Moduler la largeur d'une impulsion
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Le rapport cyclique variable MLI PWM
Découpage versus série linéaireAvec transistor de puissance fonctionnant en résistance variable : pertes Joule à la clé : voir en fin le cours régulation linéaire
Avantages du linéaire
- Le pionner, le plus simple !
- Intuitif pour débuter en électronique
- Parasites faciles à maîtriser (masses en étoile)
Inconvénients du linéaire
- Rendement lié au rapport Us / Ue
- Dissipation thermique imposante
- Masse directement liée à la puissance
- Encombrement
Avantages du découpage
- Rendement non lié au signal, 70% minimum
- Masse très réduite
- Peu de dissipation thermique
- Compacité
Inconvénients du découpage
- Electronique plus complexe pour débutants
- Dépannage plus difficile pour néophyte
- Maîtrise des parasites requérant une sensibilisation
Voir les cours CEM de Tecnipass !
MLI, le principe, le fonctionnement en vidéo
Cette vidéo nous montre comment on se comporte un signal MLI et comment il permet de faire varier la tension moyenne en sortie !
Alimentation MLI : les principes
Le linéaire c'est un peu le robinet pour un débit :
On règle l'intensité et par conséquence la tension (ou l'inverse puisque dans tous les cas les 2 sont liés par R = U / I) comme un robinet de manière progressive et donc linéaire avec un grand inconvénient : le robinet électronique supporte toute la différence entre la source et l'utilisation... Et il chauffe !
En MLI on agît différemment : il n'y a que 2 états : tout ou rien, 0 ou 1 : ouvert ou fermé mais à très grande vitesse ce qui n'engendre que peu de pertesPrincipalement lors des transitions qui doivent être les plus rapides possible : choix des composants. Ainsi que des pertes en conduction (fermé), voir en fin de cours le Conseil+ : Pertes commutation et conduction !
Conseil+ : pertes commutation et conduction
Et, pour reproduire les valeurs intermédiaires, on joue sur le ratio entre temps fermé et temps total (rapport cyclique à période constante). C'est le principe de la MLI, qui malgré seulement 2 états (0 ou 1) permet une infinité de valeurs suivant la précision de ses constituants.
Imaginez que vous filmiez une pièce obscure pendant 24 heures :
Chaque minute, vous éclairez pendant 30 secondes puis éteignez la pièce les 30 secondes restantes...
En passant le film à grande vitesse, notre oeil fera la moyenne, comme on vient de la voir en vidéo...
Pour info, la fréquence actuelle des alimentations à découpage est d'≃ 50 kHzEn dessous de 20 kHz, le découpage serait audible ! pour les plus puissantes, à 1 MHz !
Conseil+ : choix de la fréquence de découpage.
On règle l'intensité et par conséquence la tension (ou l'inverse puisque dans tous les cas les 2 sont liés par R = U / I) comme un robinet de manière progressive et donc linéaire avec un grand inconvénient : le robinet électronique supporte toute la différence entre la source et l'utilisation... Et il chauffe !
En MLI on agît différemment : il n'y a que 2 états : tout ou rien, 0 ou 1 : ouvert ou fermé mais à très grande vitesse ce qui n'engendre que peu de pertesPrincipalement lors des transitions qui doivent être les plus rapides possible : choix des composants. Ainsi que des pertes en conduction (fermé), voir en fin de cours le Conseil+ : Pertes commutation et conduction !
Conseil+ : pertes commutation et conduction
Et, pour reproduire les valeurs intermédiaires, on joue sur le ratio entre temps fermé et temps total (rapport cyclique à période constante). C'est le principe de la MLI, qui malgré seulement 2 états (0 ou 1) permet une infinité de valeurs suivant la précision de ses constituants.
Imaginez que vous filmiez une pièce obscure pendant 24 heures :
Chaque minute, vous éclairez pendant 30 secondes puis éteignez la pièce les 30 secondes restantes...
En passant le film à grande vitesse, notre oeil fera la moyenne, comme on vient de la voir en vidéo...
Pour info, la fréquence actuelle des alimentations à découpage est d'≃ 50 kHzEn dessous de 20 kHz, le découpage serait audible ! pour les plus puissantes, à 1 MHz !
Conseil+ : choix de la fréquence de découpage.
Rapport cyclique variable
En vert la rampe de référence, en noir la consigneSi l'objectif est de convertir un signal continu en MLI, en envoie une consigne comparée à la rampe ou la tension moyenneLorsque le signal bleu MLI est filtré, sa valeur moyenne est continue lisse tel qu'en pointillés noirs !, en bleu le signal modulé en largeur d'impulsion
: MLI.
Faites varier le curseur de 0 à 100% !
Animation permettant de voir le principe de base du RCY ou MLI !
: MLI.Faites varier le curseur de 0 à 100% !
Animation permettant de voir le principe de base du RCY ou MLI !
Etude des signaux MLI sur maquette pédagogique avec rampe
Notre pieuvreParce que ses multiples douilles banane de raccordement font songer à des tentacules :-) pédagogique, rapport cyclique variable et modulation de largeur d'impulsion MLI !
Comment est produit le fameux rapport cyclique variable responsable de la MLI en vidéo.
Evolution de Us en fonction du rapport cyclique
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4
On constate clairement l'évolution linéaire du ratio Us / Ue en fonction du ratio temps fermé / temps total ou rapport cyclique en %
Un AOP compare la rampe à la consigne continue. Dès que la consigne dépasse la rampe, la sortie bascule générant le front montant maintenu positif jusqu'à la fin du cycle de la rampe (aussi possible avec un triangle)
Une autre représentation avec les surfaces identiques entre le temps de conduction et la tension moyenne obtenue en sortie.
Les surfaces sont identiques à condition d'offrir la même largeur pour 0 à 100% en abscisses, que hauteur pour 0 à Ue au niveau des ordonnées
Le rapport tf (temps fermé) sur t (période complète) est directement responsable du rapport Us / Ue ⇒ U moyen
Invité, affichez le quiz :
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Cours extrait du stage : INDUSTRONIC
Stage : INDUSTRONIC
