Circuit de Redressement Simple à Diode
Comprendre le Circuit de Redressement Simple à Diode
On considère un circuit de redressement simple composé d’une source de tension AC de 120 V (tension de crête) et d’une diode idéale. Le circuit alimente une charge résistive de 1 kΩ. La fréquence de la source AC est de 60 Hz.
1. Calcul de la Tension et du Courant en Charge
- Déterminez la tension de crête à crête (Vpp) de la source AC.
- Calculez la tension de sortie moyenne (Vdc) aux bornes de la résistance en tenant compte de la diode en polarisation directe.
- Déterminez le courant moyen (Idc) traversant la résistance.
2. Effet de la Polarisation Inverse
- Expliquez ce qui se passe lorsqu’une tension négative est appliquée à la diode. Pourquoi le courant ne circule-t-il pas dans le circuit durant la moitié négative du cycle AC?
3. Rôle de la Diode dans le Circuit
- Discutez de l’importance de la diode dans ce circuit de redressement. Qu’arriverait-il si la diode n’était pas présente?
Indications:
- Pour une diode idéale en polarisation directe, considérez qu’il n’y a pas de chute de tension à ses bornes.
Correction : Circuit de Redressement Simple à Diode
1. Calcul de la Tension et du Courant en Charge
a) Tension de Crête à Crête (Vpp)
La source AC est donnée avec une tension de crête \(V_p = 120 \, \text{V}\). La tension de crête à crête représente l’amplitude totale entre le maximum positif et le maximum négatif.
Formule :
\[ V_{pp} = 2 \times V_p \]
Données :
-
\(V_p = 120 \, \text{V}\)
Calcul :
\[ V_{pp} = 2 \times 120 \, \text{V} \] \[ V_{pp} = 240 \, \text{V} \]
b) Tension de Sortie Moyenne (Vdc) aux Bornes de la Résistance
Avec un redressement simple (demi-onde) utilisant une diode idéale, seule la partie positive du signal AC est transmise. La tension de sortie moyenne sur une période complète est alors donnée par la moyenne d’un demi-cycle sinusoïdal.
Formule :
Pour un redressement demi-onde, la tension moyenne \(V_{dc}\) est :
\[ V_{dc} = \frac{V_p}{\pi} \]
Données :
- \(V_p = 120 \, \text{V}\)
Calcul :
\[ V_{dc} = \frac{120 \, \text{V}}{\pi} \] \[ V_{dc} \approx \frac{120 \, \text{V}}{3,14} \] \[ V_{dc} \approx 38,2 \, \text{V} \]
c) Courant Moyen (Idc) Traversant la Résistance
Le courant moyen dans la charge résistive est obtenu en appliquant la loi d’Ohm, sachant que la tension moyenne aux bornes de la résistance est \(V_{dc}\).
Formule :
\[ I_{dc} = \frac{V_{dc}}{R} \]
Données :
- \(V_{dc} \approx 38,2 \, \text{V}\)
- \(R = 1 \, \text{k}\Omega = 1000 \, \Omega\)
Calcul :
\[ I_{dc} = \frac{38,2 \, \text{V}}{1000 \, \Omega} \] \[ I_{dc} \approx 0,0382 \, \text{A} \quad \text{soit} \quad 38,2 \, \text{mA} \]
2. Effet de la Polarisation Inverse
Lorsqu’une tension négative est appliquée à la diode, celle-ci est polarisée en inverse. Pour une diode idéale, cela signifie qu’elle ne conduit pas, c’est-à-dire qu’aucun courant ne circule pendant la moitié négative du cycle AC. La diode agit ainsi comme un interrupteur qui se ferme uniquement pour la partie positive du signal, empêchant le passage du courant pendant la polarisation inverse.
3. Rôle de la Diode dans le Circuit
La diode est l’élément clé du circuit de redressement. Elle assure la conversion du signal AC en un signal pulsé DC. En ne laissant passer que la demi-onde positive, elle :
- Permet d’obtenir une tension moyenne positive sur la charge.
- Protège la charge en bloquant les tensions négatives qui pourraient, dans certains cas, être dommageables.
Conséquence en l’absence de diode :
Si la diode n’était pas présente, la charge verrait la totalité du signal AC (positif et négatif). Cela entraînerait :
- Un courant alternatif (AC) circulant dans la charge.
- Une tension moyenne nulle (ou proche de zéro) sur la charge, puisque les contributions positives et négatives s’annuleraient sur une période complète.
- Une absence de conversion vers du courant continu (DC).
Circuit de Redressement Simple à Diode
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