- Alimentation à découpage
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Vue interne d'une alimentation ATX
Une alimentation à découpage est une alimentation électrique dont la régulation est assurée par un composant électrotechnique utilisé en commutation (généralement un transistor). Ce mode de fonctionnement s'oppose à celui des alimentations linéaires dans lesquelles le composant électrotechnique est utilisé en mode linéaire. Une alimentation à découpage de type forward est une alimentation qui transmet instantanément la puissance, alors que le flyback canalise cette energie dans une self(bobine) et libère cette energie ensuite.
Les alimentations à découpage se sont fortement développées depuis les années 1980 pour pallier les inconvénients des alimentations linéaires : poids élevé et faible rendement. Elles sont utilisées désormais dans tous les appareils électroniques « grand public ».
Sommaire
Classification
Les alimentations à découpage peuvent être classifiées suivant plusieurs critères : topologie du circuit, isolation, composants utilisés, etc.[1].
Type Puissance (watts) Rendement typique Coût moyen Tension d'entrée (volts) Isola- tion Stockage d'énergie Niveau de sortie Caractéristiques Buck 0–1000 75% 1,0 5–1000* N Simple inductance Vs < Ve Boost 0–150 78% 1,0 5–600* N Simple inductance Vs > Ve Buck-boost 0–150 78% 1,0 5–600* N Simple inductance Vs > Ve ou Vs < Ve Tension de sortie inversée Flyback 0–150 78% 1,0 5–600 O Transformateur Vs > Ve ou Vs < Ve Sorties multiples Half-Forward 0–250 75% 1,2 5-500 O Transformateur + inductance Forward 78% O Transformateur + inductance Sorties multiples Push-Pull 100–1000 72% 1,75 50–1000 O Half Bridge 0–500 72% 1,9 50–1000 O Full-Bridge 400–2000 69% >2,0 50–1000 O Résonnant, sur zéro de tension >1000 >2,0 Ćuk N Condensateur + 2 inductances Vs > Ve ou Vs < Ve Tension négative pour une entrée positive Pompe de charge inversée (Ćuk modifié) N Simple inductance Tension de sortie négative et d'une amplitude supérieure à la tension d'entrée SEPIC N 2 inductances Vs > Ve ou Vs < Ve pompe de charge N Condensateurs uniquement Utilisé pour générer de très hautes tensions (multiplicateurs de tension), ou sur des circuits intégrés faible puissance (par exemple pour polariser des mémoires) Notes : * uniquement pour les équipements non accessibles aux opérateurs, sinon les limites de 42,5 V et 8,0 A s'appliquent pour les normes de sécurité électrique UL, CSA, VDE, ou CEI 60950.
Fonctionnement détaillé
Convertisseur Flyback
Voir article détaillé
Comparaison par rapport aux alimentations linéaires
Deux blocs d'alimentation grand public. À gauche, alimentation à découpage de 20 W, à droite, alimentation linéaire de 3,6 W.Les alimentations à découpage offrent de nombreux avantages sur les alimentations linéaires :
- la puissance dissipée dans le composant électrotechnique utilisé en commutation est moindre que lorsqu'il est utilisé en mode linéaire. En conséquence, le rendement de l'alimentation est meilleur, et le radiateur de dissipation est de dimensions plus modestes ;
- le transformateur fonctionne à une fréquence bien plus élevée que celle du secteur (plus de 20 kHz contre 50 ou 60 Hz), ce qui permet de réduire considérablement sa taille (voir la relation de Boucherot).
Les alimentations à découpage sont donc bien plus petites et plus légères, que les alimentations linéaires. De plus, elles possèdent un meilleur rendement.
Cependant, elles génèrent un bruit relativement important, dû au signal rectangulaire (riche en harmoniques) à la fréquence de découpage. Cette limitation les rend impropres à certaines applications.
Notes
Bibliographie
- Michel Girard, Alimentations à découpage : Cours et exercices corrigés, Dunod, 2003, 336 p. (ISBN 2100069403 et 978-2100069408)
- Jean-Paul Ferrieux, François Forest, Alimentations à découpage : Convertisseurs à résonance, principes, composants, modélisation, Dunod, 2006, 316 p. (ISBN 2100505394 et 978-2100505395)
Articles connexes
Liens externes
- Alimentations à découpage
- Fonctionnement d'une alimentation de PC par David D.
- Classes d'efficacité énergétique ("Efficiency Level") des alimentations, par Energy Star
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