Convertisseur Continu - Continu
Les montages hacheurs

Lycée Richelieu
TSI 1
Année scolaire 2006 - 2007
Sébastien GERGADIER

11 avril 2007
Table des matières

1 Les hacheurs 3
1.1 Introduction - Intérêt des hacheurs . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Hacheur série à conversion directe . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 Fonctionnement à courant ininterrompu . . . . . . . . 7
1.2.3 Fonctionnement à courant interrompu . . . . . . . . . 11
1.2.4 Conclusion sur le hacheur série . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.5 Dimensionnement du filtre passe-bas LC . . . . . . . . 16
1.3 Hacheur parallèle à conversion directe . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.1 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.2 Fonctionnement à courant de source ininterrompu . . 20
1.3.3 Dimensionnement des éléments l et C . . . . . . . . . 22
1.4 Hacheurs à conversion indirecte . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4.1 Hacheur à stockage inductif . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.4.2 Hacheur à stockage capacitif . . . . . . . . . . . . . . 27
1.5 Hacheurs à absorption sinusoı̈dale de courant . . . . . . . . . 30




1
Préambule

Dans ce cours, nous adopterons les notations suivantes :
– Grandeurs dépendantes du temps : lettres minuscules x(t)
– Grandeurs constantes (moyenne, mini, maxi, efficace,...) : lettres ma-
juscules X
– Grandeurs complexes : lettres majuscules soulignées X




2
Chapitre 1

Les hacheurs

1.1 Introduction - Intérêt des hacheurs
Les hacheurs sont des convertisseurs statiques continu-continu permet-
tant de fabriquer une source de tension continue variable à partir d’une
source de tension continue fixe. La figure 1.1 rappelle le schéma de principe
du hacheur.




Fig. 1.1 – Schéma de principe du hacheur.


Il est évident que le procédé le plus simple pour transformer une ten-
sion continue fixe en une tension continue réglable est le montage en poten-
tiomètre diviseur de tension décrit sur la figure 1.2.




Fig. 1.2 – Montage potentiomètrique.



3
CHAPITRE 1. LES HACHEURS 4


Le réglage de α permet de faire varier la tension disponible aux bornes
de la charge Us :
R2
Us = Ue = (1 − α)Ue a vide (Rc = ∞)
R1 + R2
Pour α=0, on a Us = Ue ;
Pour α=1, on a Us =0.
L’inconvénient de ce montage est son rendement médiocre, ce qui s’avère cri-
tique pour des applications faisant intervenir des puissances non négligeables
(quelques centaines de watt à plusieurs kilowatt).
Le rendement s’écrit :
Ps
η=
Pe
avec :
Ps = Us Is et Pe = Ue Ie
Soit après calculs :

Rc R22
η=
(Rc + R2 )((Rc + R2 )R1 + Rc R2 )
ou encore :
RRc (1 − α)2
η=
Rc2 + Rc R + αR2 − α2 (RRc + 2R2 ) + α3 R2

Le rendement η est maximum pour :

Rc = R2 = (1 − α)R

Par exemple, pour R1 = R2 = Rc soit α = 12 , on obtient :

1
η= = 16%
6
Soit 84% de la puissance gaspillée inutilement !
Ainsi les montages potentiométriques sont utilisés uniquement en électronique
de faible puissance (quelques Watts au maximum).
En électronique de puissance, on fera systématiquement appel à des ha-
cheurs. Ceci est le cas, pour l’alimentation des machines à courant continu
de quelques Watts à plusieurs kilowatt, ainsi que pour les alimentations dans
une gamme de puissance de quelques centaines de Watts plusieurs dizaines
de kilowatt.
On distingue plusieurs types de hacheurs en fonction de l’application désirée,
les deux types de base (que nous nous proposons d’étudier ici) étant le mon-
tage série et le montage parallèle.