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Il est rappelé que la qualité de rédaction, la clarté et la précision des explications enteront dans l’appréciation de la copie, toute réponse devra être justifiée.

Alimentation de secours

Présentation

Le système de secours étudié ici permet de pallier un défaut d'alimentation du secteur EDF ou autre. Celui-ci est destiné à alimenter sous 230 V - 50 Hz, une charge type ‘ordinateur’ qui réclame une tension d'alimentation ininterrompue. La source d'énergie de secours est une batterie 12 V.

Le schéma synoptique du système est donné ci dessous

Figure 1

Tous les composants sont considérés parfaits.

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CYCLE BACCALAUREAT SCIENCES ET TECHNOLOGIES ELECTRIQUE

Niveau : 2 Bac STE

Devoir Surveillè N°1

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Partie A : Contrôle de tension : montage voltmètre (voir Figure 1 )

Les amplificateurs opérationnels sont alimentés sous les tensions + Vcc et - Vcc On donne Vcc=15 V et les tensions de saturation sont + Vcc et - Vcc.Les circuits intégrés ont une impédance d'entrée infinie et une impédance de sortie nulle.La tension u(t) est sinusoïdale et de valeur efficace 230 V.

A.1) Étude du 1er étage :

A.1.1 La diode D est supposée idéale (tension nulle à ses bornes quand elle est passante ).Représenter v4(t) sur le Document réponse. Indiquer la valeur de son amplitude.A.1.2 Que vaut l'intensité du courant i+ ? Justifier la réponse.A.1.3 Exprimer v5(t) en fonction de v4(t), R2 et R3.A.1.4 Justifier pourquoi la relation n'est plus valable si on remplace le 2ème étage par un fil reliant les points M et N.A.1.5 On souhaite obtenir v5 (t) = k.v4 (t) avec k = 2,22.10-² . On donne R2 = 100 kΩ.Calculer alors la valeur de R3.A.1.6 Représenter la tension v5(t) sur le Document réponse, indiquer la valeur de son amplitude.

A.2) Étude du 2ème étage :

A.2.1 Donner la relation entre v5(t) et v6(t), justifier la réponse.A.2.2 Représenter v6(t) sur le Document réponse .

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A.3) Étude du 3ème étage en régime Sinusoïdal

A.3.2 Le 3ème étage est étudié à vide.Définir le comportement du condensateur quand la fréquence f tend vers zéro.En déduire dans ce cas, l'expression de v7(t).A.3.3 Définir le comportement du condensateur quand la fréquence f tend vers l'infini.En déduire dans ce cas, l'expression de v7(t).A.3.4 Déduire des questions A.3.1 et A.3.2 la nature du filtre.A.3.5 Établir la fonction de transfert : T = V7/V6 . Mettre T sous forme : T=1/(1+jR4C2ω)A.3.6 Soit lTl, le module de la fonction de transfert. Déterminer l'expression littérale de lTl.A.3.7 Calculer la valeur de lTl en régime continu. En déduire la valeur du gain G0.A.3.8 On donne R4 = 16 kΩ et C2 = 10 F. Pour f = 1,0 Hz, calculer la valeur de lTl, puis la valeur du gain G1.A quoi correspond approximativement la fréquence de 1,0Hz pour cet étage ?

Partie B : Logique de commande : Contrôle de tension

B.1) Étude du soustracteur (voir Figure 7)

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B.1.1 Quel est le régime de fonctionnement de l'amplificateur opérationnel ? Justifier la réponse.B.1.2 Exprimer le potentiel de l'entrée non inverseuse en fonction de v7, R5 et R6.B.1.3 Exprimer le potentiel de l'entrée inverseuse en fonction de V REF1, v8, R5 et R6.B.1.4 Montrer alors que V8= (R6/R5) (V7−V REF1)B.1.5 Calculer alors les valeurs numériques extrêmes de V8.On donne VREF1 = 2,30 V, R5 = 22 ket R6= 110k

B.2) Détecteur e sous tension (voir Figure 8)La détection du seuil de surtension n'est pas étudiée.

B.2.1 Quelle est la fonction de ce montage ?B.2.2 La charge est alimentée par une tension de valeur efficace suffisante V8 > V REF2.En déduire la valeur de V9.B.2.3 La charge est alimentée par une tension de valeur efficace insuffisante V8 < V REF2.Que devient la valeur de V9 ?

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DOCUMENT REPENSE

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