Guide complet sur le fonctionnement et le choix des alimentations à découpage

Présentation complète des connaissances de base sur les alimentations à découpage, leur fonctionnement, les points de sélection, des exemples d'applications en 24V et 12V, ainsi que des mesures contre les interférences. Rempli d'informations que les ingénieurs débutants à intermédiaires souhaitent connaître. Veuillez également consulter la présentation des UNIFIVE et le système de support de notre entreprise Produits.

Qu’est-ce qu’une alimentation à découpage ? Explication claire du principe de base et des points clés pour son utilisation

Pour les ingénieurs en conception d’équipements électriques et électroniques, une alimentation à découpage est un élément indispensable pour atteindre une haute efficacité, une miniaturisation et une réduction des coûts. Cet article présente de manière globale les principes de base de fonctionnement de l’alimentation à découpage, les critères de sélection selon les applications, ainsi que les contre-mesures contre le bruit et les normes de sécurité. Il est rédigé de façon claire pour les ingénieurs débutants et intermédiaires, ainsi que pour les personnes concevant une alimentation pour la première fois. N’hésitez pas à lire jusqu’à la fin.

Historique des alimentations à découpage

L’histoire des alimentations à découpage remonte aux années 1800.

Il est dit qu’IBM fut le premier au monde à développer une alimentation à découpage en 1958. À l’époque, l’alimentation conçue par IBM était basée sur la technologie des tubes à vide. À la même période, General Motors (GM) a déposé un brevet similaire utilisant des transistors comme oscillateurs. Cette innovation technologique aurait considérablement élargi les choix disponibles pour les concepteurs de dispositifs. Les années 1960 marquent une ère très dynamique dans les domaines de l’espace, des télécommunications, de l’électronique et de l’informatique.

Principe de fonctionnement d’une alimentation à découpage

*Exemple de schéma-bloc d’une alimentation à découpage

Une alimentation à découpage est un convertisseur de puissance qui redresse une tension alternative (AC) en une tension continue (DC), puis contrôle cette tension à l’aide d’un élément de commutation à haute fréquence (tel que MOSFET) en le mettant rapidement sous/hors tension. Par rapport à une alimentation linéaire, elle présente les caractéristiques suivantes :

• Haute efficacité : comme seule la puissance nécessaire est fournie grâce à la commutation, cela réduit le ripple et les pertes thermiques.
• Miniaturisation : la commutation à haute fréquence permet de réduire les tailles du transformateur et des composants de filtrage, réduisant l’espace requis sur la carte.
• Compatibilité avec une large plage de tension d'entrée : selon le circuit de contrôle, certains produits peuvent s’adapter de façon flexible à des plages de 100V à 200V.

Le flux de fonctionnement général est le suivant : entrée AC→redressement→circuit de commutation haute fréquence (comme PWM)→transformateur isolé (si nécessaire)→redressement et filtrage→sortie. Le circuit de contrôle utilise le PWM (modulation de largeur d’impulsion) pour maintenir une tension ou un courant de sortie constant, et intègre des fonctions de protection pour prévenir les surtensions et surintensités.

Différences entre alimentation à découpage et alimentation linéaire, et critères de choix

L’alimentation linéaire (régulateur série) est souvent comparée à l’alimentation à découpage. Bien qu’elle utilise des transistors ou des régulateurs IC pour abaisser la tension, générant peu de bruit haute fréquence et étant plus simple à concevoir, elle présente les inconvénients suivants :

• Efficacité faible : la puissance excédentaire est dissipée sous forme de chaleur, rendant nécessaire la conception de radiateurs.
• Taille et poids importants : les transformateurs et dissipateurs doivent être plus grands.

*Tableau comparatif alimentation à découpage/alimentation linéaire

L’alimentation à découpage nécessite parfois une attention particulière au bruit, mais elle reste attrayante car elle permet de combiner efficacité et compacité.
Lors du choix d’une alimentation, il est important de vérifier les points suivants :

1. Plage de tension et de courant de sortie
2. Plage de tension d’entrée (AC/DC)
3. Efficacité, dissipation thermique et méthode de refroidissement
4. Caractéristiques de bruit
5. Fonctions de protection (surtension, surintensité, etc.)
6. Taille, poids, prix

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