Types d'alimentation

En génie électrique, une alimentation électrique est un appareil qui convertit l'énergie électrique en tension, courant et fréquence électriques de sortie requis par un appareil électrique connecté. Il convertit le courant alternatif en courant continu et alimente divers appareils électroniques (ordinateur, téléviseur, imprimante, routeur, etc.). Il existe deux types d'alimentations : une source de tension (fournit une tension constante) et une source de courant (fournit un courant constant).

Les alimentations pour appareils électroniques peuvent être principalement divisées en linéaires et pulsées :

• alimentations linéaires dans lesquelles l'élément correspondant est un transformateur (il existe également des alimentations linéaires sans transformateurs);
• alimentations à découpage utilisant divers types de systèmes électroniques (convertisseurs de tension);

Les linéaires ont une conception relativement simple qui peut se compliquer à mesure que le courant qu'ils doivent fournir augmente, mais leur régulation de tension n'est pas très efficace pour eux.

L'alimentation fait partie intégrante de nombreux appareils. Certains des principaux types sont:

• Bloc d'alimentation à impulsions. Actuellement, la plupart des alimentations sont fabriquées sous la forme d'alimentations à découpage. Leur avantage est principalement le poids inférieur. Lorsque le contrôle à semi-conducteurs et les alimentations électriques n'étaient pas encore disponibles, des alimentations à transformateur plus lourdes et plus durables ont été utilisées pour permettre des conceptions d'alimentation à découpage à faible coût.
• Alimentation informatique. Les ordinateurs contiennent une alimentation à découpage qui convertit la basse tension alternative du réseau de distribution (230 V, 50 Hz) en basse tension utilisée dans les circuits électriques de l'ordinateur (DC 3,3 V, 5 V et 12 V).
• Adaptateur de réseau. Il s'agit d'une petite source d'alimentation à découpage en forme et dimensionnée comme une prise électrique standard (telle qu'un chargeur de téléphone portable) utilisée sur une alimentation secteur de 230 volts qui fournit la basse tension requise pour un appareil électrique ou électronique particulier. Les adaptateurs secteur sont généralement utilisés avec des appareils et des appareils qui ne disposent pas de leur propre alimentation électrique interne.
• Source d'alimentation de soudage. Les sources de soudage fournissent un courant élevé (généralement des centaines d'ampères) qui permet au métal de fondre localement et donc de se joindre. Auparavant, on utilisait des transformateurs dits de soudage (avec des transformateurs électromagnétiques spéciaux conçus pour des courants de soudage élevés), plus modernes sont onduleurs de soudage à commande électronique.

Résistance interne de l'alimentation

Une alimentation électrique idéale, en tant que source de tension, fournit toujours la même tension quelle que soit la charge connectée (c'est-à-dire que la tension d'alimentation est constante à différentes consommations de courant).

Cependant, il n'y a pas de source parfaite car résistance interne une vraie source limite le courant maximum qui peut circuler dans le circuit.

Cette alimentation peut utiliser un régulateur de tension pour fournir une tension de sortie stable, qui est fournie par la chute de tension (la différence entre les tensions d'entrée et de sortie du régulateur). Exemple - Régulateur de tension de commutation

Ainsi selon la qualité de la tension de sortie, on distingue les alimentations :

• des sources stabilisées, dont la tension est maintenue à un niveau constant, quelles que soient les fluctuations de courant,
• sources non régulées où la tension de sortie peut varier avec les fluctuations de courant.

Alimentations linéaires à transformateur

Les sources linéaires classiques sont constituées des éléments suivants : un transformateur, un redresseur, un filtre et un régulateur de tension.

Schéma de principe de l'alimentation linéaire

Tout d'abord, le transformateur convertit la tension secteur en une tension réduite et fournit Isolation galvanique… Un circuit qui convertit le courant alternatif en courant continu pulsé est appelé redresseur (des circuits en pont de diodes sont utilisés pour le redressement), puis un filtre avec des condensateurs et des inductances réduit l'ondulation. En savoir plus sur les filtres — Filtres de puissance.

La régulation ou la stabilisation de la tension à une valeur donnée est réalisée à l'aide de ce que l'on appelle Un régulateur de tension dans la construction duquel transistors.

Le transistor dans le circuit agit comme une résistance réglable.A la sortie de cet étage, afin d'obtenir une plus grande stabilité dans l'onde, il y a un deuxième étage de filtrage (mais pas nécessairement, tout dépend des exigences de conception), il peut s'agir d'un condensateur conventionnel.

Parmi les alimentations, il y a celles dans lesquelles la puissance fournie à la charge est régulé par thyristorspour fournir la tension et la puissance requises à la charge.

Alimentation de laboratoire allemand

Alimentations linéaires modernes

La stabilisation de la tension dans le type de base des sources linéaires est obtenue en connectant un élément spécial en parallèle avec un circuit alimenté par une source non régulée de tension plus élevée via une résistance appropriée, dont la caractéristique courant-tension montre une forte augmentation du courant au niveau requis tension. C'est un tel élément Diode Zener, qui fonctionne sur une large gamme de tensions de seuil.

Les inconvénients d'une alimentation à diode zener sont une stabilité de tension de sortie relativement faible, une plage de courant relativement petite et un rendement particulièrement faible, car l'énergie électrique est convertie en chaleur dans la résistance série et dans la diode zener elle-même.

Les sources linéaires modernes (généralement sous la forme d'un circuit intégré) utilisent un élément à impédance variable (transistor en mode linéaire) qui est contrôlé par une rétroaction basée sur la différence entre la tension de sortie et la tension continue à partir d'une tension de référence interne (basée sur une diode circuit, mais avec un petit courant continu).

Les sources linéaires typiques sont les circuits intégrés 78xx (par exemple, le 7805 est une source de tension de 5 V) et leurs dérivés.

L'inconvénient de telles alimentations linéaires est leur faible rendement (et parce que la dissipation de puissance dans le circuit intégré varie avec la chaleur et le besoin de refroidissement), surtout lorsqu'il y a une grande différence entre les tensions d'entrée et de sortie et les courants élevés. aussi parfois désavantageux que la tension de sortie soit toujours inférieure à la tension d'entrée.

L'avantage réside dans leur faible coût, leur petite taille, leur facilité d'utilisation et l'absence d'interférences provenant de l'extérieur et dans le circuit électrique.

Alimentation électrique intégrée dans un laboratoire d'électrotechnique

Alimentations à découpage

Dans les alimentations pulsées, un transistor à effet de champ est utilisé, qui se ferme périodiquement à une fréquence relativement élevée (des dizaines de kHz ou plus) et augmente la tension d'entrée d'un circuit composé d'une combinaison d'une bobine, d'un condensateur et d'une diode. Avec une combinaison appropriée de ces éléments, il est possible d'obtenir une diminution et une augmentation de la tension.

Un autre type d'alimentation pulsée est une alimentation avec un transformateur et un redresseur à diodes ultérieur, qui tire parti des propriétés avantageuses (petite taille du transformateur à courants élevés, pertes magnétiques plus faibles) des matériaux magnétiques modernes (ferrites) à hautes fréquences . En modifiant la fréquence, vous pouvez obtenir une modification de la tension de sortie.

Ainsi, une telle alimentation comprend un circuit (généralement sous la forme d'un circuit intégré) qui fournit une variation de fréquence basée sur la rétroaction de la tension de sortie pour fournir une tension de sortie stable sous des charges variables.

En savoir plus sur les alimentations à découpage : Principes généraux, avantages et inconvénients des alimentations à découpage

Étant donné que les alimentations à découpage fonctionnent avec des tensions et des courants à onde carrée, elles émettent généralement des ondes électromagnétiques sur une large plage de fréquences. Par conséquent, lors de leur création et de leur utilisation, il est nécessaire de respecter les principes de compatibilité électromagnétique (CEM).

Équipement de laboratoire

Dans un atelier ou un laboratoire, une alimentation électrique de précision est utilisée pour la mesure, le test et le dépannage. Ces alimentations de laboratoire convertissent, redressent et régulent les tensions ainsi que les courants de sortie afin que les mesures puissent être effectuées sans endommager les appareils testés.

Voir également:Alimentations pour appareils d'automatisation industrielle