Présentation
Nous souhaitons un courant de 1A en sortie du pont et une tension de 30V, il faut donc calculer le condensateur de filtrage qu’il faut placer en sortie du pont pour lissé cette tension au moment des creux, et d’ailleurs pendant ces moments le condensateur doit fournir ces 1A.
tension redressée en sortie du pont…
Calcul du condensateur de filtrage
A vide
Nous obtenons ci-dessus une tension à vide parfaitement constante
En charge pour 1A maxi
Ci-dessous un exemple lorsque le courant > à 1A
Théorie Redressement de tension:
Prenons un exemple un redressement simple alternance comme le montre le schéma ci-dessous
Le but est d’obtenir une tension moyenne de 100V aux bornes du condensateur C1. Le principe est le suivant il faut bien faire la part des choses entre les tensions moyennes, et les tensions efficaces.
Au niveau du réseau la valeur moyenne est de 0V en ce qui concerne la valeur efficace nous somme à 230V pour du 50Hz. Si maintenant nous redressons le signal à l’aide d’une diode (redressement simple alternance), la valeur moyenne n’est plus nul mais elle est égale à Umoy=Umax/pi . Avec Umax=Ueff*racine de 2, et pi=3.14 (Ueff=U efficace).
Si nous voulons une valeur moyenne de 100V avec un courant total de 50mA quel condensateur faudra t’il mettre ?
Ic=C(dUc/dt) => C=(Ic*dt)/duc avec dt la période du signal et (duc) la différence entre la valeur maxi en volt et la valeur désirée sachant que ce sont des valeurs efficaces puisque nous somme en alternatif.
Si Ueff=(Umoy*pi)/racine de 2 alors Ueff=(100*3,14)/1,414=222V.
Le potentiel au point A n’est donc pas de 100V(valeur moyenne) mais de 222V (valeur efficace) à quelque chose près .
Le choix du condensateur C1 sera donc de C=(Ic*dt)/duc=(0.050*0,02)/((230*1,414)-222)=9.6µF (théorique) valeur normalisé (10uF)
Tensions moyennes/tensions efficaces
Analyse sur un schéma électronique :
Le schéma électronique détaillé ci-dessus est un montage qui permet de détecter un seuil de tension, lorsque celui-ci est bas, la led D6 s’éteint et quand le réseau est au niveau Haut s’allume
Exprimons les potentiels A et C :
L’alimentation sur la ligne positive du potentiel A est estimé à 25mA (courant total).
L’alimentation sur la ligne positive du potentiel C est estimé à 50mA (courant total).
Exprimons le potentiel A :
Commençons par la ligne positive potentiel A, nous voulons obtenir à ce potentiel une tension de 10V (efficace ou moyenne ???), d’après cette question, il faut bien comprendre que sur une période la valeur moyenne du signal alternatif est de 10V, car le redressement est fait à l’aide de la diode D1 (simple alternance). Si on prend du coté réseau (230V), la valeur moyenne est de 0V (hum…) je veux une tension moyenne de 10V apres le redressement mais la valeur moyenne avant le redressement est de 0V !!!! comment faire ? ben…. nous allons prendre la valeur efficace avant le redressement qui est de 230V et après le redressement elle ce trouve à Ueff=(Umoy*pi)/racine de 2 soit Ueff=(10*3,14)/1.414=22V efficace.
En ce qui concerne le courant nous voulons 25mA, la tension réseau moins la tension au potentiel A divisé par le courant nous donne l’impédance de cette branche soit (230-22)/0.025=8320Ohms,
Le condensateur C1 à une capacité de 388nF (théorique).
Revenons à notre tension, nous avons dis que nous souhaitons avoir une tension moyenne de 10V, or nous devons trouver un moyen pour lisser cette tension et obtenir une tension moyenne de 10V le seul composant capable d’effectuer ce « lissage de tension » est le condensateur C2.
Au potentiel A la tension est de 22V efficace soit 22*racine de 2 valeur crête (environ 31V)
Le calcul du condensateur à ce point précis c’est-à-dire au potentiel A est donc
Ic=C (dUc/dt) => C=(Ic*dt)/dUc=(0.025*0.02)/(22*1.414-22)=54µF
Le condensateur C2 à une capacité de 54µF (théorique).
REMARQUES IMPORTANTES
Le condensateur fournira un courant de 25mA pour une tension de 10V continu (valeur moyenne). Il en résulte que le courant et la tension délivré par notre condensateur devra être respecté et que la consommation du circuit en aval ne devra ni être en dessous ni au dessus de ce que nous venons de calculer prenons un exemple.
1er exemple :
Pour un courant de 25mA et une tension de 22V efficace fourni par le condensateur C2, la charge doit être de R2=880Ohms (R=U/I=22/0.025), dans ce cas la valeur moyenne sera de 10V
Maintenant si nous décidons d’avoir un courant de 50mA sous 22V efficace fourni par le condensateur C2,la charge doit être de R2=440Ohms (R2=U/I=22/0.050), dans ce cas la valeur moyenne sera de 5V (on demande 2 fois plus de courant donc deux fois moins de tension le courant est inversement proportionnel à la tension)
Et maintenant si nous décidons d’avoir un courant de 12,5mA sous 22V efficace fourni par le condensateur C2,la charge doit être de R2=1760Ohms (R2=U/I=22/0.0125), dans ce cas la valeur moyenne sera de 20V (on demande 2 fois moins de courant donc deux fois plus de tension le courant est inversement proportionnel à la tension)
Exprimons le potentiel C:
Le potentiel C est régulé par l’intermédiaire de la diode zéner D5, que l’on remplacera par une diode du type BZX79C5V1 cette diode zéner consomme un courant de 45mA pour une tension zéner de 5,1V.
Admettons que nous voulons une tension de 10V (tension moyenne) au potentiel C, et un courant de 50mA cela veut dire que la tension est de 22V (efficace) et l’impédande est de Z=(230-22)/0.050=4160.
Le condensateur C3 à une capacité de 765nF (théorique).
En ce qui concerne le condensateur C4, lui fournira un courant de 50mA pour une tension efficace de 22V
soit C=(Ic*dt)/dUc=(0.050*0.02)/(22*1.414-22)=109µF
Le condensateur C4 à une capacité de 109µF (théorique).
Revenons à notre diode zéner D5, et à ce qu’on a expliqué dans le paragraphe « remarques importantes » et lisez ce qu’il y’a de marquer en gras de couleur rouge…
Effectivement le courant consommé par la diode zéner D5 est de 45mA et nous avons calculer notre condensateur C4 pour un courant consommer en aval de 50mA, cela veut dire qu’il manque 5mA…
Nous allons intercaler en parallèle sur la diode zéner D5 une résistance de 1020Ohms soit (UR7=Uz/IR7)=(5,1/0.005=1020Ohms)
La résistance R7 à une valeur ohmique de 1020Ohms (théorique).
On obtient au final ce schéma électronique
Nous allons maintenant passer du coté du transistor type 2N2222, il y’a une led D6, celle-ci consomme un courant de 10mA sous 2,2V, et est alimentée par une tension continu de 12V. La résistance qui va venir limiter le courant aux bornes de la led D6 est de 1kohm (valeur normalisé). (12-2.2)/0.010=980Ohms. Le transistor, voit parcourir sur son collecteur un courant de 10mA qui correspond à un gain de environ 200 (d’après le datasheet). Il en résulte que le courant de base est donc de Ib=0.010/200=50µA, avec une tension Vbe d’environ 0,6V.
Ce courant de base Ib, est limité par la résistance R6.
Le but est de fixé au potentiel B deux tensions différentes
1) Une tension avec un potentiel haut ainsi la led s’allume
2) Une tension avec un potentiel bas et la led s’éteint
Pour cela il faut déterminer une tension haute 230V la led s’allume, et une tension basse ou on va dire 161V et la led s’éteint .
On remarque que j’ai mis la patte émetteur du transistor sur le potentiel C c’est-à-dire que l’émetteur à une tension de 5V sur sa patte. La tension entre la base et l’émetteur est donc de 5,6V.
Il suffit que le potentiel B soit à 5,7V et la le transistor est passant ainsi la led s’allume et puisque nous connaissons son courant de base Ib=50µA il nous faut une résistance de R=(5,7-5,6)/0.000050=2000Ohms
La résistance R6 a une valeur ohmique de 2KOhms (théorique).
Nous connaissons le potentiel A qui est de 10V et le potentiel B qui est de 5,7, il faut toujours maintenir le courant à 25mA.
Je décide de placé une résistance R4 comme ceci :
Regardons de plus prêt ce qu’il ce passe au niveau des courants:
Le courant I2=I4+I6 soit I4=I2-I6=0.025-0.000050=0,02495mA
Je sais pas si vous avez remarqué mais depuis le début je calcul toujours par rapport à ma valeur efficace et non par rapport à la valeur moyenne, ce qui veut dire que tous mes courant sont des courants efficaces pour trouver leur valeurs moyennes il suffit de faire Imoy=(Imax/pi).
(on ne mélange pas les torchons avec les serviettes…..)
De ce pas je continu ma lancée, les courants I2 I4 et I6 sont des courant efficaces,
Alors je résume :
Potentiel A =>10V (tension moyenne) soit 22V (tension efficace)
Potentiel B =>5,7V ( tension moyenne) soit 12,66V(tension efficace)
Potentiel C=> 5,1V (tension moyenne) soit 11,32V (tension efficace)
Ur2=(22-12,66)/(0.025)=373,6 ohms
Ur4=(12,44-0)/(0.02495)=498,6ohms
Les potentiels A, B et C sont proches des calculs théorique ce qui est pas mal pour un logiciel…..
Alors résumons si pour 230V efficace j’ai 12,66V à mon potentiel B, donc pour 162V efficace j’aurais à mon potentiel B une tension efficace de 8,91V efficace soit Umoy=(8,91*1,414)/3,14=4,01V
Vérifions:
Potentiel A=> 15,64V (tension efficace) soit 7,04V (tension moyenne)
Potentiel B=> 8,91 (tension efficace) soit 4,01V (tension moyenne)
Potentiel C=> 7,97 (tension efficace) soit 3,58V (tension moyenne) (présence de diode zéner)
Courant moyens/courants efficaces
Reprenons le même montage et décidons-nous d’avoir un courant moyen de 25mA et non 25mA efficace, courant global de consomation du circuit aval (R2 par exemple)).
Nous connaissons la tension efficace coté réseau qui est de 230V et nous connaissons la tension efficace au potentiel A qui est de 22V (calcul vue précédement).
En ce qui concerne le courant :
Imoy=Imax/pi => Imoy=(Ieff*racine de 2)/pi
=> Ieff=(Imoy*pi/racine de 2)=(0.025*3,14)/1.414=0,055A Ieff=55mA
Pour un courant moyen de 25mA nous avons un courant efficace de 55mA
On parle de courant efficace et tension efficace on peut calculer l’impédance soit :
Z=U/I=(230-22)/0.055=3781 ohms.
Le condensateur C1 à une capacité de 841nF (théorique).
Le condensateur va limiter le courant à 55mA (consommation total du circuit en aval). D’une manière générale pour dimensionner un circuit électronique on commence par la fin (en aval) et on remonte (en amont), pour déterminer la consommation globale du circuit. Le potentiel A ce trouve à un potentiel de 22V efficace soit 10V (tension moyenne), et le courant qui y circule doit être de 55mA efficace soit 25mA (valeur moyenne). Le condensateur de filtrage, et qui va venir lisser la tension à ce potentiel A de 10V pour un courant de 25mA (valeur moyen) est de :
C=(Imoy*dt)/Ucmoyen=(0.025*0.02)/10=50µF (on calcul avec des valeurs moyennes)
C=(Ieff*dt)/Uceff=(0.055*0.02)/22=50µF (on calcul avec des valeurs efficaces)
Dans les deux cas tous dépend de quoi on parle, mais le condensateur a toujours la même valeur.
Le condensateur C2 à une capacité de 50µF (théorique).
Il en résulte que nous avons bien 10V (tension moyenne) au potentiel A et un courant de consommation de 25mA (courant moyen) (I=U/R=10/400=25mA).
Nos calculs sont proches…..
