Feuille d'entraînement : Électronique de puissance

Corrigés

1. Exercice 1CCINP Physique-Chimie TSI 2021, Q22

   D'après le modèle fourni par l'énoncé pour la diode idéalisée :

   • à l'état bloqué (u_d < 0), la diode se comporte comme un interrupteur ouvert, donc le courant qui la traverse est nul : i_s = 0 ;
   • à l'état passant (u_d \ge 0), la diode se comporte comme un interrupteur fermé, la tension à ses bornes est donc nulle (u_d = 0) et le courant ne peut circuler que dans le sens direct : i_s \ge 0.

   La caractéristique courant-tension i_s = f(u_d) est donc constituée de deux demi-droites :

   Caractère actif ou passif : En convention récepteur, la puissance instantanée reçue par la diode est :

   p(t) = u_d(t) \cdot i_s(t)

   • À l'état bloqué : i_s(t) = 0 \implies p(t) = 0 ;
   • À l'état passant : u_d(t) = 0 \implies p(t) = 0.

   La diode ne fournit jamais d'énergie au circuit extérieur (p(t) \ge 0, et sa caractéristique passe par l'origine (0,0) sans source d'énergie autonome).

   \boxed{\text{La diode idéalisée est un dipôle passif.}}

   Résultat

   $$\text{La diode ideˊaliseˊe est un dipoˆle passif.}$$

   Indice, stratégie et pièges de cette question

2. Exercice 2CCINP Physique-Chimie TSI 2022, Q40

   Le régulateur-élévateur de tension présente trois intérêts majeurs pour la lampe de secours :

   • Exploitation quasi-totale de l'énergie stockée (gain d'autonomie) :
     En branchement direct, la DEL s'éteint dès que la tension descend sous U_{\text{fin}} \approx 2{,}4\text{ V}, laissant plus de 50\,\% de l'énergie emmagasinée inexploitée (question Q39). Le convertisseur accepte une tension d'entrée V_{\text{in}} descendant jusqu'à 0{,}5\text{ V} tout en maintenant la tension requise par la DEL en sortie. Le taux d'énergie résiduelle non utilisée chute alors à :

     \left(\frac{0{,}5}{3{,}3}\right)^2 \approx 2{,}3\,\%

     ce qui permet d'utiliser environ 98\,\% de l'énergie initiale et d'atteindre la durée d'éclairage de 20 minutes promise par le constructeur.

   • Stabilité du flux lumineux :
     Au lieu d'une luminosité qui décroît exponentiellement dès l'allumage, le régulateur fournit une tension de sortie constante V_{\text{out}}, garantissant un courant et donc une intensité d'éclairage stables tout au long de l'utilisation.
   • Protection de la DEL :
     Grâce à sa régulation descendante lorsque la tension d'entrée est supérieure à la sortie (V_{\text{in}} > V_{\text{out}}), le dispositif évite le pic de surintensité initiale (I_0 = 500\text{ mA} > i_M, mis en évidence en Q37) lors de la fermeture du circuit à pleine charge (U_0 = 3{,}3\text{ V}).

   Indice, stratégie et pièges de cette question