Hacheur - Définition

Le hacheur ou convertisseur continu - continu est un dispositif de l'électronique de puissance mettant en œuvre un ou plusieurs interrupteurs commandés et qui permet de modifier la valeur de la tension d'une source de tension continue avec un rendement élevé. Le découpage se fait à une fréquence très élevée ce qui a pour conséquence de créer une tension moyenne. C'est l'analogue, pour les sources de tensions continues, du transformateur utilisé en régime alternatif.

Si la tension délivrée en sortie est inférieure à la tension appliquée en entrée, le hacheur est dit dévolteur. Dans le cas contraire, il est dit survolteur. Il existe des hacheurs capables de travailler des deux manières (Boost-Buck).

On définit le rapport cyclique par :

Pour un hacheur dévolteur, le rapport de la tension de sortie sur la tension d'entrée est égal au rapport cyclique.

Certains hacheurs sont également réversibles : ils peuvent alors fournir de l'énergie à la charge, généralement une machine à courant continu dans ce type d'application, ou bien en prélever ce qui permet de freiner la machine.

Les hacheurs de puissance sont utilisés pour la variation de vitesse des moteurs à courant continu. En plus faible puissance, ils sont un élément essentiel des alimentations à découpage. La vitesse de rotation d'un moteur à courant continu à aimants permanents est alors directement proportionnelle à la tension d'alimentation de l'induit.

Principe de fonctionnement

Il faut d'abord savoir qu'en électronique de puissance un condensateur se comporte comme une soure de tension, et une self comme une source de courant.

Premier cas : l'interrupteur est ouvert (état "off")

La loi des mailles permet d'obtenir la relation qui suit :

Vs = − Vl or

et il vient :

on trouve ainsi la relation :

l'écart de courant est donc : avec T la période et a le rapport cyclique.

Deuxième cas: l'interrupteur est fermé (état "on")

la loi des mailles devient :

d'où :

il vient :

L'écart de courant est donc :

Relation entre Ve et Vs

on a :

donc :

et après quelques calculs simples :

Déterminons maintenant la relation liant le courant moyen dans l'inductance en sachant que le courant moyen dans un condensateur est nul.

Ilmoy = Irmoy + Icmoy or Icmoy = 0 Ilmoy = Irmoy Ilmoy = Vsmoy / R

On en déduit la valeur de la self pour avoir une conduction continue c’est-à-dire que le courant minimum dans la self soit positif (Il mini>0)

Or Ilmini > 0

donc 0" >

et il vient :

L mini=\frac{(1-a) \times R \times T}{2}=\frac{(1-a) \times R}{2f}" > avec