transformateurs ou des inductances ainsi que des condensateurs employés. il
faudra trouver un compromis parce que les transistors et diodes de
commutation rapides sont onéreuses pour des courants/tensions parfois très
élevées.
le principe n'est pas V1/V2=N1/N2 des transfos classiques.
on applique une tension aux bornes d'une inductance dans laquelle un courant
va circuler. Lorsqu'on ouvre le circuit l'énergie emmagasinée sous la forme
d'un champ magnétique dans l'inductance va être restituée (un peu comme pour
un condensateur qu'on aurait chargé). soit c'est le meme enroulement qui
restitue l'énergie, soit c'est un "transfo" et c'est un second enroulement
qui restitue l'énergie emmagasinée.
le cas le plus compréhensible est certainement celui de la bobine d'allumage
de la voiture (ou du parc à vaches). on applique régulièrement un courant au
primaire de la bobine (faible nombre de spires et grosse section du
conducteur) et lors de l'ouverture du circuit, on a une surtension très
élevée au secondaire de la bobine (nombre élevé de spires, faible section du
conducteur).
Remarque au sujet de ton alim 19V/3,5A depuis 12V. Ces alims ont typiquement
un rendement de 80% (pertes dans les inductances et dans les composants de
puissance), ca va consommer de l'ordre de 7A sur le 12V (80W). faudra
veiller à calibrer correctement les pistes, les cables, les fusibles.
Par ici, quelques informations intéressantes sur l'alimentation de type
boost/eélévateur de tension ainsi que sur les inductances, les matériaux
employés, les contraintes à prendre en considération:
http://www.enseirb.fr/~dondon/puissance/boost/ALIMBoost.html
un PIC et son PWM peut faire ca. il "faut juste" le circuit de puissance et
le soft adéquat.
attention aux surtensions lors de la mise en route de l'alim et lors de
variations de courant en sortie de l'alim....
"Sébastien LORQUET" <taand...@altern.org> a écrit dans le message de
news:407aecce$0$20168$636a...@news.free.fr...
> Bonjour,
>
> Je voudrais faire une alim à découpage pour alimenter mon ordi portable
> (19 volts, 3,5A) avec une batterie 12 volts (pratique dans la voiture et
> en prévision du décès de la batt lithium ion du portable ;) ).
>
> Tout ce que je sais des alims à découpage, c'est qu'on ondule une
> tension continue (éventuellement redressée) et qu'après élévation (dans
> mon cas) ou abaissement on l'asservit par modulation PWM de l'onduleur.
>
> Seulement, voila, comment faire ca en pratique?
> Mon plus gros problème concerne le bobinage. je sais qu'on ondule à des
> fréquences de l'ordre de 10-100 kHz.
>
> Moi je pensais utiliser un transfo 2x12 volts standard avec le bon
> ampérage, faire l'ondulation sur un enroulement du secondaire et
> récupérer le 19 volts sur les deux enroulements secondaires pris en
> série. Le primaire, je l'isole pour pas prendre du 300V dans les doigts ;)
.
>
> Mais un transfo adapté au 50 Hz fonctionnera t-il aussi en "HF" ? Sinon,
> quels conseils me donneriez vous pour bobiner mon propre transfo?
>
> Un transfo récupéré sur une alim à découpage de PC, et rebobiné,
> pourrait il faire l'affaire?
>
> Ensuite au niveau régulation. J'ai déja vu des schémas qui utilisaient
> un 3e enroulement avec un optocoupleur, j'imagine que c'est par
> précaution vu la tension primaire des alims "normales" qui découpent le
> 220 du secteur.
>
> Je pensais utiliser un simple pont diviseur sur la sortie de l'alim, et
> utiliser un PIC quelconque pour lire cette tension avec un ADC et
> commander un PWM en conséquence. Vous en pensez quoi?
>
> Merci par avance de vos réponses.
>
> Seb
FAB
magnétique à utiliser.
à 400 ou 500Hz, c'est encore un transfo à noyau avec des tôles de fer doux
fine ou faible perte. Se sera en gros 3 à 4 fois plus petit qu'en 50Hz.
Avec les ferrites si on utlise des IGBTs de forte puissance on reste dans
les 5 à 20KHz avec des ferrites assez volumineuse.
Avec des MOS beaucoup plus rapides, on peut utiliser des ferrites plus
petites. Aujourd'hui les fréquence de 50KHz à 200KHz sont fréquentes, et
même jusqu'à 3MHz avec certains matériaux (il existe des convertisseurs de
500W chez Vicor qui font 2,5cm de coté)
"Adrien Gaudel" <adrienn...@stable-boy.net> a écrit dans le message de
news: c7j1vj$96n$1...@news-reader1.wanadoo.fr...
Michel de Montpellier
<adrienn...@stable-boy.net> a écrit:
> Alors par exemple, pour ce que je cherche à faire (genre 6 ou 12 V
> vers 80 ou 100V avec un courant de sortie de 100mA) quel serait le
> nombre de spire au primaire ? ou comment le calculer ?
Si c'est un montage "push-pull", le rapport du nombre de spires doit
correspondre au rapport des tensions. Comment le choisir? En trouvant
le compromis entre 2 problèmes:
-s'il est trop petit, le courant passant dans le primaire est trop
important. Pour cela, il faut vérifier l'inductance du primaire (ça
dépend de la ferrite et c'est proportionnel au nombre de spires au
carré). Si on fait passer un courant trop important, on risque aussi
de saturer la ferrite (vérifier le flux magnétique de saturation).
-s'il est trop grand, la résistance interne peut devenir gênante
Si c'est un montage "fly-back", il y a plus de flexibilité sur le
nombre de spires relatif du primaire et du secondaire, a priori mettre
un petit moins au secondaire que pour du push-pull. Là, il faudra en
fait principalement choisir l'inductance du primaire en fonction de la
fréquence de fonctionnement choisie. Voir par exemple la datasheet du
MC34063 (hyper-classique et en vente partout, à défaut d'être
optimisé), pour des alims de quelques watts maxi, il y a des grilles
de calcul.
Attention quand même que le fly-back, ça fait des courants monstrueux
(et donc du bruit électronique). Pour un convertisseur 6V/100V 100mA:
sortie 10W, donc entrée 10W. 10W/6V=1.7A moyen. Le fly-back n'envoie
du courant dans la bobine que pendant environ 50% du temps, soit 3.3A
pendant cette période. Mais c'est un courant qui monte de façon
linéaire, c'est-à-dire qu'il commence à 0A et termine à 6.7A. Avec le
rendement qui n'est pas idéal (surtout si on part de 6V, sauf à
utiliser le redressement synchrone), on arrive facilement à des pics
de 10A en entrée pour faire juste 100mA en sortie! Mais ça a
l'avantage d'être facile à mettre au point.
Michel
charles.laser
"Adrien Gaudel" <adrienn...@stable-boy.net> a écrit dans le message de
news:c7j1vj$96n$1...@news-reader1.wanadoo.fr...
Bonjour
Il y a moult façons de fabriquer un élévateur de tension:
pour le principe: 1)Hacher la tension primaire continue. 2) Transformateur.
3)Redressement de la tension secondaire.
Il existe des CI régulateurs permettant de booster la tension d' entrée
Les montages les plus simples sont : le montage "flyback" comportant un seul
transistor et le montage "push-pull" comportant 2 transistors appairés et
deux
résistances pourle " hacheur". Je ne parlerai pas des pompes de charges ou
du montage Greinacher ( multiplicateur de tension) qui n' utilisent pas des
matériaux magnétiques, mais du montage " push-pull". Il existe des montages
push-pull sortant une puissance de 1 kW dans un volumede 1 dm cube (1 l)
Ebauche d'un élévateur de tension 12 V continus pour faire 100 V cont.0.1 A
Rcharge secondaire: Rs = 100 V / 0.1 A = 1k ohm
Rendement du transfo eta= 75%.
Puissance de sortie Ps = 100 V * 0.1 A = 10 W
Puissance d' entrée du trafo Pe = Ps/eta = 10/ 0.75 = 14 W
Courant collecteur Ic dans les transistors Icmax =14W /12 V= 1.2 A
Rcharge primaire : Rp = 12 V / 1.2 A = 10 Ohms
d'où le rapport de transformation n = N2/N1 = RACINE( Rs/ Rp) = 10
Calcul de la valeur de la self du primaire L1 (en ferrite)
L1 dépend de la tension de batterie de Ic et de la fréquence
de découpage F désirée : L1= 2* V batterie/ Ic * F = 1 mH (ou < )
(choisir de préférence F> 20 kHz) inaudible.
Choix des transistors Vceo> 2* Vbatterie + 20%= 30 V et Icmax>/= 2 A
Dans ce calcul ne sont pas englobés pertes de tension dans le redressement
les pertes dans les transistors lors de la commutation. L'étude thermique
in extenso est très longue, mais l' ébauche suffit déjà pour une
réalisation.
Prendre de préférence des Mosfets aux transistors bipolaires.
à+.
Charles.
Adrien Gaudel
je vais essayer de digerer tout ça et de faire des recherches avec les mots
clé qui vont bien ;-)
"charles.laser" <charle...@wanadoo.fr> a écrit dans le message de
news:c7qbv9$lqb$1...@news-reader4.wanadoo.fr...