Convertisseur boost

[Mani8]

Bonjour,

En ce moment j'étudie le convertisseur boost (DC/DC) mais j'ai un peu de mal à comprendre comment la tension de sortie peut être constante (avec l'alimentation et le rapport cyclique maintenus constants eux aussi).
En regardant le circuit, j'ai l'impression que quand l'interrupteur est ouvert le courant Io qui traverse la charge est celui de l'inducteur (qui n'est donc pas constant) tandis que lorsque l'interrupteur est fermé il me semble que Io devrait valoir 0. Or si on place une charge résistive aux bornes de sortie, d'après la loi d'Ohm il faut que Io soit constant pour que Vo le soit aussi.
Du coup je suis un peu perdu, serait-ce le condensateur qui se déchargerait pendant la phase OFF du cycle avec une constante RC si élevée que le courant semblerait continu et égal à celui de l'état ON ? Mais dans ce cas qu'en est-il du courant Io(ON) ? Le condensateur "capte"-t-il également une partie du courant de l'inducteur pour se recharger au début de la phase ON puis de moins en moins à mesure qu'il se recharge de sorte que le courant de sortie semble là aussi constant ?

Voilà, j'espère avoir été suffisamment compréhensible et vous remercie d'avance pour votre aide.

boostbasicschematic1.png
smps-boost-switching-regulator-concept-03.gif
-----

[penthode]

"constant" c'est une vue de l'esprit , sur une résistance, OK

mais en charge réelle (donc variable) , il faudra un asservissement

[Antoane]

Bonjour,

En ce moment j'étudie le convertisseur boost (DC/DC) mais j'ai un peu de mal à comprendre comment la tension de sortie peut être constante (avec l'alimentation et le rapport cyclique maintenus constants eux aussi).
En regardant le circuit, j'ai l'impression que quand l'interrupteur est ouvert le courant Io qui traverse la charge est celui de l'inducteur (qui n'est donc pas constant) tandis que lorsque l'interrupteur est fermé il me semble que Io devrait valoir 0.

C'est bien le condensateur qui lisse la tension de sortie :
- lorsque le switch est passant, le condensateur se décharge (un peu) dans la résistance de sortie ;
- lorsque le switch est bloquant, la bobine recharge (un peu) le condensateur et alimente la résistance de sortie.
Au cours de chaque cycle, le condensateur se décharge et se recharge, la tension en fin de cycle étant la même que celle en début de cycle.

Autre façon de voir les choses :
- lorsque le switch est passant, on stocke de l'énergie dans la bobine et on délivre un peu de celle stockée dans le condensateur à la résistance de sortie;
- lorsque le switch est bloqué, on transfert l'énergie stockée dans la bobine pour partie dans le condensateur et pour partie dans la résistance de sortie.

Autre façon de voir les choses : on peut modéliser la diode et ce qui est à sa gauche par une source de courant carré (en fait c'est pas vraiment carré mais trapézoïdal, mais c'est un détail) valant le courant circulant dans la diode (http://forums.futura-sciences.com/at...concept-03.gif). Cette source débite dans la capa de sortie et la résistance de sortie. Si la fréquence de coupure du RC parallèle ainsi réalisé est suffisament faible par rapport à la fréquence du signal carré, la tension de sortie restera quasi-constante.

Autre façon de voir les choses : on peut modéliser la diode et ce qui est à sa gauche par une source de courant carré débitant dans la capa de sortie et la résistance de sortie. On peut ensuite remplacer la résistance de sortie et la source de couarnt carré par leur équivalent de Thévenin : source de tension en série avec une résistance. Tu te retrouves donc avec une source de tension carré débitant sur un filtre RC classique, avec la tension de sortie du filtre égale à la tension de sortie du Boost. Si la fréquence de coupure du filtre RC ainsi réalisé est suffisamment faible par rapport à la fréquence du signal carré, la tension de sortie restera quasi-constante.

[Mani8]

@penthode
Ok, tout d'abord merci pour votre réponse.
Donc en application réelle le convertisseur ne fournira pas de voltage constant en sortie à moins d'être contrôlé en boucle fermée.
Mais mon interrogation porte sur le fonctionnement même du convertisseur, je ne vois simplement pas comment le courant de sortie peut être constant alors que l'interrupteur est périodiquement allumé et éteint, et ce indépendamment du rapport cyclique.
Globalement je m'attends à ce que la tension de sortie ait la forme d'une onde carrée ce qui n'est clairement pas le cas et j'aimerais savoir par quel phénomène celle-ci est-elle maintenue plus ou moins constante. J'ai émis quelques hypothèses concernant le condensateur mais je ne suis sûr de rien...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mani8]

@Antoane
Merci beaucoup pour votre réponse très claire. Je comprends mieux mon cours grâce à vous

[penthode]

la toile est une mine de renseignements !

https://www.youtube.com/watch?v=m1r4Kv4njwM

[Antoane]

la toile est une mine de renseignements !

https://www.youtube.com/watch?v=m1r4Kv4njwM

Encore faut-il savoir faire le tri
En occurrence, Vout est montré comme discontinue et décroissante pendant la phase où l'interrupteur est bloqué - ce qui est faux.

[penthode]

bien sur qu'elle décroit d'un delta....

la résistance décharge le condo , si je ne m'abuse

ajout VU !: au temps pour moi ..... bon ben on trouvera une autre anim

[Chtulhu]

Bonjour,

cette vision de la conversion d'énergie à fait long feu, aujourd'hui elle n'est plus très pertinente, même si elle demeure juste dans le principe et encore fort répandue dans les écoles ayant depuis longtemps abandonnés la culture analogique des choses.
Une conversion DC/DC moderne exploite une information de type courant et non plus de type tension, comme autrefois, comme élément de régulation principal.
Le soucis d'avoir de la robustesse avec la meilleure efficacité est passée par là.

Si on reste néanmoins sur ce schéma théorique de base, ce qu'il faut bien comprendre c'est ce qui se passe entre la self et le condensateur de sortie.
Tout repose sur un transfert d'énergie entre l'entrée et la sortie, soit entre 2 éléments de stockage réactifs L et C.
Les interrupteurs permettant de régler les différents temps de chargement et déchargement pour satisfaire un minimum de régulation.
D'un point de vue pratique il faut s'intéresser au mode continu et discontinu critique au niveau du courant de bobine, car la finalité d'une telle étude est de bien comprendre ce qu'il faut obtenir en terme de dimensionnement des composants avec in fine le meilleur coût pour produire, donc avec un rapport optimum entre efficacité et prix.
Dit autrement, il faudrait savoir à quel niveau d'étude vous êtes avant d'aborder des choses qui peuvent devenir rapidement complexe et à mon avis hors sujet d'un forum.
Car évoquer le principe général n'a que peu d'intérêt si déjà on ne sait pas ce qu'est une inductance et un condensateur.... sans parler de bien connaitre la théorie du signal.
Cet apprentissage ne peut se faire qu'en vis à vis devant un tableau noir (ou blanc de nos jours) et tant qu'à faire avec une vision moderne plutôt que dépassée.
C'est ce qui pêche aujourd'hui dans un enseignement qui n'a pas su évoluer avec son époque.
Apprendre la théorie est indispensable mais à condition de ne pas perdre de vue le concret et les évolutions (immenses) accomplies depuis 50 ans (âge de ce modèle scolaire théorique) et de faire de ce modèle simpliste une généralité actuelle.

[Antoane]

Bonjour,

Je me permets juste de repréciser si c'était pas clair :
les phrases :

Une conversion DC/DC moderne exploite une information de type courant et non plus de type tension, comme autrefois, comme élément de régulation principal.
Le soucis d'avoir de la robustesse avec la meilleure efficacité est passée par là.

Traitent de la technique de régulation, i.e. de l'asservissement -- finalement assez indépendamment du principe de fonctionnement électrique de la structure.

[Chtulhu]

Sans doute, mais essayez de faire un boost non régulé