Convertisseur Ćuk

Un convertisseur Ćuk est une alimentation à découpage qui convertit une tension continue en une autre tension continue de plus faible ou plus grande valeur mais de polarité inverse.



Catégories :

Électronique de puissance - Alimentation électrique - Distribution de l'énergie électrique - Électrotechnique

Un convertisseur Ćuk est une alimentation à découpage qui convertit une tension continue en une autre tension continue de plus faible ou plus grande valeur mais de polarité inverse. Au contraire des autres types de convertisseurs, qui utilisent une inductance, un convertisseur Ćuk utilise un condensateur pour stocker de l'énergie. Le convertisseur Ćuk doit son nom à son inventeur, Slobodan Ćuk du California Institute of Technology, qui a été le premier à décrire cette topologie dans un article[1].

Orthographe : Ćuk est quelquefois orthographié, de manière incorrecte, Čuk ou Cúk. Ć et Č sont deux lettres différentes en serbe.

Convertisseur Ćuk sans isolation galvanique

Principe de fonctionnement

Fig 1 : Schéma de base d'un convertisseur Ćuk sans isolation galvanique.
Fig 2 : Les deux configurations d'un convertisseur Ćuk sans isolation galvanique suivant l'état de l'interrupteur S.
Fig 3 : Les deux configurations d'un convertisseur Ćuk sans isolation galvanique suivant l'état de l'interrupteur S. Sur cette figure, les interrupteurs ont été remplacés par un fil lorsqu'il s sont passants et retirés du schéma quand ils sont bloqués.

Un convertisseur Ćuk sans isolation galvanique est constitué de deux inductances, de deux condensateurs, d'un interrupteur (généralement un transistor) et d'une diode. Le schéma de base d'un convertisseur Ćuk est représenté figure 1.

Le condensateur C est utilisé pour transférer l'énergie entre la source de tension d'entrée (Vi) et celle de sortie (Vo). Pour cela, il est connecté alternativement à l'entrée ou à la sortie du convertisseur grâce à l'interrupteur S ainsi qu'à la diode D (voir figures 2 et 3).

Les deux inductances L1 et L2 sont utilisées pour convertir respectivement la source de tension d'entrée et la source de tension de sortie (Co) en sources de courant. En effet une bobine peut être reconnue, sur une courte période, comme une source de courant comme elle maintient ce dernier constant. Ces conversions sont nécessaires pour limiter le courant quand on relie le condensateur C à une source de tension (Vo ou Vi).

Comme les autres convertisseurs (Boost, Buck, Buck-Boost ou Flyback), le convertisseur Ćuk peut fonctionner avec une conduction continue ou discontinue en courant. Cependant, à l'inverse des autres convertisseurs, il peut aussi fonctionner avec une conduction discontinue en tension (la tension aux limites du condensateur s'annule pendant une partie du cycle de commutation).

Conduction continue

Si on considère que le convertisseur a atteint son régime permanent, la quantité d'énergie stockée dans chacun de ses composants est la même au début ainsi qu'à la fin d'un cycle de fonctionnement. Surtout, l'énergie stockée dans l'inductance est donnée par :

E=\frac{1}{2}L\cdot I_Lˆ2

En conséquence, le courant traversant l'inductance est le même au début ainsi qu'à la fin de chaque cycle de commutation. L'évolution du courant dans une inductance étant liée à la tension à ses limites :

V_L=L\frac{dI}{dt}

Cette relation nous sert à voir que la tension moyenne aux limites d'une inductance doit être nulle pour satisfaire les conditions de régime permanent.

Si on considère une chute de tension nulle aux limites de la diode et les condensateurs C et Co suffisamment grands pour garder leurs tensions constantes, l'évolution de la tension aux limites des inductances devient :

Le convertisseur étant à l'état passant de t = 0 à t = αT (α étant le rapport cyclique) puis à l'état bloqué de t = αT à t = T. Les valeurs moyennes de VL1 et VL2 s'écrivent :

\bar V_{L1}=\alpha \cdot V_i +\left(1-\alpha\right)\cdot\left(V_i-V_C\right) =\left(V_i+(1-\alpha)\cdot V_C\right)

\bar V_{L2}=\alpha \left(V_o-V_C\right) + \left(1-\alpha\right)\cdot V_o=\left(V_o - \alpha\cdot V_C\right)

Comme les deux tensions sont nulles pour satisfaire les conditions de régime permanent, on peut en déduire en utilisant la seconde équation :

V_C=\frac{V_o}{\alpha}

En remplaçant VC dans l'équation de \bar V_{L1} par son expression, on obtient :

\bar V_{L1}=\left(V_i+(1-\alpha)\cdot \frac{V_o}{\alpha}\right)=0

Ce qui peut se réécrire de la façon suivante :

\frac{V_o}{V_i}=-\frac{\alpha}{1-\alpha}

On s'aperçoit que cette expression est la même que celle obtenue pour le convertisseur Buck-Boost.

Conduction discontinue

En tension

En courant

Références

  1. R. D. Middlebrook and S. M. Ćuk, A General Unified Approach to Modelling Switching Converter Power Stages, Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1976 Record

Voir aussi

Recherche sur Google Images :



"Lien : SECU-Elektor.jpg"

L'image ci-contre est extraite du site thierry-lequeu.fr

Il est possible que cette image soit réduite par rapport à l'originale. Elle est peut-être protégée par des droits d'auteur.

Voir l'image en taille réelle (1254 x 1848 - 667 ko - jpg)

Refaire la recherche sur Google Images

Recherche sur Amazone (livres) :



Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_%C4%86uk.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu