Convertisseur DC/DC simple et efficace ?

[obbyone]

Bonjour,
Je suis un débutant - 50 et je me pose une question.
En faisant abstraction de la recherche de l'ultime efficacité d'un transformateur, est il possible de concevoir un convertisseur DC/DC d'une manière simple. (Par exemple, soyons fous, un convertisseur 12VDC->3000VDC 1000W)
Dans mon monde de débutant, un convertisseur DC/DC, c'est un système de découpage du courant continu (DC->pseudo AC), un transformateur, un redresseur (AC->DC).
J'ai entendu dire qu'avec un découpage d'une fréquence d'environ 50 kHz et plus, pour le transformateur, on pouvais se passer d'un noyau "magnétique" (fer ou ferrite) et se contenter d'un noyau air sans trop perdre en efficacité. Qu'en est il ? Y a t il une fréquence plus adaptée ? Comment dimensionner le noyau air (longueur, diamètre) ? Quel serait le nombre de spires le plus efficace dans ces conditions ?
Concernant le découpage, je sais qu'un moyen mécanique est impossible pour obtenir de telles fréquences de découpage. Mais je veux rester dans le domaine de la simplicité. J'ai dans l'idée qu'un 555 pilotant un transistor (MOSFET ou autre) pourrait convenir. Est ce correct ?
Concernant le redresseur, les diodes standards sont elles suffisamment rapides pour redresser une fréquence aux alentours de 50kHz (ou une autre fréquence qui convient mieux au découpage) ?
Je ne suis pas dans le domaine de la réalisation avec une recherche d'efficacité maximale. Si j'obtiens une efficacité théorique autour de 80% (et même moins) dans ce convertisseur c'est déjà largement suffisant pour moi. J'espère que vous comprenez mon point de vue.

Merci

Obbyone
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[DAUDET78]

Bonjour obbyone et bienvenue sur FUTURA

est il possible de concevoir un convertisseur DC/DC d'une manière simple. (Par exemple, soyons fous, un convertisseur 12VDC->3000VDC 1000W)

pourquoi 3000V DC ?? et ça fait déjà une centaine d'ampères à fournir pour la batterie 12V ....

Dans mon monde de débutant, un convertisseur DC/DC, c'est un système de découpage du courant continu (DC->pseudo AC), un transformateur, un redresseur (AC->DC).

Oui

J'ai entendu dire qu'avec un découpage d'une fréquence d'environ 50 kHz et plus, pour le transformateur, on pouvais se passer d'un noyau "magnétique" (fer ou ferrite) et se contenter d'un noyau air

C'est alors un monde virtuel ....

Il faut un bon transfo ferrite et des transistors MOS. Ce n'est pas du monde du débutant sans expérience et sans oscilloscope. Il y a plein de schéma sur le WEB

[Tropique]

Bonjour,
Je suis un débutant - 50 et je me pose une question.
En faisant abstraction de la recherche de l'ultime efficacité d'un transformateur, est il possible de concevoir un convertisseur DC/DC d'une manière simple. (Par exemple, soyons fous, un convertisseur 12VDC->3000VDC 1000W)

A ce niveau de puissance, ça ne peut pas être simple, surtout avec une tension d'entrée aussi basse, qui va exiger des courants d'une centaine d'ampères.
Si c'est jusqu'à 10W, là oui, ça peut être simple

Dans mon monde de débutant, un convertisseur DC/DC, c'est un système de découpage du courant continu (DC->pseudo AC), un transformateur, un redresseur (AC->DC).
J'ai entendu dire qu'avec un découpage d'une fréquence d'environ 50 kHz et plus, pour le transformateur, on pouvais se passer d'un noyau "magnétique" (fer ou ferrite) et se contenter d'un noyau air sans trop perdre en efficacité. Qu'en est il ? Y a t il une fréquence plus adaptée ? Comment dimensionner le noyau air (longueur, diamètre) ? Quel serait le nombre de spires le plus efficace dans ces conditions ?

Ce n'est pas formellement impossible de se passer de noyau, mais c'est se rendre la vie extrêmement compliquée, pour diverses raisons, et pas simplement "l'efficacité":
Le fait d'avoir un champ magnétique qui n'est pas confiné, a des effets cauchemardesques sur les interférences, les tensions induites dans les conducteurs et composants proches, l'échauffement des parties conductrices à proximité, etc. En plus, cette dispersion élevée du flux cause des pertes très importantes par courants de Foucault dans le cuivre même de l'enroulement, ce qui oblige pratiquement à employer du fil divisé.
Et comme il n'est pas possible d'obtenir un ratio inductance magnétisante sur inductance de fuite élevé, les topologies traditionnelles fonctionnent mal, et ont besoin d'un snubbing élevé.
Pour certains cas très particuliers, faibles puissances et fréquence très élevées, cela peut avantageux techniquement: ici, il y a un exemple pour quelques dizaines à centaines de mW qui est discuté:
http://forums.futura-sciences.com/pr...r-isolees.html
Et il y a un facteur de forme optimal pour le bobinage, mais même ainsi, il ne faut pas attendre de miracles.

Concernant le découpage, je sais qu'un moyen mécanique est impossible pour obtenir de telles fréquences de découpage. Mais je veux rester dans le domaine de la simplicité. J'ai dans l'idée qu'un 555 pilotant un transistor (MOSFET ou autre) pourrait convenir. Est ce correct ?

Les techniques de commande ne changent pas grand chose aux problèmes fondamentaux, et ça n'a donc pas tellement d'importance: c'est donc envisageable.

Concernant le redresseur, les diodes standards sont elles suffisamment rapides pour redresser une fréquence aux alentours de 50kHz (ou une autre fréquence qui convient mieux au découpage) ?

Absolument pas: au-dessus de quelques centaines de Hz, les diodes standard lachent rampe. Il faut des diodes ultra-rapides ou schottky.

Je ne suis pas dans le domaine de la réalisation avec une recherche d'efficacité maximale. Si j'obtiens une efficacité théorique autour de 80% (et même moins)

Ce sera moins

J'espère que vous comprenez mon point de vue.

Pas vraiment: les ferrites sont très bon marché, et permettent une amélioration tellement considérable qu'elles font beaucoup plus que simplement amortir leur coût.
S'en priver, c'est comme de s'éclairer à la bougie sous prétexte que l'électricité est chère.

[obbyone]

Merci de ta prompte réponse...

pourquoi 3000V DC ?? et ça fait déjà une centaine d'ampères à fournir pour la batterie 12V ....

En fait la source m'importe peu. On dit par exemple qu'on est branché en direct sur une centrale nucléaire qui me donne 12 V DC dans ce cas là 100 A, c'est de la rigolade. A la limite, qu'est ce qui se passe si je ne prends sur la batterie que 5A soit 60 W ?

Il faut un bon transfo ferrite et des transistors MOS. Ce n'est pas du monde du débutant sans expérience et sans oscilloscope. Il y a plein de schéma sur le WEB

Je m'expose à quoi si j'insiste et que je fais un transformateur simplifié comme j'en ai parlé ? Faible rendement (pas grave). Échauffement de la bobine, explosion, feu (plus grave).
Tu dis qu'il y a plein de schémas sur le WEB. Tu peux me donner une piste. Comment quantifier le transformateur ?

Merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

En fait la source m'importe peu. On dit par exemple qu'on est branché en direct sur une centrale nucléaire qui me donne 12 V DC dans ce cas là 100 A, c'est de la rigolade.

Ben si, la source est importante. Un alternateur de centrale te donne une tension alternative 50 Hz triphasé de plusieurs kilovolts.

Tu peux me donner une piste.

Ou on fait une discussion de café du commerce, ou on parle d'un sujet précis et quantifié.
Reviens quand tu auras décanté ta question.

[Hayuki]

bonjour a toi

je pense que ce qu'il faut garder en tete c'est que dans la theorie tu peux tout faire

un conv DC/DC qui transforme 12V en 12 000V si tu veux mais il faut garder en tete que la puissance de sortie ne peut pas depasser la puissance d'entré (ou alors depose un brevet vite et arrete de bosser)
donc en gros si tu a au max 1A pour 12V en sortie (avec un tres bon rendement!!!!) tu auras au max 12 000V et 1mA

allé à bientot

[obbyone]

Ok, je vois plus clair. Merci Tropique et Daudet78.

Admettons que je souhaite réaliser ce transformateur avec un noyau de ferrite. Comment je peux calculer ce qui me convient ?

J'ai de grande curiosités concernant la bobine de Ruhmkorff. Est ce que vous connaissez le moyen de calculer et réaliser une telle bobine ? Le découpage est mécanique. Le noyau n'est que du fil de fer vernis. Simple quoi. Même si ce que j'obtiens ne sont que des impulsions, c'est quand même intéressant de savoir comment ça se construit.

Merci.

[obbyone]

bonjour a toi

je pense que ce qu'il faut garder en tete c'est que dans la theorie tu peux tout faire

un conv DC/DC qui transforme 12V en 12 000V si tu veux mais il faut garder en tete que la puissance de sortie ne peut pas depasser la puissance d'entré (ou alors depose un brevet vite et arrete de bosser)
donc en gros si tu a au max 1A pour 12V en sortie (avec un tres bon rendement!!!!) tu auras au max 12 000V et 1mA

allé à bientot

Je sais qu'au rendement près, la puissance d'entrée au primaire est conservée à la sortie au secondaire. Je ne vois pas ce qui te fais penser que j'ai eu un autre discours. Pas grave.

[obbyone]

Ben si, la source est importante. Un alternateur de centrale te donne une tension alternative 50 Hz triphasé de plusieurs kilovolts. Ou on fait une discussion de café du commerce, ou on parle d'un sujet précis et quantifié.
Reviens quand tu auras décanté ta question.

Vous vous énervez vite on dirait, non ?
Bon tu veux une quantification précise voilà : Un convertisseur 12VDC en entrée, 3000VDC en sortie, 1000W le plus simple possible avec un rendement de 80% environ. Quelles sont mes possibilités ?

Merci.

[arsene de gallium]

De mourir, si tu arrives à réaliser cette chose, je dirais 99,99%

[PIXEL]

quel est le but de ce convertisseur....

il y aura plus complexe que le schéma, qui peut être extrapolé de descriptions existantes :

http://www.qsl.net/dg5sga/3000w_12.gif

par contre le transfo donnant 3000V @ 1KVA devra être sous-traité chez un artisan spécialisé ou une société.

[annjy]

..........3000VDC en sortie, 1000W le plus simple possible avec un rendement de 80% environ. ........

Bonsoir,

pas à la portée du premier bricoleur venu......

De plus, 3000V DC et 1 KW, c'est très dangereux (mortel) et demande de grandes précautions.
J'ai utilisé en professionnel des tensions et puissances de ce style, mais on travaille en "zone THT" (ce qui implique un certain nombre d'obligations.... blouse en coton, table et chaise en bois, tapis isolant au sol......pour ne donner que les premières qui me viennent à l'esprit)

Même avec mon expérience passée, je ne jouerais pas à ça dans mon garage!

Prends soin de toi,
JY

[obbyone]

quel est le but de ce convertisseur....

il y aura plus complexe que le schéma, qui peut être extrapolé de descriptions existantes :

http://www.qsl.net/dg5sga/3000w_12.gif

par contre le transfo donnant 3000V @ 1KVA devra être sous-traité chez un artisan spécialisé ou une société.

Merci.

C'est un schéma pour construire un convertisseur DC/AC. Je conçois que ce soit compliqué de réaliser une belle sinusoïde avec 230V efficace qui soit appréciée des divers appareils électriques, mais je n'ai pas besoin d'une belle sinusoïde.

[gienas]

Bonjour obbyone et tout le groupe

Vous vous énervez vite on dirait, non ? ...

Hum! Le forum que tu as choisi pour poser ta question, est fréquenté par des intervenants qui n'aiment pas discuter pour ne rien dire, au final. Ton sujet, au point où tu en es, est réglé, il n'y a rien à ajouter, puisqu'on est dans l'utopie pure. La preuve:

... Bon tu veux une quantification précise voilà : Un convertisseur 12VDC en entrée, 3000VDC en sortie, 1000W le plus simple possible avec un rendement de 80% environ ...

Ceci est impossible, ou tellement difficile à approcher, qu'il n'y a rien à ajouter.

Si, comme je crois le comprendre, tu insistes pour tenter de le réaliser, tu vas rencontrer sur ta route la modération du forum, qui, pour des raisons évidentes de sécurité, ne permettra pas de débattre d'un sujet dangereux pour l'expérimentateur qui va, sans connaissances spécifiques (ton aveu en #1) s'aventurer dans une réalisation expérimentale, ou l'utilisateur si ce n'est pas le même.

Le sort habituel d'une telle discussion, si elle devient trop concrète, et donc réalisable par des gens peu scrupuleux ou simplement inconscients, c'est la fermeture ou la suppression.

Voilà, tu es à présent prévenu, et moi, je suis abonné à la discussion pour "appuyer sur le bouton" si cela devient nécessaire.




Edit: grillé (sans jeu de mots) pendant ma rédaction. Ce ne sont que des confirmations.

[PIXEL]

Merci.

C'est un schéma pour construire un convertisseur DC/AC. Je conçois que ce soit compliqué de réaliser une belle sinusoïde avec 230V efficace qui soit appréciée des divers appareils électriques, mais je n'ai pas besoin d'une belle sinusoïde.

t'as plus qu'à sortir la régle à calcul , et à développer ton projet à ton idée...

[annjy]

t'as plus qu'à sortir la régle à calcul , et à développer ton projet à ton idée...

là, tu risques la question:

"c'est quoi une règle à calcul?"

JY

[annjy]

Re,

Maintenant, je pose une question (bête?)

Quelle application peut utiliser 3000V avec une puissance de 1 KW?

pas un téléviseur....
pas une machine à laver.....
pas un magnétoscope.......
pas un autoradio (même ceux qui font BOUM BOUM)
pas une guitare électrique..........

Je sèche!

JY

[DAUDET78]

là, tu risques la question: "c'est quoi une règle à calcul?"

Bon, je vois que personne ne sait ce que c'est .....un début de piste !

[annjy]

A mon avis une Graphoplex electric log log.
JY

[Jack]

Où met-on les piles?

[DAUDET78]

En #7 on en était à la bobine d'allumage

J'ai de grande curiosités concernant la bobine de Ruhmkorff.

Quelle application peut utiliser 3000V avec une puissance de 1 KW?

Ce n'est pas le convertisseur qui l'intéresse .... mais faire des arcs électriques jolis et dangereux !

[f6bes]

Re,

Maintenant, je pose une question (bête?)

Quelle application peut utiliser 3000V avec une puissance de 1 KW?

pas un téléviseur....
pas une machine à laver.....
pas un magnétoscope.......
pas un autoradio (même ceux qui font BOUM BOUM)
pas une guitare électrique..........

Je sèche!

Bjr à toi,
Ben ..........................2 xQB3-300 en paralléles !
(J'y cogite )
A+

[Tropique]

Si, comme je crois le comprendre, tu insistes pour tenter de le réaliser, tu vas rencontrer sur ta route la modération du forum, qui, pour des raisons évidentes de sécurité, ne permettra pas de débattre d'un sujet dangereux pour l'expérimentateur qui va, sans connaissances spécifiques (ton aveu en #1) s'aventurer dans une réalisation expérimentale, ou l'utilisateur si ce n'est pas le même.

Le sort habituel d'une telle discussion, si elle devient trop concrète, et donc réalisable par des gens peu scrupuleux ou simplement inconscients, c'est la fermeture ou la suppression.

Voilà, tu es à présent prévenu, et moi, je suis abonné à la discussion pour "appuyer sur le bouton" si cela devient nécessaire.

Il ne faut pas trop s'inquiéter, il y a un mécanisme inhérent de sécurité: si quelqu'un d'inexpérimenté tente de réaliser ce genre de choses, même avec des instructions valables et détaillées, il va se transformer en fondeur de silicium du dimanche. Il s'arrêtera de lui-même lorsque le montant de l'addition dépassera son seuil de tolérance.
Et s'il est vraiment très motivé, il n'y a pas grand chose à faire non plus, il finira par se tourner vers des solutions commerciales, onduleur ou autre.
Mais c'est clairement une perte de temps de tenter de faire avancer un projet qui va clairement droit dans le mur, donc pour ma part je ne participerai pas.

[obbyone]

Bonjour,

Avant tout je voudrai remercier ceux qui m'ont répondu et donné des informations dans un état d'esprit respectueux.

Hum! Le forum que tu as choisi pour poser ta question, est fréquenté par des intervenants qui n'aiment pas discuter pour ne rien dire, ...

Les discutions qui ont eu lieu après ton intervention n'ont malheureusement pas toutes confirmé tes dire. C'est vrai que pour l'intelligencia des électroniciens des qu'on parle d'unité autres que le milli, le micro ou le pico, on frise l'excommunication. Ce que vous n'allez sans doute pas tarder à faire à mon encontre.
C'est pas parce que je sais faire du trinitrotoluène (TNT) que je vais en mettre dans toutes les cages d'escalier, pour rigoler. Je sais qu'il est facile de se procurer de la cigue, c'est pas pour ça que, MOI, je vais en mettre dans tous les verres qui passent à ma portée (en parlant du café du commerce).
Les discutions qui ont suivi ton intervention on plutôt fait penser à une discussion de cours de récréation plutôt que d'un comptoir du café du commerce. A force de vouloir être trop sérieux, on fini par se relâcher dès que c'est manifestement possible et manifestement sans danger... C'est humain.
Je voudrai quand même préciser que malgré ma présentation de débutant, j'ai déjà démonté et réparé dans les règles de sécurité une bonne dizaine de fours micro-onde. Et je sais qu'il ne suffit pas de débrancher un micro-onde pour être en sécurité.
Je voudrai préciser également à celui qui riait tout à l'heure que lorsqu'il met la patte dans son four micro-onde pour faire chauffer le café le matin, il approche sa main d'un transformateur de 2000VAC 1000W et surtout d'un magnétron alimenté par un courant de 5657VDC (et oui c'est du courant continu) et avec un seul étage doubleur (condensateur/diode) on est pas loin des 1000W et pour certain fours on doit même les dépasser.
A ceux-là, je dirai de ne pas hésiter, maintenant qu'ils sont au "courant", et de mettre en place une procédure de sécurité le matin à base de gants mappa et bottes hutchinson.

Je parlais de valeurs que je sais déjà obtenir à base d'éléments de fours micro-onde bien agencés pour être utilisés au delà de la demi-heure sans échauffement éxagéré. Je voulais juste savoir s'il était possible de les obtenir d'une manière plus réduite en encombrement, en poids, en complexité.

Ah et puis je suggère une modification du titre de la rubrique "Electronique" du forum. Je cite :"Électronique générale, électronique particulière, posez vos questions, débutants ou confirmés, elle y trouvera une réponse." Je suggère donc d'enlever le mot débutant ou alors de supprimer la conjonction "ou" vous resterez entre confirmés ou entre "débutants confirmés" au besoin.

J'ai tenté de supprimer mon profil pour vous laisser entre vous, mais je n'ai pas trouvé la porte de sortie. C'est l'hotel California ici ! Alors les modérateurs (avec piles ou sur le secteur) n'hésitez pas à vous détendre un peu en supprimant mon profil. Ca vous fera du bien, et moi ça me fera pas de mal.

Cordialement,

Obbyone

.

[gienas]

Bonjour obbyone et tout le groupe

Je vois que tu n'as pas correctement saisi le sens de mon intervention, aussi, je crois devoir apporter quelques précisions.

... C'est pas parce que je sais faire du trinitrotoluène (TNT) que je vais en mettre dans toutes les cages d'escalier, pour rigoler. Je sais qu'il est facile de se procurer de la cigue, c'est pas pour ça que, MOI, je vais en mettre dans tous les verres qui passent à ma portée ...

Je n'ai jamais rien prétendu de tel, c'est ton interprétation, mais pas la mienne. Il faut reprendre ce passage de mon intervention:

... Le sort habituel d'une telle discussion, si elle devient trop concrète, et donc réalisable par des gens peu scrupuleux ou simplement inconscients, c'est la fermeture ou la suppression ...

Je rappelle que le forum est public, et que, si tu facilites la tâches d'individus mal intentionnés, c'est toi, ou moi, ou nous qui risquons de succomber aux agissements de ces "simples" lecteurs de tes demandes. Si ce sont des inconscients, ils ne risqueront "que" leur vie, mais, sans le savoir, nous pourrions être responsables de leur mort. Crois-tu que ce soit admissible?

... lorsqu'il met la patte dans son four micro-onde pour faire chauffer le café le matin, il approche sa main d'un transformateur de 2000VAC 1000W et surtout d'un magnétron alimenté par un courant de 5657VDC (et oui c'est du courant continu) et avec un seul étage doubleur (condensateur/diode) on est pas loin des 1000W et pour certain fours on doit même les dépasser.
A ceux-là, je dirai de ne pas hésiter, maintenant qu'ils sont au "courant", et de mettre en place une procédure de sécurité le matin à base de gants mappa et bottes hutchinson ...

Là encore, tu tombes dans la caricature déplacée. Il n'est pas question de bricoler avec du 5657V continu sur un coin d'établi. L'équipement est conçu pour être utilisé, dans un environnement normal, et ce sans danger, à condition de respecter le mode d'emploi, et de n'apporter aucune modification à l'appareil.

Tu aurais pu aussi, citer le cas des téléviseurs cathodiques, qui comportent une THT de 25 kV, elle aussi mortelle, mais il est bien entendu anormal de mettre les mains sous le capot de protection pendant le fonctionnement.

Sur le forum de dépannage, il arrive que l'on aborde des discussions autour de la THT, avec les mises en garde nécessaires. Tant que l'objectif est de garder les équipements dans leur état d'origine, et qu'il n'est pas question de détourner les composants de leur destination normale, il n'y a pas de problème.

... Je voulais juste savoir s'il était possible de les obtenir d'une manière plus réduite en encombrement, en poids, en complexité ...

Je pense que tu auras compris, si c'était seulement de savoir, que c'est impossible, avec toutes les conditions que tu y imposes.

... J'ai tenté de supprimer mon profil pour vous laisser entre vous, mais je n'ai pas trouvé la porte de sortie ...

Ta demande peut toujours être satisfaite, mais elle n'est pas de ma compétence. Tu as, en bas de chaque page principale du forum, la liste des modérateurs, parmi lesquels tu trouveras le responsable des forums, Yoyo, qui est le seul à disposer de ce pouvoir. Tu lui adresses en MP. Personne, ici, n'est retenu contre son gré.

[f6bes]

Je voudrai préciser également à celui qui riait tout à l'heure que lorsqu'il met la patte dans son four micro-onde pour faire chauffer le café le matin, il approche sa main d'un transformateur de 2000VAC 1000W et surtout d'un magnétron alimenté par un courant de 5657VDC (et oui c'est du courant continu) et avec un seul étage doubleur (condensateur/diode) on est pas loin des 1000W et pour certain fours on doit même les dépasser.
.

Bjr à toi,
Lorque tu passes dans la rue à coté d'un transformateur EDF , c'est PIRE que cela.
Tu t'apporches de 25 000v !! et qq centaines de kW. Ca te fais qq chose ??

Evitons d'avoir des comparaisons...........vaseuse s !

Dans le micro onde lorque tu OUVRES la PORTE , tu n'es PAS à "portée" du "5657 volts DC" ni meme du Transfo !!
Pour cela il FAUT démonter l'appareil.
Ce que tu ne fais certainement pas pour insérer.............une tasse de café !!

A+