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Centrale DCC V3.4
Les ALIMENTATIONS



      




GÉNÉRALITÉS
L’alimentation électrique des appareils quels qu’ils soient nécessitent des tensions et des courants de valeurs et de formes différentes. 
 
Les appareils doivent pouvoir bénéficier d’une alimentation de base pour les alimenter et ensuite modifier cette alimentation pour permettre le fonctionnement de l’appareil. Ces modifications sont réalisées à l’intérieur de l’appareil. 
 
Ces conversions de tension et de leurs formes sont réalisées par des circuits réalisant une conversion statique de l’énergie électrique. 
 
Cette conversion de tension et de sa forme appartient à la famille de l’électronique de puissance. 
 
Une télévision ne fait pas exception et doit à l’origine être alimentée par une source de tension. 
Cette source de tension se fait par l’intermédiaire du secteur qui délivre une tension de 230 volts alternative à une fréquence de 50 hertz. 
 
Les alimentations sont de types : 
• Linéaires, 
• A découpage. 

Les ALIMENTATIONS LINÉAIRES
Les alimentations linéaires sont du type AC / DC (Alternatif vers Continu).

A partir d’une tension alternative issue du secteur, on obtient une tension continue en sortie. 
Ces alimentations sont utilisées dans des applications de petites et moyennes puissances. 
 
En fonctions de la puissance nécessaire on utilise des alimentations : 
• À base de diode zener, 
• À base de diode zener et transistor montés en ballast, 
• À base de régulateur intégré. 
 
Les alimentations linéaires sont simples de conception et de mise en œuvre. 
Elles offrent une très bonne stabilité en sortie et leur dépannage est facilité par la simplicité de leur conception. 

Notions de régulation et de stabilisation
Une alimentation dans sa plus simple expression peut n’être constituée que d’un transformateur, d’un pont redresseur et d’un condensateur de lissage (filtrage) de la tension. 
Le condensateur permet d’obtenir une tension presque continue (il subsiste quelques ondulations) en sortie appliquée à la charge. 
Le condensateur tend à augmenter la valeur moyenne de la tension à ces bornes. 


alimentation lineaire simple
Alimentation linéaire simple

L’inconvénient d’une telle alimentation est que la tension de sortie est fonction de divers éléments : 
• La tension d’entrée, 
• De la charge qu’elle alimente, 
• Des variations de la température. 
 
Dans ce cas la tension en sortie est régulée mais pas stabilisée. 
 
Pour pallier à cet inconvénient, il faut stabiliser la tension de sortie pour la rendre moins dépendantes des divers facteurs que sont, la tension, la charge, la température. 
 
Ainsi grâce à la stabilisation, la tension de sortie est beaucoup moins dépendante des variations de tension, charge, température. 
Plusieurs solutions existent pour stabiliser la tension de sortie : 
• Une régulation par diode zener, 
• Une régulation par diode zener et transistor ballast, pour augmenter le courant de sortie disponible, 
• Une régulation par régulateur de tension intégré.
L’alimentation linéaire avec diode zener
Les alimentations linéaires, sont des alimentations simples à mettre en œuvre, qui utilisent très peu de composants et d’un prix très faible. 

L’utilisation d’une diode zener permet d’obtenir une diminution de la tension d’entrée et permet de stabiliser une tension continue. 
 
C’est une solution qui ne nécessite qu’une résistance et une diode zener. 
L’inconvénient est que dans cette configuration le courant disponible est faible.

branchement d'une diode zener
Branchement d'une diode zener

Lorsqu’une diode dite « classique » est polarisée dans le sens passant, elle conduit le courant à partir du moment où la tension de seuil ou barrière de potentiel de la diode est dépassée. 
On utilise ces diodes pour la commutation ou le redressement de tension. 

diode dites classique
Diode dites classique

diode sens passant
Diode sens passant

diode sens bloque
Diode sens bloqué

Cette tension de seuil ou barrière de potentiel, est de 0,65v pour une diode « petit signaux » à 1,3v pour des diodes de puissance. 
 
La diode ne se laisse traverser par un courant que lorsque cette tension de seuil est dépassée. En dessous de cette valeur la diode est bloquée, même dans le sens passant.

tension de seuil
Tension de seuil

Lorsqu’une telle diode est polarisée en inverse, elle ne se laisse pas traverser par un courant. 
La diode possède une tension et une intensité inverses maximales qu’il ne faut jamais dépasser sous peine de provoquer la destruction de la diode. 
 
Dans le cas de la diode zener c’est la valeur de cette tension inverse qui permet de réguler la tension. 
 
La différence essentielle entre la diode zener avec une diode classique, est que le claquage inverse de la diode zener n’est pas destructif bien sûr dans une certaine limite, et c’est ce phénomène qui permet de maintenir constante la tension à ses bornes. 
 
La valeur de la tension inverse de claquage donne la valeur de la tension régulée. 
Par exemple une diode de référence : BZX85C18-TAP, à une tension inverse de 18 volts.
Régulation par diode zener
La première différence d’une diode zener avec une diode classique est son sens de branchement. 
 
Là où la diode classique se branche dans le sens anode-cathode, la diode zener se branche en sens inverse cathode-anode. 
 
Pourquoi brancher la diode zener dans l’autre sens : 
• Dans une diode zener, on met à profit la tension inverse de claquage ou d’avalanche pour réguler la tension, 
• Comme cette tension inverse de claquage n’est pas destructive, dès que la tension d’entrée est égale ou inférieure à la tension de claquage inverse de la diode, celle-ci se bloque à nouveau et ainsi de suite. 
 
Si la tension d’entrée à réguler est négative la diode zener se branche dans l’autre sens. 
 
Le branchement de la diode zener avec une résistance montée comme sur le dessin ne permet pas d’obtenir des courants très important.

montage pour courant faible
Montage pour courant « faible »

Régulation par transistor ballast
L’alimentation par diode zener ne permet d’obtenir des valeurs de courant important en sortie. 
 
Pour alimenter des montages qui nécessitent de plus fort courant comme des amplificateurs, on lui préfère le montage par transistor ballast.
 
montage pour courant fort
Montage pour courant « fort »

La valeur de la tension de sortie est égale à : La valeur de la diode zener moins la chute de tension dans la jonction « base-émetteur » du transistor. 
 
Exemple : 
Avec une diode zener de 18 volts : 
• 18- 0,65 = 17,35 volts en sortie.

Alimentation linéaire par diode zener
En utilisant un transformateur à point milieu, on obtient des tensions positives et négatives pour courant faible. 
 
Cette alimentation linéaire symétrique est stabilisée et régulée par diode zener. 
 
alimentation lineaire symetrique avec diode zener
Alimentation linéaire symétrique avec diode zener
Alimentation linéaire symétrique par diode zener et transistor ballast
En utilisant un transformateur à point milieu avec des transistors ballast, on obtient des tensions positives et négatives pour courant fort. 
 
Alimentation linéaire symétrique stabilisée et régulée par diode zener et transistor ballast. 
 
alimentation lineaire diode zener et transistor ballast
Alimentation linéaire symétrique régulée par diode zener et transistor ballast

Dans le sens anode-cathode une diode zener est équivalente à une diode classique. 
 
Ces solutions peuvent être présentes dans un téléviseur ou moniteur.

L’alimentation linéaire avec régulateur
Les alimentations linéaires par diode zener sont des alimentations simples de conception que l’on peut trouver dans les téléviseurs. 
Une autre possibilité est d’utiliser un régulateur de tension. Les régulateurs sont très utilisés dans les téléviseurs et permettent d’obtenir des tensions stabilisées simplement 
 
Principe de fonctionnement
Dans une alimentation, que l’on appellera d’ancienne génération mais qui rendent toujours de précieux service, le principe est le suivant : 
1. Abaisser la tension secteur (~ 230v) en une ou plusieurs tensions secondaires à l’aide d’un transformateur à point milieu ou pas. Le transformateur assure une isolation galvanique entre le primaire et le secondaire, 
2. Redresser la tension alternative du ou des secondaires par l’intermédiaire d’un pont de diodes, 
3. Lisser la tension redressée par l’utilisation d’un condensateur, 
4. Utiliser un régulateur de tension.

alimentation lineaire simple
Alimentation linéaire simple

alimentation lineaire symetrique
Alimentation linéaire symétrique


Il existe de très nombreuses variantes à ces schémas de base, mais le principe de fonctionnement reste le même.

Avantages, inconvénients des alimentations linéaires
Avantages
• Alimentation très simple à mettre en œuvre, 
• Tensions de sorties très stables grâce aux régulateurs intégrés, 
• Génère très peu de perturbation pour le réseau électrique.
 
Inconvénients
• Alimentation volumineuse, notamment à cause de l’encombrement du transformateur qui fonctionne à 50 Hz, 
• Perte thermique, 
• Rendement faible (25 à 50%).

Ce type d’alimentation peut se retrouver dans un téléviseur ou moniteur.

transformateur 50hz
Transformateur 50Hz