Bonjour aux irréductibles des Voxan !
Pendant l'hiver un peu de réflexion sur les régulateurs, je me demandais pourquoi ils étaient mieux et semblaient moins chauffer etc.
Je pense avoir trouver une réponse.
Les redresseurs régulateurs "ancienne" génération étaient constitués avec des diodes et des thyristors.
Ça fonctionnait, mais les pertes n'étaient pas négligeables et faisaient chauffer l'ensemble , ce qui n'est jamais bon pour l'électronique et souvent accélère son vieillissement.
Ici la caractéristique importante des diodes, thyristors, c'est qu'ils ont une tension de seuil pour conduire le courant, ça peut aller de 1 à 1,5 Volt.
Cette tension est quasiment fixe. On peut en trouver avec des seuils plus bas, mais c'est pour donner un ordre d'idée sur des composants "normaux".
Avec un calcul très simplifié on peut dire qu'il y a 2 composants (diode ou thyristor) dans le circuit, soit 2 x 1,2 Volt (exemple) = 2,4 Volt de chute de tension.
Si je suppose que l'alternateur fournit sa puissance maxi 400 W avec U environ 13 Volts on a un courant d'environ 30 Ampères, P = U x I (en courant continu).
Donc avec les 2,4 V de perdus et les 30 A qui passent, on a
72 Watts de perdus et qui font chauffer le redresseur régulateur.
Évidemment en vrai c'est plus compliqué, par exemple quand la tension monte trop le régulateur court-circuite l'alternateur, mais il y a aussi des pertes, donc chaleur, et c'est une tension alternative à fréquence variable qui entre dans le redresseur régulateur...
C'est juste pour donner un exemple.
Fichier(s) joint(s):
Shindegen_Regulateur_Tri_Shunt_Diodes.jpg
Amélioration 1
Il y a une amélioration possible avec des composants de meilleure qualité, par exemple des diodes Schottky qui ont l'avantage de conduire plus rapidement et ont un seuil plus bas, par exemple 0,6 Volt. on diviserait donc en gros la puissance perdue par 2 soit environ
36 WOn a donc une amélioration du rendement, donc moins de chaleur etc.
A condition d'y mettre le prix.
Amélioration 2
Et plus récemment on a vu ces redresseurs régulateurs à transistors
MosFet.
Ces composants peuvent servir à commuter des courants comme les thyristors mais ils n'ont pas ce seuil "fixe" de conduction. Ils ont une résistance interne à l'état conducteur (comme un interrupteur fermé).
Avec l'évolution de la fabrication et de la conception, on arrive à trouver des MosFet à très faible résistance (c'est le RDS on) de l'ordre de 10 milliohms (Milliohm : mΩ).
Alors avec 2 x 10 mΩ et 30A ça nous donne
0,6 W.
On voit que le gain est énorme, en plus on a un rendement bien meilleur, et beaucoup moins de chauffe du régulateur.
Fichier(s) joint(s):
Shindegen_Regulateur_Tri_Shunt_MosFet.jpg
Amélioration 3
On voit maintenant des redresseurs régulateurs qui au lieu de court-circuiter l'alternateur (régulateur "shunt") quand la tension monte trop,
ouvre le circuit, c'est quand même mieux, ça ne freine plus le moteur, l'alternateur chauffe beaucoup moins, le seul problème à faire attention c'est que l'alternateur va monter en tension (100 V voire plus) et on ne doit pas créer un claquage (rupture) de l'isolant des bobinages alternateur
Inconvénients :
Par contre ça complique l'électronique, une diode de redressement ça fonctionne tout seul, un thyristor il faut le commander pour qu'il conduise et il s'arrête tout seul au passage à 0, un MosFet faut le mettre en conduction au bon moment et l'arrêter au bon moment.
Le prix sera donc plus élevé pour des composants de qualité, et l'électronique associée.
Je pense que c'est pour cela que l'on voit des copies de redresseurs régulateurs Shindengen à MosFet, bien moins chers, il suffit de mettre des diodes et thyristors à petits prix, ça fonctionnera mais avec des pertes nettement plus importantes et personne ne le vérifiera je pense.
A noter que l'on voit ces caractéristiques de composants sur le site de Shindengen.
Exemple Power MosFet Automotive :
https://semi.shindengen.co.jp/en/mos&application=Automotiveon trouve du MosFet 40 V (un peu juste) 70 A (c'est large) RDS on à seulement 0,0036 Ω (3,6 milliohm), faut voir le prix quand même !
A noter aussi que ce type de redressement "synchrone" actif est utilisé en industrie, et dans les alimentations de PC à haut rendement et donc nécessite moins de refroidissement, voire plus de ventilateur.
http://www.electroniques.biz/index.php/technologie/energie/item/49424-les-mosfet-remplacent-avantageusement-les-diodes-dans-les-ponts-redresseurs-pour-applications-poeA noter aussi qu'en automobile il y a des alternateurs haut rendement pour diminuer les pertes et gagner quelques grammes de CO2 au km.
Bosch automobile :
http://www.car-engineer.com/fr/les-alternateurs-a-redressement-synchrone-bosch/Les diodes à haut rendement développées en interne peuvent réduire les émissions de CO2 d’un véhicule jusqu’à 1,3 gramme par kilomètre. En outre, par rapport à des alternateurs classiques, cette version procure cinq à sept ampères supplémentaires à bas régime. Cela est particulièrement important, car les consommateurs d’énergie du véhicule ont besoin d’un approvisionnement en électricité fiable, même à bas régime.
L’alternateur Bosch à redressement synchrone actif offre quant à lui quelques dix ampères supplémentaires par rapport à un alternateur normal, la réduction correspondante des émissions de CO2 va jusqu’à deux grammes par kilomètre. Avec cette technologie, les diodes sont remplacées par des transistors à haute performance.Shindegen redresseur régulateurs Motos :
https://www.shindengen.com/products/electro/motorcycle/reg/