Lycée Naval, Spé 2. charge. L’intensité étant identique dans le générateur et le récepteur, le rendement
Conversion de puissance. est égal au rapport des tensions :
04. Conversion électronique statique u×i u R
η= = =
E×i E R + R0
Conversion électronique statique
Le rendement est très faible dès que la tension u est nettement inférieure à la
1 Cadre de l’étude tension d’alimentation.
→ Seconde méthode : utilisation d’un interrupteur commandé
1.1 Électronique de puissance
L’interrupteur commandé, appelé hacheur, « découpe » la tension.
L’électronique des signaux se caractérise par :
L’état de l’interrupteur change périodiquement. Le rapport cyclique, noté α,
→ des puissances faibles : avec des tensions de l’ordre du volt et des courants de
est défini comme le rapport entre la durée de fermeture et la période.
quelques dizaines de mA, les puissances mises en jeu dépassent rarement 100 mW
(Cf. ALI), u(t)
E
→ des composants souvent utilisés en régime linéaire,
<u>= αE
→ une fonction de transfert et un gain.
t
0
L’électronique de puissance se caractérise par : αT T
→ des puissances élevées allant du kW pour des appareils du quotidien au GW
? Interrupteur fermé : u = E et i = E/R, puissance reçue : p = E 2 /R.
pour une centrale nucléaire en passant par le MW dans le cas d’une motrice de
? Interrupteur ouvert : i = 0 et u = 0, puissance reçue : p = 0.
TGV.
→ des composants, interrupteurs, fonctionnant en régime de commutation, En moyenne sur une période, la puissance reçue a pour expression :
→ un rendement qu’il s’agit d’optimiser. αT × E 2 /R + (1 − α)T × 0 αE 2
hpi = ⇒ hpi =
T R
1.2 Intérêt de la commutation Ce dispositif fournit une puissance réglable par modification du rapport cyclique
Le but de la conversion de puissance est de transférer une puissance réglable avec un rendement égal à 1.
de la source à la charge avec un bon rendement.
Pour fixer les idées, on considère le cas d’une source de tension idéale et d’une 1.3 Vocabulaire de l’électronique de puissance
charge R purement résistive. Grandeur alternative (AC) : une grandeur s(t) est dite alternative si hs(t)i = 0.
transfert de puissance Grandeur continue (DC) : une grandeur s(t) est dite continue si hs(t)i =
6 0.

i i
R’ 1.4 Classification des convertisseurs
E R u E R u ie i
convertisseur
ue v
statique
rhéostat interrupteur commandé
commande
→ Première méthode : utilisation d’un rhéostat (résistance variable)
→ convertisseur DC→ DC, « hacheur » : alimentation de moteur à courant
À l’aide d’un pont diviseur de tension, on peut régler la tension u aux bornes de la continu, alimentation à découpage ;

1
→ convertisseur DC→ AC, « onduleur » : alimentation de secours ; La diode est un interrupteur à commutation spontanée. Le passage de l’inter-
rupteur, de l’état fermé à l’état ouvert, se produit lorsque la tension u devient
→ convertisseur AC→ DC, « redresseur » : alim. d’appareils électroniques
négative.

2 Interrupteurs et sources Le transistor

2.1 Interrupteur et commutation Le transistor est représenté par la caractéristique suivante :
i (fermé)
Il est nécessaire de disposer d’interrupteurs pouvant fonctionner à fréquence élevée. a b (ouvert)
i b
convention a
récepteur
Interrupteur idéal u u

L’interrupteur idéal est modélisé de la façon suivante :
i → transistor bloqué (ouvert) : i = 0, u ≥ 0
i i → transistor passant (fermé) : u = 0, i ≥ 0

u
Le transistor est un interrupteur commandé à l’ouverture (b : blocage) et à la
u u fermeture (a : amorçage).
interrupteur ouvert interrupteur fermé

L’interrupteur idéal possède deux états : Interrupteur réversible en courant
→ état ouvert : i = 0 et u imposée par le reste du circuit,
En association convenablement une diode et un transistor, on obtient un inter-
→ état fermé : u = 0 et i imposée par le reste du circuit.
rupteur à trois segments réversible en courant :
La puissance consommée par l’interrupteur P = ui est nulle, quel que soit l’état. i (fermé)
a
...