Doctsf (Modèles & Marques)
Annonces Rappel du besoin. Ayant comme cible le remplacement des batteries d’un portatif Socradel Weekend/Clarson Mistral à partir de son jeu des tubes : 1L4, 1AC6, 1T4, 1S5, 3Q4 on peut établir notre besoin comme :
- Batterie A+ : 9V (8.3V) 50mA, charge de 180 Ohm
- Batterie B+ : 90V (107V) 25mA, charge de 3600 Ohm
Suivant les suggestions des uns et des autres ici, je me suis dit qu’il serait intéressant d’obtenir la tension de 90V par conversion résonante à partir d’une tension continue de 12V.
L’approche retenue. Après pas mal des recherches sur la toile et dans la literature technique j’ai convergé vers un dispositif push-pull alimenté en courant (current-fed) de conversion résonante ZVS (Zero Voltage Switching) auto-oscillant.
Il ne faut pas se laisser impressionné par cet empilement des termes. Il s’agit d’un auto-oscillateur suivi d’un transformateur et dont les transistors en entrée du transformateur commutent quand la tension à leur bornes est zero. Donc pas de bruit de commutation excessif et réduction des pertes. Grace à l’alimentation en courant le signal en entrée du transformateur est un sinus pur ce qui nous permet de complètement éviter le problème des harmoniques comme on peut avoir avec d’autres approches (comme par exemple celui et celui) lorsque le signal en entrée du transformateur est un carré.
La figure suivante donne une représentation simplifiée du concept de base,
et la figure suivante une version plus opérationnelle.
Ce circuit connu également comme Mazzilli ZVS driver du nom de la personne qui l’a inventé, génère une tension sinusoïdale que l’on peut élever par un transformateur convenablement dimensionné pour ensuite la rectifier/filtrer ou même la réguler pour obtenir la tension et le courant voulus.
J’ai opté pour un transformateur secteur torique de 7VA en s’inspirant d’autres projets parmi ceux que j’ai pu répertorié ici.
Schema et simulation. Voici le circuit configuré pour une fréquence de resonance d’environ 11KHz (validé en simulation sous Falstad).
La simulation nous dit qu’on peut générer 96V, 26mA en sortie à partir de 12V avec une efficacité de l’ordre de 62% pour une fréquence de résonance de 11 kHz.
NB : j’ai essayé d’utiliser des modèles des composants (mosfets, diodes rapides etc.) proches de ceux que j’avais sous la main et que j’allais utiliser pour le prototypage.
Normalement dans le circuit de ZVS c’est l’inductance de fuite du transformateur qui avec le condensateur forme un circuit LC resonant parallèle. Or, les transformateurs toriques ont un coefficient de couplage très proche de 1 qui fait que cette inductance de fuite et trop petite du coup l’addition d’une inductance en parallèle permet de determiner la fréquence d’oscillation et de la rendre moins dépendante de la charge.
Ensuite j’ai fait un prototype car pour ce genre de système la simulation ne peut être qu’une première étape.
A suivre…
aK
Notes
- J’étais très intrigué par un projet pour la NASA « The Quiet Converter » décrit par Col. Mclyman ici et ici utilisé sur le telescope Hubble. Un rapport préliminaire (en page 28 ici) sur les performances concernant les interférences est également intéressant.
- Pour comprendre quelques subtilités sur le circuit Mazzilli ZVS la discussion que j’ai pu trouver dans deux thèses de Master par Paolucci et McClusky m’a été très utile.