Choisir une inductance (Filtre LC) pour une alimentation linéaire.

[omega7130]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet scolaire , je dois réaliser une alimentation 5V 1A DC.
Pour ce faire , j'ai réalisé le classique : Transformateur -> Redresseur -> Filtre LC -> Régulateur. (alimentation linéaire)

Mais je suis bloqué à l'étape du filtre, je m'explique :

Pour trouver C, je dois fixer la valeur de L.
Je suis allé sur farnell afin de trouver une bobine mais j'ai un doute...

Dans la fiche technique , on me précise le courant moyen/courant efficace/courant de saturation mais pas le courant de pointe.
D'après ma simulation, la bobine reçois des pointes de courant d'environ 5A toutes les 10ms. (voir photo ci-joint)

En sachant que le courant moyen qui traverse ma bobine est de 1A, c'est bon si je prend une inductance de 1mL 1A DC sur farnell ?
ou est-ce que je dois prendre une inductance ayant un courant de saturation inférieure à 5A ? une inductance de 330µL par exemple ?

Dans l'attente de vous lire, je vous souhaite une excellente journée.
Bien à vous,
-----

[invite03481543]

Mais je suis bloqué à l'étape du filtre, je m'explique :
Pour trouver C, je dois fixer la valeur de L.

Bonjour,

dans un filtre LC il faut commencer par calculer l'inductance critique ou minimale permettant le passage d'un courant de charge continu, donc ne présentant aucune interruption.
En pratique L doit avoir une valeur supérieure à cette valeur critique.
Pour un redresseur double alternance,le courant dans l'inductance comprend une composante continue qui vaut:

Imoy=Emoy/Rc avec Rc qui correspond à la résistance de charge branchée sur le filtre.

Sur cette composante continue existe une composante alternative sinusoidale qui a pour valeur crête (ou pic):

I(pic)=4*Emax/(3*pi*Z) avec Z le module de l'impédance du groupement ZC+ZL



Pour obtenir un bon filtrage il faut que XL>>XC et XC<<Rc

Ainsi Z=XL=2*w*L

Soit Imax=4*Emax/(3*pi*2*w*L)

De ça pour obtenir un courant de charge toujours positif et sans interruption la valeur moyenne doit dépasser ou à minima être égale à la valeur de crête de courant inférieure:

2*Emax/(pi*Rc) > 4*Emax/(6*pi*w*L) soit L(critique)>Rc/(3*w)

A 50Hz tu auras donc L>Rc/942 qui est une forme simplifiée plus simple à retenir.
Si je reprends ton cas avec 8V et 1A ça donne Rc=8 ohms et L>8.5mH

[invite03481543]

Pour la composante alternative ton filtre LC forme un diviseur de tension, pour obtenir un filtrage efficace la réactance de la bobine (XL=2*pi*w) doit être beaucoup plus élevée que celle du condensateur (XC=1/(2*pi*w)) et dans ce cas si XL>>XC le courant sinusoidale de la composante alternative qui traverse la bobine est essentiellement déterminé par sa seule réactance.
Le courant efficace vaut:

[omega7130]

Bonjour,

Je vous remercie pour votre réponse.

En effet, si je reprend vos calculs , j'obtient une valeur de ~10mL.
Si je l'associe avec un condensateur de 2200µF, j'obtient un taux d'ondulation de l'ordre de 1,5V.

Jusqu'ici tout va bien, mais je retombe sur ma question de départ.
Faut-il tenir compte des pointes de courant lors du choix d'une inductance ou seulement du courant moyen ?
Le courant moyen renseigné dans la fiche technique doit être plus grand que le courant de pointe qui traverse la bobine ?

Le courant qui traverse la bobine oscille entre 0 et 2A, c'est beaucoup mieux =) (simulation ci-joint)
Par contre, je ne sais pas comment choisir le composant sur farnell.

Sur farnell, les inductances de 10mH sont conçue pour laisser passer un courant DC de 600mA max.
En sachant que le courant DC est de 1A et que les pointes sont de 2A , comment est-ce que je peut faire ?

Je vous remercie pour votre aide.
Bien à vous,

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite03481543]

Donc pour répondre complètement à ta question il te faut une inductance L>8.5mH et ayant un courant de saturation Isat>Emax/50 [Isat=4*Emax/(6*pi*w*L)] comme tu ne donnes pas la tension Emax on ne peut calculer aucun courant...

[invite03481543]

Faut-il tenir compte des pointes de courant lors du choix d'une inductance ou seulement du courant moyen ?

Bien sur il ne faut pas s'approcher du courant max sans quoi l'inductance va saturer et sa valeur va chuter.
Donc son courant de saturation doit être supérieur au courant max auquel elle sera exposée.

[invite03481543]

En effet, si je reprend vos calculs , j'obtient une valeur de ~10mL.
Si je l'associe avec un condensateur de 2200µF, j'obtient un taux d'ondulation de l'ordre de 1,5V.

Votre taux d'ondulation sera de 0.5%

[omega7130]

Encore merci pour votre aide.

"comme tu ne donnes pas la tension Emax on ne peut calculer aucun courant..."

Si si , on peut la voir sur l'impression écran , 16V crête.
Mais on à pas besoin de calculer le courant car je vous ai donné une impression écran du courant qui traverse l'inductance. (oscille de 0 à 2A)

"Votre taux d'ondulation sera de 0.5%"

0.5% de 8,5V = 0,42V et ce n'est pas le cas , la simulation donne ~1,5V (je ne comprend pas ?)

"Bien sur il ne faut pas s'approcher du courant max sans quoi l'inductance va saturer et sa valeur va chuter."

Merci beaucoup, par contre il y'a un paradoxe.
Une bobine de 8,5mL qui à un courant de saturation de 2A est introuvable. (voir tableau ci-joint)

Les valeurs qu'on calcul en théorie ne semble pas applicable en pratique.... pourquoi ?

Si on monte ou descend la valeur de l'inductance , le courant de crête augmente ou baisse , mais il sera toujours plus grand que
le courant de saturation présent dans les fiches technique..

Je ne comprend pas , je suis perdu ^^

[DAT44]

Bonjour,
cela dépend de ce que tu attend de ton inductance ...

Si tu compte obtenir un lisage du courant de crête après le redresseur, il faudra prendre une valeur énorme et tu vas obtenir une self qui aura un volume encore plus gros que le transformateur qui l’alimente

Dans la pratique (a part de très vieux montage) , on ne place pratiquement jamais de self en sortie d'un transformateur (50HZ, sur une alimentation a découpage c'est différent), qui s’apparente déjà a une self, a la limite on peux en mettre en entré sur le filtre anti parasite du secteur ...

[invite03481543]

Encore merci pour votre aide.

"comme tu ne donnes pas la tension Emax on ne peut calculer aucun courant..."

Si si , on peut la voir sur l'impression écran , 16V crête.

En effet je n'avais pas vu.
Vous avez cette inductance par exemple:
https://www.mouser.fr/ProductDetail/...FKmkvA3YKuw%3D
Donc si Emax=16V => Emoy=2*16/pi - Imoy*Rb avec Rb la résistance du fil de la bobine, avec la référence que je vous ai indiqué sa résistance vaut Rb=2.76ohms
=>Emoy=7.43V et le taux d'ondulation vaut t(ond)=E(eff)/Emoy=11.31/7.43=1.52V
On trouve bien le même résultat, encore heureux

"Votre taux d'ondulation sera de 0.5%"

Il y a une erreur dans mon post, c'est en fait 5.4% qu'il faut lire

[invite03481543]

Bonjour,
cela dépend de ce que tu attend de ton inductance ...

Si tu compte obtenir un lisage du courant de crête après le redresseur, il faudra prendre une valeur énorme et tu vas obtenir une self qui aura un volume encore plus gros que le transformateur qui l’alimente

Non, pas si grosse que ça comme le montre cet exemple ci.
Le filtrage LC présente une très bonne régulation de tension pour des courants de charge supérieurs à la valeur minimale,la valeur critique.
Il permet surtout d'éliminer les surintensités dans le pont de diodes lors des mises en fonction de l'alim et améliore nettement le taux d'utilisation du transformateur.
Son point faible est surtout le coût de l'inductance et son encombrement quand les courants augmentent, et là effectivement tu as raison.

[invite03481543]

Merci beaucoup, par contre il y'a un paradoxe.
Une bobine de 8,5mL qui à un courant de saturation de 2A est introuvable. (voir tableau ci-joint)

Il faut bien voir que dans l'industrie nous faisons bobiner les éléments inductifs calculés, il y a trop de cas spécifiques pour avoir toutes la gamme sur étagère comme pour les résistances.

Les valeurs qu'on calcul en théorie ne semble pas applicable en pratique.... pourquoi ?

Si si toujours, l'électronique est une science exacte

[omega7130]

Merci beaucoup pour toutes vos réponses.

[invite03481543]

=>Emoy=7.43V et le taux d'ondulation vaut t(ond)=E(eff)/Emoy=11.31/7.43=1.52V

Décidément il faut que je me relise mieux, il faut lire:
=>Emoy=7.43V et le taux d'ondulation vaut t(ond)=E(eff)/Emoy=11.31/7.43=1.52%

Emoy=7.43V et la tension efficace d'ondulation vaut Veff(ond)=3.5*XC/XL=1.6V

avec

[invite03481543]

Merci beaucoup pour toutes vos réponses.

Je t'en prie, pas si souvent que quelqu'un s'intéresse au filtrage LC, bien plus efficace que le filtrage capacitif qui présente une stabilisation médiocre et des surcourants qui oblige à surdimensionner le pont de diodes.
Le filtrage LC est à privilégier pour les forts courants, même si comme le disait DAT44 la bobine devient vite encombrante, ce qui reste son principal inconvénient.

[f6bes]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet scolaire , je dois réaliser une alimentation 5V 1A DC.
Pour ce faire , j'ai réalisé le classique : Transformateur -> Redresseur -> Filtre LC -> Régulateur. (alimentation linéaire)

Mais je suis bloqué à l'étape du filtre, je m'explique :

Pour trouver C, je dois fixer la valeur de L.
Je suis allé sur farnell afin de trouver une bobine mais j'ai un doute...

Dans la fiche technique , on me précise le courant moyen/courant efficace/courant de saturation mais pas le courant de pointe.
D'après ma simulation, la bobine reçois des pointes de courant d'environ 5A toutes les 10ms. (voir photo ci-joint)

En sachant que le courant moyen qui traverse ma bobine est de 1A, c'est bon si je prend une inductance de 1mL 1A DC sur farnell ?
ou est-ce que je dois prendre une inductance ayant un courant de saturation inférieure à 5A ? une inductance de 330µL par exemple ?

Dans l'attente de vous lire, je vous souhaite une excellente journée.
Bien à vous,

Bjr à toi, J'arrive un peu aprés la bataille, MAIS es ce qu'on te demande OBLIGATOIREMENT de mettre une inductance ?
Reste à savoir si tu as un taux d'ondulation IMPOSE ?
Dans la majorité des cas ,dans ce genre d'alimentation il n'y a PAS de self de filtrage.
Un simple condo est généralement suffisant.
Mais bon si c'est ditactique, ça se comprend !
Bonne journée

[omega7130]

Bonjour,

Non , je ne suis pas obligé de le faire.
J'ai lu dans un livre que c'était conseillé afin de réduire :

- La taille du condensateur
- Les courants de pointes
- Réduire la différence de tension aux bornes du régulateur et ainsi réduire les pertes et la taille du dissipateur.

Mais bon, quand je vois la taille, le prix et les frais de port ...
Je me demande si c'est une bonne idée que ça.

J'ai une autre question concernant le choix du transformateur.
Comment est-ce que je le choisis ?

Je dois le choisir en fonction de la tension du secondaire et de la puissance apparente mais :

- Je ne sais pas si je dois prendre une puissance égal à la puissance moyenne ou égal à la puissance crête consommé par le montage.
- La tension du secondaire est fonction du courant mais il n'y à pas de courbe dans les fiches techniques .. comment savoir si la tension du secondaire en charge sera bien égal à la valeur donnée ?

[f6bes]

Bsr à toi, Comme on ne sait pas ce qui doit etre alimenter, difficile de dire si il y aura une puissance
moyenne , ou une puissante ( créte) en permanence.
Si il y a une puissance créte d'une fractgion de seconde ( ou trés peu) le condo se chargera de fournir
durant ce lap de temps ( dépend de la capacité du condo).
Bien sur si la consommation est TOUJOURS au maxi, faudra prendre un transfo qui fasse le job.
Réduire c'est bien, mais tout de meme s'en tenir au MINIMA nécessaire.
Faut pas pécher dans l'excés. Mais bon si c'est pour du matériel commercial , HULK t'en dira un peu plus. Faut le juste milieu
entre la sérénité du montage et les couts de fabrication. Les chinois font pas cher...mais d'une durée de !
On n e peut tout avoir.

Bonne soirée

[DAT44]

Bonjour,
pour le choix du transformateur, pour le courant, il faut qu'il supporte au minimum le courant de sortie de l'alimentation (ici 1A) que multiplie racine de deux (1,414), ici, il faut que le courant de sortie minimum du transformateur soit de 1,414 ampère.

Pour la tension, il faut considéré la tension minimum que fournis le réseau, le coefficient de transformation du transformateur (rapport entre la tension d'entré nominal du transformateur et ça tension de sortie nominal), les pertes du transformateur , la chute de tension du au pont de diodes , la variation de tension au borne du condensateur de filtrage(ronflette), la chute de tension minimum dans le régulateur de tension(drop-out), et enfin la tension de sortie de l'alim.

[omega7130]

Bonsoir,

Je vous remercie pour vos réponses.

La charge est un régulateur de tension 5V qui doit fournir 1A DC.
Mon filtre capacitif provoque des pointes de courant et donc des pointes de puissance.

La tension de crête minimum au secondaire en charge doit être de 11v.

Voici un Screenshot de ma simulation, avec la charge résistive de 1A, le régulateur et le pont :
Pertes moyenne dans le pont = 4 * Vdiode * (Idiode(moyen) / 2) = 1,4W
Pertes dans le régulateur = 3,5W
Puissance délivrée à la charge = 5W
Puissance délivrée par le transformateur (en moyenne) = 10 VA + une marge de 20% = 12VA minimum


J'ai donc besoin d'un transformateur qui pourra délivrer une tension de 11V lorsque celui-ci sera en charge.
La puissance n'étant pas constante, celui-ci doit fournir des pics de puissance de 70VA ...

En résumé :
Tension délivrée par le transformateur : 11V Crête
Courant de pointe dans le filtre : 8A
Puissance moyenne délivrée par le transformateur : 12VA
Puissance crête délivrée par le transformateur : 70VA

Je dois choisir un transformateur de 12VA ou un transformateur de 70VA ?
70VA c'est énorme et sa n'existe pas en 11v crête.

12VA semble plus réaliste mais si j'ai une pointe de courant , je risque d'avoir une chute de tension non ?

[f6bes]

Bjr à toi,
Un régulateur n'est pas une charge en lui meme !
La charge c'est ce qu'alimente le régulateur ! ( R1 dans ton cas=....inconnue!)
Bis répétitas : une pointe de courant: d'un diziéme de seconde ou de 10 secondes !
Le condo est là pour suppléer au pointes demandées ( dans ses limites)
Psuissance créte n'a guére de signification , SI on ne connait pas la ...durée !

Les radars ont des puissances moyennes faibles, mais des puissances crétes ENORMES durant
la durée des pluses.
Faut pas tout mélanger : puissance moyenne et puissance créte ( sans donner les indications de DUREE).
On table généralement sur 1000 uF pour 1 A .
Attention toutefois a la capacité du condo de filtrage. TROP élevée cela peut détruire le pont de diode.
Au démarrage un condo est un court circuit. Un court circuit PROLONGE sur un pont....il finit par ne pas aimer.
Bonne journée

[f6bes]

Remoi, R1 n'est pas...inconnu. Tu indiques 5 R (je suppose 5 ohms).
Avoir 8 volts en entrée du 7805 est largement suffisant pour ne s'en servir que de 5!
Pas la peine d'avoir 11 ou 12 volts. Tu fais chauffer INUTILEMENT le 7805.
Bonne journée

[omega7130]

"Bjr à toi,
Un régulateur n'est pas une charge en lui meme !
La charge c'est ce qu'alimente le régulateur ! ( R1 dans ton cas=....inconnue!)"

Bonjour,

La charge est présente sur le schéma.

Bis répétitas : une pointe de courant: d'un diziéme de seconde ou de 10 secondes !
Le condo est là pour suppléer au pointes demandées ( dans ses limites)
Psuissance créte n'a guére de signification , SI on ne connait pas la ...durée !

Les radars ont des puissances moyennes faibles, mais des puissances crétes ENORMES durant
la durée des pluses.
Faut pas tout mélanger : puissance moyenne et puissance créte ( sans donner les indications de DUREE).
On table généralement sur 1000 uF pour 1 A .
Attention toutefois a la capacité du condo de filtrage. TROP élevée cela peut détruire le pont de diode.
Au démarrage un condo est un court circuit. Un court circuit PROLONGE sur un pont....il finit par ne pas aimer.

On peut visualiser la durée , l'amplitude et la fréquence des pointes sur ce même schéma.


Peut importe les valeurs , sur l'impression écran , il y'a une courbes et sur celle-ci, on peut visualiser des pointes de puissance.

Je dois choisir un transformateur capable de fournir cette courbes, comment est-ce que je peut le choisir ?

Si je vais sur fanell, il me donne la puissance en VA mais cette puissance elle correspond à quoi ?
Si mes pointes ont une amplitude de 70VA, je dois prendre un transformateur de combien de VA en sachant que la moyenne est de 12VA ?

merci pour votre aide.

Bien à vous

[Antoane]

Bonjour,

L'unité de la capacité est le farad, et non le coulomb qui est l'unité de charge. Dans l'analogie hydrolique classique, le premier caractérise le volume du sceau, tandis que le second quantifie la quantité d'eau contenue dans le sceau.

Il est, d'une manière générale, préférable de ne pas utiliser les modèles par défaut de LTSpice qui sont simplifiés, idéalisés, et éventuellement peu représentatifs de composants discrets (car modélisant des composants intégrés). La résistance dynamique d'une diode "D" de base dans LTSpice peut être très différente de celle de la diode réelle que tu utiliserais en vrai. Il est donc préférable de choisir un "vrai" modèle de simulation pour la diode. LTSpice en intègre de nombreux dans sa bibliothèque, mais tu peux aussi récupérer un modèle sur internet et l'intégrer au circuit.
Pense aussi que dans ce circuit, les éléments parasites (impédance de fuite du transformateur, résistance du cablâge, ESR du condensateur...) vont fortement influencer l'amplitude des pics de courant. La simulation ne doit ici servir qu'à donner une idée des problèmatiques, sans chercher à les quantifier précisément.

[omega7130]

Bonjour,

Je vous remercie pour votre réponse mais cela ne répond pas à ma question.
Je vais recréer un nouveau topic ce sera plus simple.

Merci , je vous souhaite une bonne journee

[f6bes]

Remoi,
Hum , comment une résistance R1 fait elle pour générer des pulses !!
Rien dans les chéma que tu joins ne produit de pulse?
C'est pulses sortent....d'ou!!
Bonne journée

[omega7130]

Bonjour,

Car c'est une alimentation alternative, elle simule le secondaire d'un transformateur.

Pour un transformateur, la puissance affichée correspond-elle à la puissance maximum instantanée ou à la puissance moyenne ?

[DAT44]

Bonjour,

On table généralement sur 1000 uF pour 1 A .

Pour une alim a découpage en haute fréquence, Oui, mais ici on est sur un redressement double alternance 50Hz, ou obtient donc du 100Hz en sortie du pont de diode, et avec 1000µ obtient 10 volts de ronflette, ce qui est le double de la tension de sortie

[Black Jack 2]

Bonjour,

A la louche.

La tension minimum à l'entrée du LM7805 est d'environ 7 V (sinon ne règule pas correctement) (I sortie = 1 A DC)
Il y a environ 1,8 Volt de chute dans le pont de diodes.
Avec 4400 uF, l'ondulation sera d'environ 2 volts et les pointes de courant de charge du condensateur d'environ 8 A
La tension crète minimum du transfo doit donc être de 7 + 1,8 + 2 = 10,8 V ... mais au passage d'un courant crète de 8 A.
... Donc si 11 V crète à vide, c'est trop court.
Le courant efficace dans le transfo devrait être d'environ 3 A

Un transfo de 9 V (efficace) et une trentaine de VA devrait convenir.
A confirmer avec calculs plus sérieux que ceux que j'ai menés à la va-vite ci-dessus.
****
Ou alors avec un filtre plus sophistiqué incluant une inductance comme cela a été envisagé au début.
Avantage : soulage le transfo et le pont de diode et nécessite un condensateur plus petit.
Désavantage : L'inductance à réaliser ... pas négligeable surtout à 100 Hz

[DAT44]

Bonjour,

La charge est un régulateur de tension 5V qui doit fournir 1A DC.
Mon filtre capacitif provoque des pointes de courant et donc des pointes de puissance.

La tension de crête minimum au secondaire en charge doit être de 11v.

Si on considère la perte dans les diodes la ronflette sur le condensateur , le drop-out du régulateur et la tension de sortie, oui, c'est bon

Voici un Screenshot de ma simulation, avec la charge résistive de 1A, le régulateur et le pont :
Pertes moyenne dans le pont = 4 * Vdiode * (Idiode(moyen) / 2) = 1,4W
Pertes dans le régulateur = 3,5W
Puissance délivrée à la charge = 5W
Puissance délivrée par le transformateur (en moyenne) = 10 VA + une marge de 20% = 12VA minimum

oui

J'ai donc besoin d'un transformateur qui pourra délivrer une tension de 11V lorsque celui-ci sera en charge.
La puissance n'étant pas constante, celui-ci doit fournir des pics de puissance de 70VA ...

En résumé :
Tension délivrée par le transformateur : 11V Crête
Courant de pointe dans le filtre : 8A
Puissance moyenne délivrée par le transformateur : 12VA
Puissance crête délivrée par le transformateur : 70VA

Je dois choisir un transformateur de 12VA ou un transformateur de 70VA ?
70VA c'est énorme et sa n'existe pas en 11v crête.

12VA semble plus réaliste mais si j'ai une pointe de courant , je risque d'avoir une chute de tension non ?

Un transformateur peut supporté les pics de puissance furtif du a la charge du condensateur, et il contribue partiellement a leur réduction grâce a sa résistance interne, un transformateur 12VA convient, donc un 8 Vac (ou 9 Vac) 12VA.