Physique Appliquée session 2000 sti génie électronique








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Physique Appliquée session 2000 STI génie électronique

ALIMENTATION A DECOUPAGE (correction)


I – ÉTUDE DU GENERATEUR DE SIGNAUX TRIANGULAIRES
1°) Étude du comparateur à 2 seuils.
a) v2 change d'état pour vd1=0

b) expression de v+

v+ = v2(R1/R1+R2)+v1(R2/R1+R2) (superposition)

vd1 = v+-E0 = (v2R1+v1R2)/(R1+R2)-E0

c) seuils:

vd1=0  v2R1+v1R2=E0(R1+R2)

si v2 = -Vdd v1H = E0(1+R1/R2)+Vdd(R1+R2) AN: v1H=7,5V

si v2 = +Vdd v1B = E0(1+R1/R2)-Vdd(R1+R2) AN: v1B=0 V

d) courbe sur document réponse 1.
2°) Étude du montage intégrateur
a) valeur de vd2: le régime est linéaire vd2 = 0 V

b) équation de la maille d'entrée: v2-R3i+vd2=0 i=v2/R3

d'autre part i = C3 (duc3/dt)

et v1 = -uc3 (maille de sortie)

il vient i = -C3(dv1/dt)

 v2/R3 = -C3(dv1/dt) dv1/dt = v2/R3C3

c) si v2 = - Vdd la dérivée est positive et constante donc v1 est linéaire et croissant

d) si v2 = +Vdd la dérivée et négative et constante donc v1 est linéaire et décroissant
3°) Étude de l'association des deux montages
a) voir courbe 2 sur document réponse 2

b) f = 20 kHz  T = 0,05 ms = 50 s

la durée mise par v1 est de T/2 soit 25 s

or v1 = (v2/R3C3).t  C3 = 12,5 nF

II – ÉTUDE DU COMPARATEUR A UN SEUIL.
1°) si v13 alors vd3 = V3-v1<0 et v4 = -Vdd

2°) si v13 alors vd3>0 et v4 = +Vdd

3°) courbe 3 document réponse 2

4°) rapport cyclique  = tH/T

V3= 0 = 0

V3 = 2,5 V = 0,33

V3 = 7,5 v = 1

 croit lorsque V3 varie de 0 à 7,5 V
III – ÉTUDE DE L'INTERRUPTEUR ELECTRONIQUE AVEC CHARGE RESISTIVE
1°) cas où v4 = -15 V, D4 est passante  v5 = -ud4 = -0,7V

2°) tableau 1 du document réponse 3

3°) courbe 5 du document réponse 3

4°) rapport cyclique = 0,33

5°) 6> = (VeT)/T=15V

IV – ÉTUDE DU CIRCUIT DE SORTIE DE L'ALIMENTATION A DECOUPAGE
1)) Etude du filtre à vide en régime sinusoïdal
a) la fréquece de coupure à –3dB sur le graphe est fc = 200 Hz

b) si f<10 Hz G = 0 dB Tv = 1

si f>20kHz G = -80 dB Tv = 10-4

c) si v est une tension continue le schéma équivalent du condensateur (interrupteur ouvert) fait que v = vs

d) à 20 kHz on aura vs max = vmax.10-4 = 2,48 mV (très faible)
2°) le fondamental (f=20 kHz) et les harmoniques sont arrêtés par le filtre passe bas (fc= =200 Hz) . Seule la valeur moyenne du signal d'entrée est transmise. vs est une tension continue de valeur égale à 15 V (moyenne de la tension d'entrée )

V – ÉTUDE DE LA CHAINE DE RETOUR
1)) v7 = v5(R7/R7+R8) diviseur de tension

2°) A4 est un suiveur

adaptation d'impédance, Re infinie, courant d'entrée nul

régime linéaire =0 v8 = v7

3°) régime linéaire pour A5  e+=e-

 e+= Vréf

 e- = v8(R6/R5+R6)+v3 (R5/R5+R6) superposition

v3 = Vréf((R5+R6)/R5-v8R6/R5

4°) si v5 =15V  V7 = 2,5 V

et v3 = 2,5 V
VI – SYNTHESE DU FONCTIONNEMENT
si on charge l'alimentation vs diminue, il s'en suit:

v7 diminue (v7 = k vs)

v8 diminue (v7=v8)

v3 augmente (v3 = k1Vréf - k2v8)

le rapport cyclique augmente (§II4)

le système réagit en compensant partiellement la diminution de vs (régulation)










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