Qu'est-ce que la distorsion de tension ?
La distorsion de tension se produit lorsqu'une sortie de courant alternatif est purement sinusoïdale mais présente de faibles niveaux d'harmoniques de tension en plus de la fréquence sinusoïdale fondamentale. Ce faible niveau de distorsion de tension est souvent difficile à voir sur un oscilloscope et nécessite un analyseur de puissance ou un analyseur d'harmoniques pour être quantifié. La distorsion est généralement exprimée en pourcentage (%) de la fréquence fondamentale, sur la base du rapport entre l'amplitude efficace des harmoniques supérieures et l'amplitude efficace de la première harmonique ou de la fréquence fondamentale (h=1).
Plus le pourcentage de Vthd est faible, meilleure est la source d'alimentation CA programmable.
Quelles en sont les causes ?
Plusieurs facteurs peuvent contribuer à la distorsion de la tension, dont certains sont liés à l'effet des charges non linéaires. Toutefois, pour comparer les performances relatives d'une source de courant alternatif programmable, il est préférable d'utiliser une charge résistive pure afin de neutraliser les effets de la charge sur les performances de la source d'alimentation. Il ne reste plus que la distorsion de tension inhérente à la source d'alimentation en courant alternatif.
Pour les sources d'alimentation en courant alternatif à découpage - également appelées amplificateurs de classe D - la plus grande contribution à la distorsion est la distorsion transversale qui se produit à chaque passage à zéro de la tension. Étant donné qu'une source de courant alternatif à découpage commute ses FET ou IGBT à pont en H entre l'état passant et l'état bloqué, il ne peut y avoir de chevauchement entre les cycles de commutation entre la moitié positive et la moitié négative du pont en H. S'il y en avait un, un chemin de courant direct se créerait entre le pont en H et la moitié négative du pont. Si c'était le cas, un chemin de courant direct entre le rail CC positif et négatif du pont en H serait créé, ce qui entraînerait un courant excessif dans les dispositifs de puissance. Cette situation est souvent appelée "shoot-through" et entraîne invariablement la défaillance du pont en H ou de l'étage de sortie de l'amplificateur de puissance. Pour éviter cela, un certain temps mort est nécessaire entre la désactivation d'un côté du pont en H et l'activation du côté opposé. Ce temps mort fait que l'onde sinusoïdale de sortie s'arrête juste avant d'atteindre zéro, provoquant une perturbation momentanée lorsque la tension saute d'un côté à l'autre. Ce phénomène nécessaire est appelé distorsion croisée et est illustré à la figure 1. Un tel saut de tension non linéaire contient un grand nombre d'harmoniques, contribuant à la distorsion globale de la tension.
Pourquoi est-ce important ?
Étant donné qu'une source d'alimentation CA programmable est utilisée pour concevoir, tester et vérifier des produits alimentés en CA, une onde sinusoïdale CA fortement déformée aura un impact négatif sur l'unité testée. Même une distorsion de quelques pour cent peut affecter la charge si elle est sensible à des fréquences plus élevées que la fréquence de la ligne. Étant donné que le temps mort de l'amplificateur à découpage est généralement fixe, son impact augmentera à mesure que la fréquence de sortie programmée est augmentée, car elle devient une fraction plus importante de la période de l'onde sinusoïdale décroissante. Ainsi, toutes les sources d'alimentation en courant alternatif à modulation de largeur d'impulsion ont des caractéristiques de distorsion plus élevées à des fréquences plus élevées. Pour les applications avioniques où les fréquences peuvent atteindre des milliers de Hertz, des niveaux élevés de THD à de telles fréquences sont généralement inacceptables.
Source d'alimentation CA linéaire
Les linears sont l'une des sources d'alimentation en courant alternatif programmables les plus performantes. Comme il ne s'agit pas d'amplificateurs de classe D mais plutôt de classe AB, ils ne sont pas polarisés et ne nécessitent pas de temps mort. Leurs caractéristiques de distorsion sont donc nettement inférieures à celles des sources d'alimentation à mode de commutation (PWM).
Par exemple, le tableau ci-contre montre la spécification de distorsion de tension pour deux sources d'alimentation CA de puissance équivalente, une unité de commutation PWM 115ASX et une unité linéaire 112MX.
Pour sélectionner la meilleure source d'alimentation CA programmable pour votre application, il faut prêter attention aux spécifications de distorsion de tension. La source d'alimentation CA linéaire de la série LMX de Pacific Power Source fournit la puissance la plus propre avec une faible distorsion. Contactez un expert en applications pour savoir si cette solution vous convient.