Convertisseur "boost"

Savez-vous qu’il existe des pompes à énergie alimentés par eau? 
Egalement appelées pompes à énergie hydraulique (bélier hydraulique), ces pompes permettent d’élever une quantité d’eau à une grande hauteur en utilisant uniquement le flux de l’eau (rivière, ruisseau, lac, etc).

Ceci est très intéressant car ces pompes utilisent l’énergie cinétique de l’eau causée par la pente de la rivière (différence de hauteur) pour créer une surpression qui assure un pompage de l’eau à une hauteur largement supérieure à la hauteur initiale. Cela ressemble à de la création d’énergie gratuite et infinie ! En contrepartie le procédé n’est pas efficace à 100% – une grande partie de l’eau poursuivra sa route sans être pompée à la hauteur désirée.

Le phénomène sous-jacent est facilement observable. Lorsqu’on ferme brusquement un robinet d’une canalisation, il se produit une onde de choc audible (coup de bélier) liée à l’arrêt de l’eau en mouvement.

Nous avons donc deux étapes dans le cycle; la première consiste à accumuler de l’énergie et la seconde à la restituer pour obtenir l’effet désirée.

La vidéo ci-dessous présente une maquette didactique fonctionelle d’un bélier hydraulique. 

Volant d'inertie

Un autre dispositif qui utilise le même phénomène physique est le volant d’inertie (flywheel) capable de stocker l’énergie dans une masse en rotation – système inertiel de stockage d’énergie, pour ensuite en restituer une grande partie.

Inductance

Le dispositif élecronique équivalent à un volant est une inductance. Les inducteurs stockent l’énergie dans un champ magnétique et s’opposent à une modification du courant qui passe dans l’inducteur.

La façon dont l’inducteur s’oppose à un changement de courant qui circule en lui est de produire une tension opposée. Tentez d’arrêter soudainement le courant qui circule dans l’inducteur, par exemple en ouvrant un commutateur dans le circuit, et instantanément l’inducteur générera une tension élevée (largement supérieure à la tension d’alimentation du circuit) pour tenter de préserver le courant qui y circule.

De cette manière, l’inducteur peut être utilisé pour générer des tensions supérieures à la tension d’alimentation.

Ce  principe est utilisé avec les bougies d’allumage, par exemple, pour générer 20 000V dans la bougie, à partir d’une batterie 12V. Comme pour un volant d’inertie qui produit une force importante lorsque vous tentez de l’arrêter brusquement, une inductance générera une tension élevée si vous essayez soudainement d’arrêter le courant qui y circule.

Dispositif

Lorsque le processus est correctement contrôlé, un « Boost Converter Controller » est efficace à plus de 90%. Le composant UC1845 de Proteus fournit un bon exemple de convertisseur ‘boost’ simulable.

L1 est l’inducteur (flywheel), le transistor Q1 est le commutateur (arrêt brusque) et la diode diode D5 est la vanne anti-retour qui dirige la haute tension générée vers la sortie.

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