Hacheur série (dévolteur) -Buck Converter- 1.Calculer la valeur du filtre LC (L et C). 2. Décrire le fonctionnement de ce montage 3.Expliquation lorsque l'on fait varier le rapport cyclique (25%,50% et 80%) 4.Visualiser l’allure du courant Is e

Un **hacheur série**, également appelé **convertisseur Buck**, est un type de convertisseur DC-DC qui réduit une tension d'entrée à une tension de sortie inférieure en utilisant un interrupteur (généralement un transistor), une diode, une inductance (L) et un condensateur (C). Voici les réponses aux différentes questions que vous avez posées. ### 1. Calculer la valeur du filtre LC (L et C) Pour calculer les valeurs de l'inductance \( L \) et de la capacité \( C \) pour un convertisseur Buck, plusieurs paramètres doivent être définis, notamment le courant de sortie \( I_{out} \), la fréquence de commutation \( f \), et la variation de tension du condensateur \( V_{ripple} \). - **Inductance (\( L \))** : \( L = \frac{V_{in} - V_{out}}{f \cdot \Delta I_L} \) Où : - \( V_{in} \) : Tension d'entrée - \( V_{out} \) : Tension de sortie - \( \Delta I_L \) : Ondulation de courant dans l'inductance (souvent pris comme 20-30% de \( I_{out} \)) - **Capacité (\( C \))** : \( C \geq \frac{I_{out} \cdot D}{f \cdot V_{ripple}} \) Où : - \( D \) : Rapport cyclique (rappelons qu'il est donné par \( D = \frac{V_{out}}{V_{in}} \) pour un convertisseur Buck) ### 2. Décrire le fonctionnement de ce montage Le convertisseur Buck fonctionne en commutant un interrupteur ON/OFF à une fréquence donnée. Lorsqu'il est en mode ON, l’inductance \( L \) se charge; l'énergie stockée dans l’inductance augmente et le courant est fourni à la charge. Lorsque l'interrupteur est en mode OFF, le courant continue à circuler dans la charge à travers la diode, qui empêche le retour du courant vers la source. Le cycle de commutation donne lieu à une tension de sortie qui est une fraction de la tension d'entrée, déterminée par le rapport cyclique \( D \). ### 3. Explication lorsque l'on fait varier le rapport cyclique (25%, 50% et 80%) - **25%** : Pour un rapport cyclique de 25%, l'interrupteur est ON pendant 25% du temps et OFF pendant 75%. Cela entraîne une tension de sortie relativement faible, puisque seulement 25% de la tension d’entrée est appliquée à la charge. L'inductance est moins chargée, ce qui peut entraîner une ondulation plus importante. - **50%** : À un rapport de 50%, la tension de sortie est approximativement égale à la moitié de la tension d'entrée. L'énergie est distribuée de manière équilibrée, ce qui facilite le contrôle de l'ondulation de courant et de tension. - **80%** : Avec un rapport cyclique de 80%, l'interrupteur est ON pendant la majeure partie du temps. Cela fournira une tension de sortie plus élevée, proche de 80% de la tension d'entrée. Cela peut être utile pour les applications nécessitant une puissance importante, mais il faut veiller à la gestion de l'ondulation. ### 4. Visualiser l’allure du courant \( I_s \) et de la tension \( V_s \) (Zoom) et expliquer cette ondulation L'ondulation dans le courant \( I_s \) à la sortie et dans la tension \( V_s \) est généralement observée comme une alternance entre des pics et des vallées, correspondant aux phases ON et OFF de l'interrupteur. Pour réduire cette ondulation : - **Augmenter la valeur de l'inductance \( L \)** : Cela peut réduire l'ondulation de courant, car l'inductance a tendance à "lisser" les variations de courant. - **Utiliser un condensateur \( C \)** avec une plus grande capacité : Un condensateur plus grand peut stocker plus d'énergie et réduire les variations de la tension de sortie. ### 5. Comment modifier la valeur moyenne du courant de sortie Pourb modifier la valeur moyenne du courant de sortie \( I_{out} \) du convertisseur Buck, vous pouvez : - **Ajuster le rapport cyclique \( D \)** : En augmentant le rapport cyclique, vous augmenterez la tension de sortie, ce qui entraîne une augmentation du courant de sortie, et vice versa. - **Ajuster la charge** : Changer la charge \( R \) connectée à la sortie du convertisseur affectera le courant de sortie. Une résistance plus faible permettra un courant de sortie plus élevé. - **Modifier la fréquence de commutation** : En jouant sur la fréquence de commutation, il est parfois possible d'optimiser le comportement de génération et de lissage du courant de sortie. En résumé, pour chaque ajustement fait dans les paramètres du système, il est crucial d’évaluer les conséquences sur le rendement, l’efficacité et la stabilité du convertisseur.