Dernière mise à jour le 12/04/2014
Présentation
Il est parfois nécessaire de se munir de doubleur de tension quand justement, la tension au niveau du transformateur est faible. Ils ne peuvent pas fonctionner à partir d’une tension continue, et il faut dans ce cas transformer la tension continue en une tension alternative. Le but de ce présent article est de calculer les composants nécessaires pour subvenir à vos besoins. En utilisant seulement deux condensateurs et deux diodes nous avons un doubleur de tension, retse à savoir comment les placer et comment les déterminés c’est le but de l’article.
Doubleur de tension de Latour
Fonctionnement
Le fonctionnement est le suivant, à la première alternance la tension est positive sur l’anode de D1, et cette même diode devient passante avec une chute de tension d’environ 0,6V, le condensateur étant connecté entre le potentiel positive et le « retour » celui-ci se charge sur la première alternance. Au moment ou l’alternance positive atteint son maximum bien évidement elle diminue, mais le condensateur C1 lui rets chargé à la tension maxi soit 12*racine carré de 2 qui est d’environ 17V (pararrondi). Au moment ou la tension devient nul, et passe au potentiel négatif, c’est la diode D2 qui prend le relais et devient passante, ainsi au tour du condensateur C2 de se charge jusqu’à la tension maxi qui est de -12*racine carré de 2=-17V (tension négative), si on place un voltmètre en sortie de ce doubleur de tension nous obtenons Vout=17-(-17)=34V. Or sachant que la chute de tension des diodes est d’environ 0,6V nous obtenons Vout=34-(0,6+0,6)=34-1,2=32,8V, théorique.
Choix du condensateur
Le condensateur doit pouvoir maintenir une tension crête soit la tension de l’alimentation qui est d’environ 17V. un condensateur de 16V suffit avec les tolérance tous rentre dans l’ordre mais si l’alimentation est supérieur à 12V il serais plus judicieux d’élever la valeur du condensateur.
Courant et tension
Prenons le cas ou une charge serait connectée en sortie et qui celle-ci consomme un courant de500mA, il faudrait dimensionner correctement le condensateur pour que celui-ci donne un peu de pêche à notre montage lorsque la tension est inférieure à la tension emmagasiné par notre condensateur, oui vous avez compris le condensateur doit prendre le relais et fournir le courant au moment de sa décharge. Toujours en prenant le même exemple avec une alimentation de 12V on désire avoir un taux d’ondulation* de 10%, ce qui donne une valeur Max=17V et une valeur Min=15,27V. La valeur moyenne ce situe entre ces deux valeur soit 16,27V.
Ic=C*du/dt => C=(Ic*dt)/du, et oui !! Encore de retour. Il faut se baser par rapport à la tension qui se situe sur le condensateur, le condensateur C1 voit une tension qui correspond uniquement à la 1ère alternance, et la 2ème alternance est assurée par C2. Il en résulte que les condensateurs C1 et C2 voient une sur deux une alternance, la période est donc de 50Hz.
C=(Ic*dt)/du=(0,5*0,0185)/(17-15,27)=5346µF (théorique), si on ajoute une charge qui consomme un courant de 500mA sachant que la chute de tension dans les diodes est de 0,6V on doit avoir une tension aux bornes de cette charge de 30,14V (toujours théorique). La résistance doit être de R1=30,14/0,5=60,28Ohms (théorique encore une fois).
Les résultats sont proches de la théorie, et on retrouve bien Umax =17V (imprécisions des mesures) Umin=15V.
Taux=(Umax-Umini)/Umoyen
Quadrupleur de tension de Latour
Interessons nous maintenant à un autre type de montage. Comme son nom l’indique ce montage permet de multiplier par 4 fois la tension d’entrée.
Fonctionnement
Prenons le montage à la mise sous tension, tous les condensateurs sont déchargés, je ne vais pas faire une démonstration de calculs, mais de montrer comment la tension évolue dans le temps. Pour la première alternance positive, la diode D1 est passante, et la tension du réseau évolue jusqu’à la valeur crête soit 12*racine carré de 2=17V (environ), le condensateur C1 se charge et le potentiel A est égale à la tension crête du réseau (si on néglige la chute de tension de la diode D1), on retrouve la valeur max soit 17V à ses bornes (effectivement l’autre extrémité, plus précisément la patte du condensateur est relié au point de référence « 0V »). Le condensateur C1 étant chargé, on retrouve la tension (moins la chute de tension de la diode D3) au potentiel C à un potentiel de d’environ 16,4V. Au moment ou la tension est inférieure au potentiel B (potentiel maintenu fixe grâce au condensateur C1), la diode est bloquée puis plus cette tension diminue plus la tension aux bornes de C3 augmente (bien évidement le potentiel C reste fixe tant que le condensateur ne se décharge pas) ainsi lorsque la tension au potentiel E=A arrive dans l’alternance négative et arrive à la valeur -17V, la diode D2 est passante et le réseau impose sa tension, le condensateur C2 se charge à une tension de -17V, ce qui entraine à rendre passant la diode D4 et ce qui impose -17V au potentiel G (à condition que le condensateur ne se décharge pas).
De retour à l’alternance positive et de retour à la valeur crête le potentiel B inchangé ainsi que le potentiel C, en revanche le potentiel E lui varie entre -17V et +17V, puis les potentiels F et G sont inchangés aussi, et ont des valeurs négative (-17V). Lorsque le potentiel E est situé à +17V la tension aux borne du condensateur C4 est de Veg=Ve-Vg=+17-(-17)=34V. puis lorsque le potentiel E se situe à -17V la tension aux bornes de C3 est de Vce=Vc-Ve=17-(-17)=34V ce qui donne une tension Vcg=34V+34V=68V.
Si on souhaite être à la virgule, il suffit de faire Vout=Vcg=4*12*racine carré de 2-(0,6*4)=65,482V, c’est d’ailleurs ce qu’on obtient en simulation.
Il en résulte que les condensateur C1 et C2 ont une tension de 12*racine carré de 2 moins la chute de tension de la diode (0,6V)= 16,3V,puis pour les condensateurs C3 et C4 la tension est de 2*12*racine carré de 2-(2*0,6V puisque il y’a les deux diodes précédentes en série)=32,7V.
Choix du condensateur
Pour les condensateurs C1 et C2 16V suffit, en ce qui concerne C3 et C4 il suffit de multiplier par deux la tension de service 35V est suffisant, oui!! puisque la tension aux bornes du condensateur est deux fois plus importante que les deux premiers, et si on décide de faire un montage en cascade elle sera encore 4 fois plus importante./span>
Courant et tension
On se basera sur le même calcul évoqué précédement.
Historiques
12/04/2014
– 1er mise à disposition
