Le banc partagé de référence
60 Hz / 325 Vrms / self LC / 50 mA — la référence de tous les calculs.
Toutes les mesures publiées dans ce studio sont relevées sur un même banc de référence. Si vos chiffres ne tombent pas sur les nôtres, c’est soit votre montage qui parle (le cas intéressant), soit votre banc qui dérive (le cas pénible). Connaître la référence rend cette différence lisible.
- Secteur : 60 Hz / 117 Veff nominal, fenêtre de tolérance ±10 %.
- Transformateur : secondaire 325 Veff de part et d’autre du point milieu.
- Redresseur : pont silicium, chute totale d’environ 10 V (une variante à tube redresseur est également caractérisée).
- Filtre : LC à entrée self — 40 µF / 10 H / 40 µF, DCR de la self 100 Ω.
- Charge : 50 mA en nominal, balayée de 10 à 100 mA pour les essais de régulation de charge.
On obtient ainsi Vraw ≈ 440 V sur le condensateur de réservoir (entrée capacitive, proche de Vcrête), avec de l’ordre de 800 mV d’ondulation à 120 Hz sur ce rail — c’est la valeur de référence que les régulateurs doivent atténuer dans tout le cours. Chaque topologie est mesurée à partir de cette même entrée : amont identique, sorties directement comparables.
1. La tension AC instantanée atteint la valeur crête , reliée à sa valeur efficace par :
2. Après les quatre diodes, chaque alternance est redressée. La moyenne DC non filtrée vaut la moyenne de |sin(ωt)| sur une période complète :
3. Deux diodes conduisent en série par alternance ; le pont retranche donc deux fois la chute directe d’une diode :
4. Tension DC nette en sortie du pont (sans filtrage) :
5. Les deux alternances étant rabattues sur le rail positif, la fréquence d’ondulation vaut le double de celle du secteur :
Le banc utilise un CLC à entrée capacitive : le condensateur de réservoir se charge près de Vcrête, d’où Vraw ≈ 440 V — plus haut, mais au prix d’une ondulation plus forte et de pics de courant plus durs pour le transformateur. L’alternative, l’entrée self (la self d’abord, avant tout condensateur), donnerait une tension plus ferme et plate valant 0,9 × Veff,sec ≈ 280 V, mais exige Icharge ≥ un courant critique Icrit — préférable pour les amplis de puissance à fort courant. Le schéma ci-dessous illustre cette variante self.
1. En mode entrée self véritable, la self voit la pleine alternance redressée ; la tension DC en sortie vaut la moyenne du redresseur :
où V_drops cumule la chute des diodes du pont et la chute R_choke · I_charge.
2. Le mode entrée self ne tient que tant que la charge dépasse le courant critique — en deçà, le filtre bascule en entrée capacitive et V_dc remonte vers V_peak. La règle classique (secteur 60 Hz) :
Forme équivalente : I_crit [A] ≈ V_eff / (1000 · L). Conserver I_charge ≥ ~1,5 · I_crit pour la marge.
3. L’ondulation à l’entrée du LC (≈ sinusoïde redressée, fondamentale à f_ripple) est atténuée par un passe-bas du 2ᵉ ordre. La transmission crête-à-crête de l’harmonique dominant vaut :
Le facteur 12 absorbe le coefficient de Fourier de la sinusoïde redressée et la conversion eff → crête.
1. C1 se charge à la crête AC à travers le redresseur à chaque alternance, puis se décharge quasi linéairement dans la charge entre les crêtes. La DC se situe à la moitié de l’ondulation sous la crête :
2. Approximation triangle : le réservoir perd une charge Q = I_charge / f_ripple par cycle, ce qui produit une ondulation crête-à-crête sur C1 de :
3. La résistance R et C2 forment un passe-bas RC du 1ᵉʳ ordre. L’atténuation crête-à-crête à f_ripple vaut :
R cause aussi une chute DC : V_chute,R = I_charge · R — et dissipe I²·R en chaleur.
4. DC finale en charge :
Pour les constructeurs européens : il existe une variante 50 Hz / 230 V du banc. La fréquence d’ondulation y descend de 120 à 100 Hz, ce qui dégrade la réjection à filtre LC identique. Pour viser la même cible d’ondulation, il faut compenser par un C2 plus gros ou une self d’inductance plus élevée.