Modélisation électrothermique de transistors MESFET SiC et ...

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Chapitre I LES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A L’ETAT SOLIDE (SSPA) I. Caractéristiques Fondamentales des Amplificateurs de Puissance I.1 Evaluation des Performances en Puissance I.1.1 Bilan des Puissances mises en Jeu Le fonctionnement de l’amplificateur est principalement déterminé par les composants actifs le constituant ; c’est à dire les transistors. L’utilisation de transistors nécessite d’employer des sources continues d’alimentation permettant de fixer un point de polarisation autour duquel ils vont pouvoir fonctionner. L’amplificateur de puissance est un quadripôle caractérisé par plusieurs paramètres de base. Les puissances mises en jeu font parties de ces paramètres. Les différentes puissances caractéristiques d’un amplificateur sont représentées sur la figure I-1. Il est possible de distinguer deux catégories de puissances ; les puissances fournies à l’amplificateur et les puissances délivrées par l’amplificateur. Les puissances fournies à l’amplificateur sont : PE : la puissance d’entrée, PDC : la puissance continue fournie par les alimentations extérieures. PE PDC PDISS Figure I-1 : Bilan des puissances d’un amplificateur Les puissances fournies par l’amplificateur sont : PS : la puissance de sortie, qui lorsque l’amplificateur va fonctionner en zone linéaire sera égale au produit de la puissance d’entrée par le gain petit signal (GBF) de l’amplificateur (PS = GBF.PE) PDISS : la puissance dissipée. - 8 - PS
Chapitre I LES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A L’ETAT SOLIDE (SSPA) Ces deux types de puissances doivent se compenser ce qui va permettre d’écrire le bilan de puissance : P + P = P + P (I.1) E DC S DISS La puissance dissipée est de la puissance perdue, le but étant de transmettre le maximum de puissance en sortie elle devra être minimisée. De plus, elle affecte l’état thermique de l’amplificateur qui influence son état de fonctionnement électrique. I.1.2 Les Grandeurs Fondamentales L’amplificateur de puissance est généralement caractérisé en régime harmonique, par l’application d’un signal sinusoïdal en entrée, à la fréquence de travail (f0). Cette fréquence pourra être variable afin de connaître le comportement en fréquence de l’amplificateur. Cette caractérisation est effectuée en fonction des paramètres tensions et courants aux accès de l’amplificateur comme représentés sur la figure I-2. Les puissances définies précédemment vont donc pouvoir être calculées à partir des expressions de courants et tensions complexes. VE PDC PDISS Figure I-2 : Grandeurs caractéristiques aux accès d’un amplificateur Puissance RF à la fréquence f0 A la fréquence de travail f0, les puissances d’entrée et de sortie de l’amplificateur sont définies à partir des expressions de courants et de tensions complexes. Ainsi, les puissances d’entrée et de sortie sont données par les expressions suivantes : ⎧P = 1 E ℜ( VE . I E*) ⎪ 2 ⎨ ⎪P = 1 S ℜ( VS . I S*) ⎩ 2 - 9 - VS (I.2)
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