Diode en Redressement Simple
Comprendre l’Analyse d’une Diode en Redressement Simple
Dans un projet de conception électronique, vous êtes chargé de déterminer les caractéristiques appropriées d’une diode pour une application spécifique. L’application en question est un redresseur simple pour convertir une tension alternative (AC) en tension continue (DC) pour un petit dispositif électronique.
Données Fournies
- La tension d’entrée AC est une sinusoïde avec une amplitude maximale de 12V (c’est-à-dire que la tension varie de -12V à +12V).
- La fréquence de la tension AC est de 50 Hz.
- La charge connectée au circuit a une résistance de 1kΩ.
- La chute de tension directe (forward voltage drop) de la diode est de 0.7V.
Questions
1. Courbe Caractéristique de la Diode : Dessinez la courbe caractéristique idéale de la diode dans ce circuit, en montrant la tension à ses bornes en fonction du temps.
2. Tension de Sortie : Calculez la tension de sortie (DC) après la diode. Assumez que la diode est idéale (à part la chute de tension de 0.7V) et ne tient pas compte de la période de non-conduction.
3. Puissance Consommée : Calculez la puissance consommée par la charge.
4. Choix de la Diode : Quel type de diode recommanderiez-vous pour cette application (par exemple, diode au silicium, diode Schottky, etc.) et pourquoi ?
Correction : Diode en Redressement Simple
1. Courbe Caractéristique de la Diode
Dans un redressement simple (demi-onde), la diode ne conduit que lorsque la tension d’entrée est positive et supérieure à la chute de tension (0,7 V dans ce cas). La tension d’entrée alternative est une sinusoïde donnée par
\[ V_{in}(t) = V_m \times \sin(2\pi f t) \]
avec :
Calcul et Formule :
Représentation Graphique :
\[ V_{out,max} = 12\,V - 0,7\,V \] \[ V_{out,max} = 11,3\,V \]
On pourrait esquisser une courbe où la partie négative (et les valeurs proches de zéro lorsqu’elles sont inférieures à 0,7 V) sont remplacées par une zone nulle ou non conduite.
2. Tension de Sortie (DC)
L'exercice demande de calculer la tension de sortie après redressement en supposant une diode idéale (à part la chute de tension de 0,7 V) et sans tenir compte de la période non conduite (c’est-à-dire que nous ne faisons pas la moyenne sur la période complète, mais nous considérons la tension immédiate sur la charge lorsqu’elle conduit).
Calcul et Formule :
Tension de sortie maximale :
\[ V_{out, max} = V_m - V_D \] \[ V_{out, max} = 12\,V - 0,7\,V \] \[ V_{out, max} = 11,3\,V \]
Ainsi, lorsque la diode conduit, la tension aux bornes de la charge atteint jusqu’à 11,3 V.
3. Puissance Consommée par la Charge
La charge est modélisée par une résistance de \( R = 1\,k\Omega \). Pour déterminer la puissance dissipée sur cette résistance, nous utilisons la loi d’Ohm et la formule de la puissance.
Calcul et Formule :
1. Courant traversant la charge :
Lorsque la diode est en conduction et la tension est de 11,3 V, le courant est :
\[ I = \frac{V_{out}}{R} \]
2. Substitution des valeurs :
\[ I = \frac{11,3\,V}{1000\,\Omega} = 0,0113\,A \quad \text{(soit 11,3 mA)} \]
3. Puissance dissipée dans la charge :
\[ P = \frac{V_{out}^2}{R} \]
4. Calcul en remplaçant :
\[ P = \frac{(11,3\,V)^2}{1000\,\Omega} \]
\[ P = \frac{127,69\,V^2}{1000\,\Omega} = 0,12769\,W \]
Ce qui peut s’arrondir à environ 0,128 W.
4. Choix de la Diode
Pour une application de redressement simple dans un petit dispositif électronique, plusieurs types de diodes peuvent être envisagés.
Les points importants à considérer sont :
Dans un cas où l’on veut maximiser la tension de sortie et réduire les pertes, la diode Schottky peut être recommandée. Toutefois, pour des applications standards avec des courants faibles, la diode au silicium (type 1N4007) est parfaitement adaptée.
Choix Recommandé :
Pour cette application de redressement simple :
Analyse d’une Diode en Redressement Simple
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