Ch02 – Conversion DC/AC | Terminale ICCER | ⏱ 1 h (TP) | Binôme
Dernière mise à jour : 2 juin 2026
Pourquoi a-t-on besoin de filtrer après redressement ?
Le redressement produit un signal continu mais très ondulé (alternance positive uniquement, mais qui passe par 0). Pour les circuits électroniques (LED, processeur, batterie) il faut un DC LISSE. Le condensateur stocke la charge pendant le pic et la restitue pendant la baisse, lissant le signal. Sans filtrage : le LED clignote, le PC redémarre, la batterie reçoit mal sa charge. C'est l'étape indispensable de toute alimentation continue.
Étudier expérimentalement les étapes d'une alimentation DC : redressement simple alternance, double alternance (Pont de Graetz), puis filtrage par condensateur. Observer à l'oscilloscope et mesurer l'ondulation.
⚠️ Sécurité : utiliser transfo isolé 230/12 V. Pas de manipulation directe sur secteur. Encadrement enseignant.
Entrée : sinusoïde 12 V eff = 17 V crête, 50 Hz.
Sortie : alternances positives uniquement. Périodicité 20 ms (50 Hz). Valeur moyenne : U_max / π ≈ 5,4 V.
La diode introduit une chute de tension : V_max sortie = V_max entrée − 0,7 V (chute directe Si).
Remplacer la diode unique par 4 diodes en pont de Graetz.
Observations sur l'oscillogramme du pont de Graetz.
Sortie : toutes les alternances sont positives. Périodicité de l'ondulation : 10 ms (= 100 Hz, double de la fréquence d'entrée).
Valeur moyenne : 2 × U_max / π ≈ 10,8 V (double du simple alternance).
Chute totale : 2 diodes en série → 1,4 V perdus.
Ajouter en parallèle un condensateur 470 µF / 25 V en sortie du pont. Visualiser à nouveau.
Signal observé après filtrage ?
Signal quasi-continu avec petite ondulation. U_max ≈ 16 V (proche du pic d'entrée), U_min ≈ 14 V.
Ondulation ΔU ≈ 2 V à pleine charge sur 100 Ω.
Forme : « courbe en dents de scie » → charges rapides puis décharges lentes.
Calculer la tension d'ondulation théorique : ΔU = I / (C × f). I = U/R = 16/100 = 0,16 A. f = 100 Hz.
ΔU = 0,16 / (470 × 10⁻⁶ × 100) = 0,16 / 0,047 = 3,4 V.
Mesure ≈ 2 V. Cohérent (formule approchée). Sources d'écart : la valeur réelle de C dépend de la qualité (souvent ±20 %), modèle de décharge linéaire approximatif.
Pour diviser l'ondulation par 2, quelle valeur de C choisir ?
ΔU ∝ 1/C. Diviser ΔU par 2 → doubler C : 940 µF.
Compromis : grands condos = plus chers, plus encombrants. En pratique : pour PC, on utilise 4 700-10 000 µF en bus DC.
Pour applications HF (alim à découpage), des plus petits suffisent (47-220 µF) car f = 100 kHz et pas 100 Hz.
Mesurer la valeur moyenne du signal filtré au multimètre (mode DC).
U_DC ≈ U_max − ΔU/2 = 16 − 1 = 15 V.
Comparer à valeur théorique sans filtrage : 10,8 V. Le filtrage augmente la valeur moyenne car on conserve les pics et on remplit les creux.
Application : pourquoi une LED branchée directement sur sortie redressée (sans filtrage) clignote-t-elle ?
Le signal redressé double alternance passe par 0 toutes les 10 ms. La LED s'éteint pendant les passages par 0.
L'œil humain perçoit le clignotement jusqu'à ~ 50-80 Hz. À 100 Hz : à la limite, on perçoit du « papillotement » fatigant.
Solution : filtrer pour avoir un courant continu stable. Ou alimenter la LED en AC avec gradateur PWM > 200 Hz (LED design moderne).
TP — Redressement + filtrage — [Nom, Prénom, classe, date]
Objectif : observer chaîne AC → DC à l'oscilloscope. Mesurer ondulation.
Matériel : transfo 230/12, diodes 1N4007, condo 470 µF, R 100 Ω, oscilloscope.
Partie A : simple alternance : 1 alternance/période, U_moy = U_max/π ≈ 5,4 V.
Partie B : Graetz : toutes alternances positives, f_ondulation = 2× f_entrée (100 Hz), U_moy = 2U_max/π ≈ 10,8 V.
Partie C : filtrage 470 µF : signal quasi-continu, ΔU ≈ 2 V, U_moy ≈ 15 V.
Conclusion : chaîne AC→DC complète vérifiée. C plus grand → ondulation plus faible. Formule ΔU = I/(C×f) confirmée.
Après filtrage, le DC reste légèrement ondulé. Pour une alim stable (ex : alimenter un microcontrôleur Arduino à 5 V précis), on ajoute un régulateur linéaire comme le 7805.
Le 7805 délivre 5 V précis (± 4 %) tant que sa tension d'entrée est entre 7 V et 25 V. Il « rabote » l'excès.
Inconvénient : pertes Joule importantes (P_dissipée = (U_in − 5) × I), donc échauffement. Pour des courants forts, on utilise des régulateurs à découpage (DC-DC step-down) qui ont un rendement > 90 %.
📚 TP de fin de chapitre Ch02.