Conversion d'une tension alternative sinusoïdale en courant continu

Introduction

Lorsque l'on utilise une source de tension alternative, comme une génératrice ou une prise électrique domestique, la tension varie de façon sinusoïdale. Pour certains appareils, il est nécessaire d'obtenir une tension continue, c'est-à-dire une tension stable et positive. La conversion du courant alternatif (AC) en courant continu (DC) se réalise grâce à un composant appelé redresseur.

La tension alternative sinusoïdale

Une tension alternative sinusoïdale \(\displaystyle u(t)\) peut s'écrire sous la forme :

\( u(t) = U_{max} \sin (\omega t) \)

où :

• \(\displaystyle U_{max}\) est l'amplitude maximale de la tension ;
• \(\displaystyle \omega\) est la pulsation, liée à la fréquence \(f\) par \(\displaystyle \omega = 2 \pi f\) ;
• \(t\) est le temps.

Conversion en courant continu

Pour transformer cette tension sinusoïdale en une tension continue, on utilise un redresseur. La méthode la plus simple est la diode redresseuse qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens.

Redressement monocycle (demi-onde)

Le redresseur demi-onde ne laisse passer que la partie positive (ou négative) de la sinusoïde, ce qui donne une tension en sortie appelée tension redressée. La tension moyenne (tension continue) est alors :

\( U_{m} = rac{U_{max}}{\pi} \)

Cette valeur est appelée Tension moyenne à vide.

Redressement biphasé ou en pont (deux diodes)

Ce type de redresseur permet d'utiliser aussi bien la partie positive que la partie négative de la sinusoïde, cela double la tension moyenne :

\( U_{m} = rac{2 U_{max}}{\pi} \)

Filtrage pour obtenir du courant continu

Après redressement, la tension reste pulsée. Pour obtenir une tension plus stable et proche du courant continu, on utilise un condensateur de filtrage :

• Le condensateur se charge durant les pics de tension ;
• Il se décharge lors des creux, ce qui lisse la tension.

Le résultat est une tension continue avec de petites ondulations, appelée tension filtrée.

Conclusion

La conversion d'une tension alternative sinusoïdale en courant continu s'effectue en deux étapes principales :
1. Le redressement grâce à des diodes, pour ne conserver qu'une seule polarité.
2. Le filtrage grâce à un condensateur, pour lisser la tension.

Grâce à ces techniques, on peut alimenter en courant continu des appareils électroniques à partir d'une source de tension alternative.