Les diodes en redressement

Redressement simple alternance

Comme une diode ne conduit que dans un sens, si on la place dans un circuit alimenté en alternatif (cela peut être la sortie d’un transformateur, ce sera alors du courant sinusoïdal, ou la sortie d’une centrale DCC, le courant étant alors rectangulaire), elle va modifier la forme du courant appliqué au récepteur.

Exemple : un récepteur formé d’une LED avec sa résistance de protection est alimentée par une sortie de transformateur 15 V CA via une diode. Lors de l’alternance positive, le courant passe. Lors de l’alternance négative, il ne passe pas. La tension aux bornes du récepteur (LED + résistance) aura l’allure montrée si on la visualise avec un oscilloscope.

Quel sera l’effet visuel ? Eh bien la LED va éclairer moins fort que si elle était alimentée en 15 V continu, car l’œil n’a pas le temps de percevoir la succession d’allumages et d’extinctions (50 fois par seconde). Au lieu de la percevoir 50% du temps alllumée et 50% du temps éteinte, on aura l’impression que sa luminosité est 50% plus faible.

Redressement simple

Redressement simple

Redressement double alternance

Il nous faut quatre diodes pour obtenir ce redressement, dans lequel l’alternance négative ne sera plus supprimée, mais sera rendue positive. Ces quatre diodes peuvent être incluses dans un pont intégré, plus pratique à câbler, mais pas forcément moins encombrant.

La représentation schématique peut prendre deux formes apparemment différentes, mais représentant exactement la même chose. La forme traditionnelle en électronique est le losange, mais la disposition des diodes dans ce losange peut être difficile à appréhender pour un non initié.

Personnellement, je préfère une représentation qui vient plutôt de l’électrotechnique, mais qui me semble plus simple, puisque toutes les diodes y sont dessinées dans le même sens.

Remarque : j’ai indiqué par des cercles rouges — à ne pas prendre pour des symboles normalisés — des fils qui se croisent, mais ne sont pas connectés. Le fait de dessiner à ces endroits des petits ponts n’a plus cours dans l’industrie depuis longtemps. Si on veut que les fils soient connectés, on met un gros point noir sur le croisement.

Redressement double en losange

Redressement double

Redressement double

Représentation des croisements

Filtrage de la tension redressée

Maintenant, on voudrait bien, si le courant d’origine est alternatif, obtenir quelque chose de plus proche du courant continu. Or la forme de la tension redressée en est loin : elle présente une forte ondulation. Dans le cas du DCC, comme l’onde d’origine est rectangulaire, ce problème se pose moins (il y aura cependant des petits « trous » car les flancs des rectangles ne sont pas parfaitement verticaux). Mais, si on utilise ce montage pour un éclairage de voiture, nous sommes à la merci des mauvais contacts roue / rail qui vont faire vaciller la lumière. On va donc placer un condensateur dont le rôle sera de stocker de l’énergie électrique (c’est un véritable réservoir, d’ailleurs, on parle de sa capacité) lorsque la tension d’entrée est présente et grande, puis de restituer cette énergie dans le récepteur lorsque cette tension est absente ou faible.

Redressement double filtré

Redressement double filtré

Protection de la source et / ou du redresseur

Si vous utilisez de vraies diodes de redressement costaudes, le schéma précédent convient. Mais même les plus petites sont relativement encombrantes et d’une puissance inutilement grande pour les courants mis en jeu, qui se chiffrent en milliampères. Des diodes dites de commutation genre 1N4148, très petites, très bon marché et très répandues, conviennent. Sauf… à la mise sous tension !

Redressement double filtré

Sachez qu’un condensateur déchargé présente par définition 0 V à ses bornes, exactement comme un simple bout de fil. Cela s’appelle un court-circuit. Bien sûr, lorsqu’il va se charger, sa tension va augmenter, et le court-circuit va disparaître. Néanmoins, à cause de cela, le courant de charge peut être très important au début, n’étant limité que par la résistance interne de la source et celle des fils. Les pauvres diodes pourraient en subir les conséquences (ça m’est arrivé). On ajoute donc un circuit composé d’une diode V et d’une résistance R.

Fonctionnement

Le circuit fonctionne de la façon suivante : lorsque la tension VALIM est appliquée, la diode V est en inverse et ne peut pas conduire. Donc le courant de charge du condensateur C, en rouge, passe par la résistance R, qui va le limiter à une valeur convenable (ici, avec 15 V et 100 Ω, le courant de pointe ferait 15 V / 100 Ω = 0,15 A ou 150 mA, parfaitement admissible pour des diodes 1N4148).

En revanche, en cas de coupure de l’alimentation, la tension du condensateur chargé est supérieure à celle du récepteur ; la diode V conduit et le courant fourni au récepteur, en bleu, passe par cette diode, et non par la résistance R.

Redressement double filtré

Redressement double filtré

Notez que ce circuit est parfaitement valable si vous remplacez le pont de diodes par une sortie auxiliaire de décodeur, qui a aussi un courant limité. Les décodeurs sont censés avoir des sorties protégées contre les courts-circuits, mais ne tentons pas le diable…