Principes de régulation en boucle fermée - approche en tension - Boucle fermée, régulateur de tension

Il existe de nombreuses stratégies de contrôle de l’étage de puissance d’un convertisseur statique à découpage. Nous considérons ici des alimentations à découpage, à forte intégration grâce aux technologies semi-conductrices et avec l’objectif de servir une tension d’alimentation continue, régulée, à un consommateur (une charge). La régulation de la tension de sortie nécessite de prendre une mesure d’une grandeur électrique, de la comparer à une grandeur de référence et d’utiliser l’écart pour piloter le fonctionnement de l’étage de puissance afin de corriger la tension de sortie.

L’approche la plus simple décrite ci-dessous consiste à mesurer la tension de sortie et de comparer cette mesure à une tension de référence ; souvent la tension de référence sera la valeur de la tension à obtenir en sortie ou bien une fraction fixe de celle-ci. La comparaison, si elle est linéaire (analogique), produira une tension d’écart, ou d’erreur. Cette tension d’erreur servira à piloter l’étage de puissance par une opération de modulation. On parle de contrôle en tension ( voltage-mode control ).

Il est possible également, par le même moyen, de réguler le courant dans la charge, si la mesure de courant produit une tension équivalente (par exemple aux bornes d’un shunt). L’approche dite de contrôle en courant ( current-mode control ) relève d’une autre technique. À l’intérieur de l’étage de puissance la commutation des transistors produit des impulsions de tension aux bornes d’une inductance [D3182] . Il en résulte que le courant dans l’inductance varie linéairement par segments. En régime établi, le courant dans l’inductance croît linéairement pendant une fraction du temps, puis décroît pendant une autre fraction du temps pour revenir à une même valeur initiale. La variation de courant dans l’inductance traduit l’énergie transférée à la charge. Pour une charge donnée, le courant fourni à la charge se traduit par une tension. Régulée cette tension (donc la tension de sortie du convertisseur) peut s’opérer en contrôlant le courant dans l’inductance. Si la tension en sortie baisse, il conviendra d’augmenter le courant dans l’inductance et vice-versa. Cette opération peut se faire à fréquence fixe de découpage, mais n’apporte pas d’intérêt particulier par rapport...