QU’Est-Ce QU’Un Interrupteurs Avec Régulateur de Tension ?
Un régulateur avec Tension est une méthode de conversion pour les convertisseurs DC/DC utilisés comme circuits d’alimentation dans les circuits électroniques. Il s’agit principalement de la méthode de conversion employée dans les circuits électroniques pour augmenter ou diminuer la tension continue, ou même pour l’inverser vers une tension négative.
Deux types de méthodes de conversion sont utilisés dans les convertisseurs DC/DC : les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension et les régulateurs linéaires. Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension ont l’avantage d’avoir un rendement de conversion plus élevé et une consommation d’énergie plus faible que les régulateurs linéaires, et présentent donc moins de problèmes liés à la production de chaleur. Cependant, ils ont l’inconvénient de nécessiter plus d’éléments externes et d’être plus difficiles à concevoir.
Utilisations Des Interrupteurs Avec Régulateur de Tension
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension sont utilisés pour amplifier, abaisser ou inverser la tension continue fournie dans un circuit électronique jusqu’à une tension négative et fournir la tension au dispositif de manière stable. La plupart des composants semi-conducteurs utilisés dans les circuits électroniques fonctionnent sur des tensions continues.
Les régulateurs sont essentiels car la tension alternative fournie par une source d’alimentation de 100 VAC, telle qu’une alimentation domestique, doit être convertie en tension continue, puis abaissée à une tension (24 V ou 3,3 V) comprise dans la plage de fonctionnement des composants semi-conducteurs. Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension sont souvent utilisés pour augmenter le rendement de conversion des convertisseurs DC/DC et pour réduire autant que possible la consommation d’énergie.
Principe Des Interrupteurs Avec Régulateur de Tension
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension, comme leur nom l’indique, sont une méthode de conversion qui utilise des éléments de commutation pour convertir la tension en contrôlant la sortie ON/OFF. Les composants typiques d’un régulateur à découpage sont les MOSFET de puissance et les diodes à barrière Schottky en tant qu’éléments de commutation.
Des inducteurs (L) et des condensateurs (C) sont utilisés comme redresseurs de lissage, et le LC est également utilisé pour les applications de filtrage du bruit. Le principe de la réduction d’une tension d’entrée de 24 V à 5 V et de la sortie est expliqué ici à titre d’exemple.
Tout d’abord, l’élément de commutation est mis en marche lorsque l’alimentation est fournie et attend que la tension de sortie passe de 0 V à 5 V. Ensuite, lorsque la tension de sortie passe à 5 V, l’élément de commutation est mis en marche. Ensuite, lorsque la tension de sortie atteint 5 V, l’élément de commutation est désactivé afin d’éviter qu’une tension supérieure à 5 V ne soit émise. Lorsque l’élément de commutation est désactivé, la valeur de la tension chute à partir de 5 V. Lorsque la tension tombe en dessous de la valeur de tension spécifiée, l’élément de commutation est réactivé pour permettre à la tension de remonter à 5 V.
Cette opération ON/OFF de l’élément de commutation est répétée à grande vitesse, ce qui est le principe de la conversion de la tension d’entrée de 24 V en 5 V et de la sortie de la tension abaissée. Cependant, si l’élément de commutation est activé et désactivé comme décrit ci-dessus et que la tension convertie est émise telle quelle, la tension monte et descend autour de 5 V et une tension légèrement déformée est émise.
Pour éliminer cette distorsion, la tension obtenue lors de l’opération ON/OFF passe par le circuit de redressement LC décrit ci-dessus. Cela permet d’obtenir une tension continue stable avec une distorsion minimale.
Autres Informations Sur Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension
1. Sur Les Types D’Interrupteurs Avec Régulateur de Tension de Type éLévateur ET de Type Abaisseur de Tension
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension peuvent être divisés en trois types en fonction de la relation entre la tension d’entrée et la tension de sortie. Ces trois types sont : le type buck, dans lequel la tension de sortie est inférieure à la tension d’entrée ; le type boost, dans lequel la tension de sortie est supérieure à la tension d’entrée ; et le type step-up/step-down, dans lequel la relation entre la tension d’entrée et la tension de sortie peut être soit élevée, soit faible.
- Avantages du Type Abaisseur
Pertes très faibles et possibilité de régler la tension de sortie pour augmenter la différence entre la tension d’entrée et la tension de sortie. - Avantages du Type ÉLévateur
La sortie de l’alimentation à tension constante peut être portée à une tension plus élevée. Toutefois, si la tension de sortie est trop élevée par rapport à la tension d’entrée, il devient difficile de maintenir la stabilité de la rétroaction. - Avantages du Type ÉLévateur/Réducteur
Même si la tension d’entrée a une certaine amplitude, il n’y a pas de problème si elle dépasse ou est inférieure à la tension de sortie stable.
(par exemple, dans le cas d’un entraînement par batterie, etc., où une différence dans la plage de tension d’entrée est créée entre l’état déchargé et l’état complètement chargé).
2. Différence Entre Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension ET Les Régulateurs Linéaires de Tension
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension et les régulateurs linéaires diffèrent à bien des égards. Par exemple, les régulateurs linéaires ne peuvent en principe que descendre, alors que les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension peuvent descendre, monter et monter/descendre.
En outre, le rendement de conversion de puissance des Interrupteurs Avec Régulateur de Tension est généralement plus élevé que celui des régulateurs linéaires. Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension sont capables d’une puissance de sortie plus élevée, bien que la puissance de sortie dépende de la conception de la dissipation thermique.
En ce qui concerne le bruit, les régulateurs linéaires sont plus petits, alors que les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension génèrent du bruit en raison de la commutation. En outre, les régulateurs linéaires sont plus simples à concevoir et comportent moins de composants, alors que les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension sont plus complexes à concevoir et comportent plus de composants dans la plupart des cas.
Le principal avantage des Interrupteurs Avec Régulateur de Tension est leur rendement élevé. Lors de la sélection d’un régulateur, il est important de comprendre les spécifications requises ainsi que les avantages et les inconvénients.
3. Exemples D’Applications Des Interrupteurs Avec Régulateur de Tension
Applications Pour Les Smartphones
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension sont actuellement très largement utilisés dans les smartphones, profitant de leur capacité à abaisser, augmenter et diminuer la tension et de leur fonctionnement à haut rendement. Les batteries lithium-ion sont actuellement la principale source d’énergie des smartphones.
À cette valeur de tension, la tension est de 4,7 V immédiatement après la charge, mais chute à près de 3 V lorsque la décharge est terminée. Le CMOS fin est utilisé dans divers circuits intégrés des smartphones, tels que les modules BB (bande de base), RFIC et caméra, et de nombreux dispositifs semi-conducteurs sont normalisés pour fonctionner à basse tension, par exemple 1,8 V ou 1,2 V. Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension sont donc souvent utilisés dans les PMIC pour la conversion de tension d’une sortie de batterie de 4,7 V à une tension de référence de 1,2 V.
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension (convertisseurs DC-DC) sont généralement utilisés dans l’alimentation des amplificateurs de puissance RF (radiofréquence) pour la transmission radio, afin de réduire autant que possible la consommation de courant pendant la transmission. Pour améliorer à la fois la distorsion pendant la modulation et l’efficacité de l’amplificateur de puissance, une méthode appelée suivi d’enveloppe (ET) a également été mise en pratique, dans laquelle la forme d’onde de la tension d’alimentation suit l’enveloppe de la forme d’onde de modulation à grande vitesse.
Applications Automobiles
Les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension (DC-DC) sont également largement utilisés dans les applications d’alimentation automobile telles que les véhicules électriques (EV), où l’alimentation varie de plusieurs 100 V pour la batterie d’entraînement du moteur de la voiture à 12 V pour les batteries générales au plomb-acide. Les convertisseurs de tension sont utilisés.
La tendance future pour les Interrupteurs Avec Régulateur de Tension est à la réduction de la taille et à l’augmentation de l’efficacité, mais les mesures de dissipation de la chaleur pour les boîtiers IC afin de faire face à la sortie élevée (courant élevé) requise pour l’utilisation automobile et la technologie de montage pour assurer une grande fiabilité sont également extrêmement importantes.