Cellule de commutation

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Une cellule de commutation est un modèle d’un circuit d’électronique de puissance qui réalise la connexion commandée entre une source de tension et une source de courant[1].

Règle de complémentarité des états des interrupteurs

Il est impossible de connecter deux sources de nature identique : on ne peut pas relier directement deux sources de tension ou deux sources de courant. (Voir figure 1). L'une des grandeurs est donc imposée par la source et l'autre par la charge.

Fig. 1: Différentes configurations impossibles : court-circuit d'une source de tension, source de courant ouverte, deux sources de tension en parallèle, deux sources de courant en série. Chacun des circuits présentés va dysfonctionner et générer beaucoup (trop) de chaleur ce qui va endommager de manière irréversible les dispositifs

Supposons une source de tension de 5V, connectée à une source de tension de 10V. La loi de Kirchhoff, nous apprend qu'il est impossible, en théorie, de réaliser une telle connexion. En effet aucun des deux dispositifs ne va réussir à imposer sa tension.

En pratique il est possible de connecter deux batterie de voitures par exemple pour redémarrer une voiture en panne de batterie (grâce aux résistances internes des batteries). Ce qui va donc se passer c'est que la batterie pleine va imposer sa tension aux bornes de la batterie vide ce qui va avoir pour effet de recharger la batterie vide, la batterie vide se comportant alors comme une source de courant. Cela dit connecter deux batteries ensemble comporte des risques d'ordre électrique.

La cellule de commutation a pour but de permettre un transfert d'énergie entre deux sources de nature différentes.

Toujours à cause de cette propriété d'association des sources, il n'est pas possible de connecter une batterie à une cellule de commutation elle-même à un condensateur. En effet la batterie et le condensateur se comportent tous deux comme des sources de tension.

De même il n'est pas possible de connecter une source de courant à une cellule de commutation elle-même à une inductance pour les mêmes raisons.

Fig. 2: Une cellule de commutation qui lie deux sources de nature différentes (sources de courant et de tension).

Dans une cellule de commutation, à tout instant il y a un, et un seul, interrupteur à l'état passant (respectivement bloquant).

En pratique

Applications

Références

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