Hacheur (électronique)

Le hacheur, ou convertisseur continu - continu[1], est un dispositif de l'électronique de puissance mettant en œuvre un ou plusieurs interrupteurs électroniques commandés, ce qui permet de modifier la valeur de la tension (moyenne) d'une source de tension continue[2] avec un rendement élevé.

schéma le plus simple d'un hacheur série
Principe de fonctionnement d'un hacheur série

TypesModifier

Il existe différents types de hacheurs :

  • Si la tension délivrée en sortie est inférieure à la tension appliquée en entrée, le hacheur est dit dévolteur, abaisseur ou Buck[1].
  • Dans le cas contraire, il est dit survolteur (ou élévateur ou Boost)[1].

Il existe aussi des hacheurs capables de travailler des deux manières (Boost-Buck)[3].

DescriptionModifier

Le découpage se fait à une fréquence élevée afin de pouvoir filtrer facilement le signal de sortie. C'est l'analogue, pour les sources de tensions continues, du gradateur utilisé en régime alternatif.

On définit le rapport cyclique α comme le rapport de temps t1 où l'interrupteur est passant sur la période T :

 

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

UtilisationModifier

Certains hacheurs sont 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, par exemple, pour la variation de vitesse des moteurs à courant continu. Ils sont aussi un élément essentiel des alimentations à découpage.

Amplificateur-hacheurModifier

 
Diagramme d'un amplificateur-hacheur ou amplificateur classe-D

Un usage classique du circuit hacheur et où le terme est encore en usage est l'amplificateur-hacheur, un amplificateur c.c. (courant continu). Certains types de signaux peuvent être si faibles qu'un amplificateur au gain extrêmement élevé est nécessaire. Mais un amplificateur c.c. à gain très élevé avec un décalage faible, un faible bruit et une bonne stabilité est très difficile à construire. Par contre, un amplificateur équivalent en courant alternatif est bien moins difficile à fabriquer. Il devient alors préférable d'utiliser un circuit hacheur pour découper le signal de façon qu'il puisse être amplifié au moyen d'un amplificateur c.a plus simple. Puis une fois amplifié le signal est réintégré en un signal c.c. Ce type d'amplificateur est aussi nommé amplificateur «Classe D».

Stabilisation par hachageModifier

Une autre application des hacheurs dans le domaine de l'amplification c.c. est la «stabilisation par hachage». Elle consiste en second amplificateur, haut gain, à couplage C.A que l'on ajoute en parallèle à l'amplificateur principal (AOP). L'entrée du hacheur couplée en c.a. sur l'entrée inverseuse de l'amplificateur principal c.c. tandis qu'un commutateur bascule périodiquement l'entrée du hacheur sur la masse selon une fréquence de 60 Hz à 400 Hz. L'action de la commutation hache le signal c.c. en un signal c.a. qui est grandement amplifié (1000 fois et plus)[Comment ?]. La sortie du hacheur est redressée et filtrée puis appliquée à la seconde entrée de l'amplificateur principal. Il en résulte que la dérive est réduite d'un ordre de grandeur comparable au gain du hacheur. Ce mécanisme fut mis au point par Edwin A. Goldberg en 1949 pour améliorer la stabilité des amplificateurs opérationnels à tube.

Notes et référencesModifier

  1. a b et c [PDF]Les hacheurs, sur lerepairedessciences.fr, consulté le 17 novembre 2018
  2. Convertisseur Boost, sur schema-electrique.be, consulté le 17 janvier 2017.
  3. Hacheurs réversibles, sur iutenligne.net, consulté le 17 novembre 2018

Voir aussiModifier

Articles connexesModifier

Liens externesModifier