Convertisseur "buck" : abaisseur de tension

Les convertisseurs ‘buck’ transforment une haute tension en une tension plus faible. Par le passé, cette opération était réalisée avec un régulateur de tension linéaire (qui simplement dissipait l’excès de tension en chaleur). Les convertisseurs ‘buck’ sont nettement plus efficaces – particulièrement lorsque la différence de tension est importante.

Dans cette stituation, l’inducteur est également la star dans un circuit de convertisseur ‘buck’.

Dans l’article sur le convertisseur ‘boost’ nous avons comparé un inducteur à un volant d’inertie. Pour le convertisseur buck, ce volant n’est pas utilisé pour générer des pics de force (tension) par accélération de sa rotation puis arrêt brutal. A la place, nous allons conserver une vitesse de rotation constante en le relançant périodiquement avec la bonne quantité d’énergie. Lorsque le commutateur n’est pas à l’état ON, le courant s’écoule dans la diode ainsi il n’y a pas de brusque force d’arrêt dans l’inducteur. L’exemple Proteus ci-dessus est l’exemple le plus simple d’un tel circuit. Le switch est piloté en ON/OFF rapidement, grâce à un signal PWM haute fréquence.

Carrousel

Une autre façon d’imager cela est de penser à un lourd carrousel que l’on relance à la main pour qu’il conserve sa vitesse.

Si vous relancez le carrousel toutes les 10s, il ne tournera pas vite (selon la résistance – la charge – du système). Un relance chaque seconde le fera tourner plus rapidemeent. SI une relance de durée plus longue est appliquée chaque seconde, alors il tournera encore plus vite.

Dispositif

Le carrousel intègre une diode de roue libre située au milieu qui lui permet de tourner constamment sans encombre lorsque vous ne le poussez pas. Traduit en électronique, dans notre circuit Q1 est le switch (piloté par le PWM), L1 est l’inducteur, D1 est la diode de roue libre et R1 est la charge. Le consensateur C1 sert à lisser la tension de sortie. Lorsque le commutateur Q1 est ON, le courant parcourt le circuit alimenté par la batterie.

Lorsque Q1 est OFF, le courant continue de parcourir la charge grâce à l’énergie sotckée dans l’inducteur, avec la diode de roue libre qui complète le circuit.

Bien que ce circuit fournisse une explication simple sur la façon dont fonctionne un convertisseur buck, il ne permet pas de maintenir une tension de sortie constante lorsque la charge varie. Pour cela, un contrôleur buck est nécessaire.

Dans le circuit ci-dessus, un convertisseur buck MC34063 est utilisé pour abaisser une tension de 25V en 5V. Le transistor contrôle la tension de sortie avec des résistances de ‘feedback’ R2/R3 qui maintiennent une tension de sortie constante au niveau de la charge.

Une version de démonstration de Proteus est  nécessaire pour ouvrir le fichier .pdsprj, si vous ne possédez pas une licence du logiciel.
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