Le PWM

Le PWM est un mode d’alimentation des charges, il signifie « Pulse Width Modulation » ce qui en Français se traduit par « modulation de largeur d’impulsion ». Concrètement ca signifie que l’on va allumer et éteindre un récepteur pour par exemple faire varier la puissance qui le traverse. Les applications sont diverses , variateurs de vitesse, alimentation a découpage , amplificateur audio de classe D , etc.

Le principe de base.

Si on cherche a faire varier la puissance dans un récepteur comme une lampe le premier reflexe sera de faire varier la tension.

Voici un montage qui permet de le faire :

Dans ce montage le potentiomètre monté en tension donne une tension de référence a la patte + de l’amplificateur monté en suiveur. Grace a ce montage suiveur la sortie en patte 1 est égale a la tension patte + qui est imposé a la base du transistor. Celui-ci ce voit imposé sa tension de sortie  (émetteur) qui est égale a la tension de sortie du suiveur moins la tension au borne de la jonction VBE .

Exemple:

• Pour 5 Volts a la base (patte 1 du transistor) 4.4 Volts dans la lampe.
• Pour 12 Volts a base (patte 1 du transistor) 11,4 Volts pour la lampe.

Le problème de ce montage

Ce montage permet de faire varier la tension aux bornes de la lampe. Cependant il subsiste un problème de taille c’est que le transistor va chauffer. Vous serrez même obligé de le monter sur un radiateur si vous ne voulez pas le voir mourir. La puissance que le transistor devra dissiper se calcule de la façon suivante :

Puissance a dissiper = Tension Collecteur – Emetteur X le courant qui le traverse.

La tension Collecteur – Emetteur ( ou VCE) est la tension entre les bornes 3 et 2 du transistor, la puissance est le produit de cette tension multipliée par le courant qui le traverse. Vous comprenez que plus votre charge nécessitera d’Ampère ou plus la différence de tension entre la source et la sortie sera importante , plus le transistor chauffera .

Le PWM pour nous sauver !

Il existe une façon de palier a ce problème de chauffe, c’est la qu’intervient le PWM .

Voici a quoi ressemblera notre montage , je vous ai laissé volontairement une boite a la place du PWM car il peut être fait de multiples façons. De plus le but ici est de vous faire comprendre leur utilité.

 

Comme vous le voyez dans les courbes ci-dessus , on découpe le signal entre un niveau haut et un niveau bas. le résultat en terme de puissance envoyé dans un récepteur sera le même que de faire baisser la tension continue de 25 , 50 ou 75%. Le seul soucis de cette méthode est qu’elle peut faire apparaitre un clignotement si il s’agit d’une LED par exemple. C’est pour cette raison que l’on découpe a haute vitesse afin que les yeux n’aient pas le temps de suivre ce clignotement. Donc ce que vous verrez est une baisse de luminosité.

Certains récepteur peuvent également fonctionner a basse fréquence, c’est le cas des lampes a incandescence dont l’inertie thermique ne vous permet pas de visualiser le clignotement.

L’intérêt de la méthode ?

Je vous ai expliqué comment calculer les pertes dans un transistor au début de cet article ( PD=VCExIC ). Que ce passe t’il si on applique cette méthode ici ?

Le transistor va ici fonctionner en commutation donc soit complètement conducteur, soit complètement fermé. Si on cherche a calculer la dissipation dans ce cas la on se retrouve donc soit avec une tension nul ( le cas ou le transistor est pleinement ouvert ), soit avec un courant nul, (le cas ou il est fermé). Donc si dans ces deux états le transistor n’a soit pas de tension soit pas de courant le produit P=VCExIC est toujours nul. Vous comprenez donc que la dissipation ( en théorie) est nulle !

Vous pourrez donc avec cette méthode commander des puissances monstrueuse sans chauffe. Quand je dis sans chauffe, c’est « ou presque sans », car le transistor a besoin d’un temps très court pour passer d’un état ouvert a un état fermé et pendant ce temps il chauffera un tout petit peu. C’est ce que l’on appelle les perte de commutation.

 

J’espère que vous aurez aimé cet article, n’oubliez pas de vous abonner !

 

Sylvain Altmayer