La partie 2 de notre série de tutoriels vidéo sur les alimentations pour les débutants et les non-ingénieurs en électronique vous présente les tests et l’utilisation des alimentations non régulées.
Alimentations pour Débutants, Partie 2
Dans la première partie de notre série de tutoriels vidéo pour débutants sur les alimentations, nous avons expliqué comment vous pouvez vous équiper pour tester, modifier et utiliser des alimentations sans débourser une fortune en matériel coûteux. Dans cette partie 2 de notre série de tutoriels vidéo, nous allons examiner les tests et l’utilisation des Alimentations Non Régulées.
Regardez notre vidéo de la Partie 2 pour en savoir plus !
Transcription Suivante du Tutoriel Vidéo
Temps : 0:00sBonjour, je suis Chris Richardson et je suis ingénieur en électronique spécialisé dans les alimentations. Ceci est la deuxième partie d’une série de séminaires en ligne pour les passionnés d’alimentations qui ne sont pas nécessairement formés en tant qu’ingénieurs en électronique.
Dans la première partie de la série, j’ai parlé des alimentations de base nécessaires pour commencer à tester, maintenant voyons quelques alimentations qui ne contrôlent pas activement leurs sorties. Ce type d’alimentation, une alimentation non régulée, devient de moins en moins courant car il devient de plus en plus abordable de fabriquer des alimentations régulées, mais nous pouvons encore apprendre beaucoup des anciennes alimentations non régulées.
Agenda de l’Alimentation Non Régulée
Temps : 0:31sDans cette vidéo, nous allons voir où l’alimentation non régulée peut encore être trouvée, mais il devient de plus en plus rare de les trouver. Ensuite, nous allons examiner le cœur de la plupart de ces alimentations qui sont basées sur des transformateurs fonctionnant à la fréquence de ligne CA (courant alternatif), soit 50Hz ou 60Hz selon l’endroit où vous vivez.
Étant donné que les transformateurs prennent un courant alternatif (CA), ou une tension, et augmentent également le courant ou la tension alternatifs, presque toutes les alimentations doivent être redressées, ce qui signifie que le CA est converti en CC (courant continu).
Par nature, les alimentations non régulées permettent à leur tension de sortie de changer au fur et à mesure que leur courant de sortie change, nous allons donc tester cela sur de vraies alimentations. Ensuite, nous explorerons le défi universel de toutes les alimentations : la chaleur !
Temps : 1:11sVoici trois alimentations. La première a été récupérée d’un téléphone, la suivante d’un autre téléphone. La première est une alimentation basée sur un transformateur de ligne non régulé et la seconde est une alimentation à découpage. La première fournit 6,5 volts à 500mA et la seconde 6,5 volts à 600mA. Donc remarquez la différence, mais le principal élément est le poids.
Si vous voulez connaître la différence entre une alimentation basée sur un transformateur ou un transformateur de ligne et une alimentation standard, il vous suffit de voir à quel point elle est lourde. La première pèse 220 grammes, et un appareil physiquement plus petit qui fournit en réalité plus de puissance basé sur un régulateur à découpage ne pèse que 55 grammes. La dernière ici est une alimentation non régulée que j’ai fabriquée moi-même et elle est encore plus lourde à 338 grammes.
Temps : 2:15sJe me prépare à tester mon alimentation non régulée discrète ici, mais avant cela, je veux faire une très importante note sur la sécurité électrique. Ici, au niveau de l’entrée CA, nous avons la “Terre”, ce sont les broches en laiton, et chaque fois que vous testez avec un oscilloscope ou la plupart des appareils de laboratoire, la connexion négative, l’argent que nous voyons sur l’oscilloscope, est aussi la terre, en fait ici il y a une connexion.
J’ai donc connecté mon sonde et je vais utiliser la fonction de test ici, donc si je vais toucher les broches, certes c’est la terre électrique, et la raison pour laquelle je dis cela est que nous ne pouvons pas connecter l’oscilloscope à l’une ou l’autre des entrées CA, cela reviendrait à court-circuiter la terre à la ligne ou au neutre. Nous ferions sauter le disjoncteur différentiel ou provoquerions une grande tension ou un courant à travers la sonde qui passerait par l’oscilloscope et endommagerait probablement quelque chose.
Temps : 3:17sUne autre chose importante à noter, si nous voulions tester de chaque côté du pont de diodes, cela ne serait pas possible avec cet oscilloscope et deux sondes standard non isolées, car encore une fois, si nous connections une sonde ici et une autre sonde à l’autre bout du pont de diodes, nous le court-circuiterions.
Où Trouver des Alimentations Non Régulées
Temps : 3:36sSi vous êtes une personne soucieuse de l’environnement, vous emporterez vos vieux appareils électroniques indésirables dans un centre de recyclage. Mais vous pourriez avoir un sac ou une boîte quelque part avec de vieux appareils électroniques que vous n’avez pas encore pris le temps de recycler. Regardez-y pour les adaptateurs muraux et trouvez le plus lourd.
Tensions des Alimentations Non Régulées
Temps : 3:52sVoici mon alimentation non régulée configurée, j’ai mes deux multimètres. Celui en bleu va mesurer la tension d’entrée, celui en orange va mesurer la tension de sortie aux bornes de sortie du transformateur. Une note importante en matière de sécurité est que ce multimètre peut aller jusqu’à 750 volts CA rms et le second est sûr jusqu’à 250 volts CA rms, donc nous ne détruirons rien.
Donc, lorsque je l’allume, nous avons environ 230 volts à l’entrée, encore une fois CA rms, et le dispositif indique 24 volts CA, mais nous avons en réalité 27 volts, mais c’est normal, c’est typique. Lorsque nous le chargeons jusqu’à sa capacité de 12 volt-ampères, il devrait être plus proche de 24 volts.
Transformateurs 50/60 Hz – Volts, Amps et Volt-amps
Temps : 4:49sEn général, plus la fréquence est basse, plus le transformateur sera grand pour un niveau de puissance donné. Les transformateurs de 50 ou 60 Hertz sont donc grands et lourds car ils nécessitent beaucoup plus d’inductance pour fonctionner à de si basses fréquences.
En comparaison, les alimentations à découpage dont nous parlerons dans les parties 4 et 5 de cette série de webinaires fonctionnent à des fréquences allant de mille à près de cent mille fois plus élevées, donc leurs transformateurs sont beaucoup plus petits et plus légers, oh et moins chers.
Temps : 5:16sLe même essai, mais cette fois la sonde de l’oscilloscope teste la tension de sortie CC réelle. Voici la lecture du multimètre à propos de 38 volts, et ce que j’ai fait, c’est que j’ai mis l’oscilloscope en mode couplé CA à seulement deux volts par division. Donc vous pouvez voir ici que c’est très, très lisse et c’est parce qu’il n’y a pas de charge.
Maintenant, notre alimentation non régulée est chargée par ce résistor de puissance de 330Ω. Ainsi, du positif sortant, cela va à la résistance puis dans le multimètre bleu, et celui-ci mesure en fait le courant CC, là nous pouvons voir 93mA. L’autre multimètre mesure la tension de sortie CC (31,6V) et du multimètre bleu, la tension revient à la charge.
Lectures des Multimètres
Une autre chose importante à noter maintenant que notre circuit est sous charge, nous pouvons voir une certaine ondulation. J’ai dû zoomer et maintenant c’est à 500mV par division, mais nous pouvons définitivement voir une différence entre le cas chargé et déchargé.
Redresseurs d’Alimentation Non Régulée
Temps : 6:14sPratiquement tous les appareils électroniques modernes fonctionnent avec du CC, courant continu, donc des redresseurs sont employés pour convertir les sorties CA des transformateurs de ligne en CC. En général, il y a trois choses qui détruisent les microchips ou les appareils électroniques.
Temps : 6:28sTrop de tension est la première et la plus courante, une tension négative connectée là où une tension positive devrait être utilisée est la deuxième cause, et c’est là qu’intervient le redresseur. La troisième cause de défaillance est la chaleur, et nous en parlerons vers la fin de ce webinaire et à la fin de tous les webinaires restants également.
Les diodes discrètes et les ponts de diodes ont des valeurs de tension pour la tension de pointe ou la tension CC qu’elles peuvent supporter en inverse, et elles ont des valeurs de courant pour le courant CC ou RMS. Dans la plupart des cas, dépasser la tension même d’un peu détruit la diode presque instantanément, tandis qu’un trop grand courant cause trop de chaleur. Cela peut détruire le dispositif, mais cela prend généralement plus de temps.
Voici le redresseur à composants discrets non régulé, mais maintenant le pont de diodes a été retiré du circuit et remplacé par cette diode redresseuse unique ici. En l’absence de charge, nous avons encore environ 38 volts à la sortie et nous pouvons voir qu’en l’absence de charge, la tension de sortie est très, très lisse.
Condensateurs de Maintien – Lissage des Ondulations
Temps : 7:25sUne fois que votre CA est redressée en CC, elle présente encore de nombreuses variations en termes de tension de sortie et cela empire à mesure que vous appliquez une charge de plus en plus importante. Appliquer du CA redressé directement à la plupart des appareils électroniques fonctionne sporadiquement au mieux et détruira vos appareils électroniques au pire, car les pics de la tension de sortie peuvent facilement être trop élevés et provoquer une surtension.
Un grand condensateur, généralement de centaines de microfarads ou de millifarads, absorbe la charge lorsque le CA redressé est au-dessus de la tension de sortie désirée et fournit cette charge à la charge lorsque le CA redressé est en dessous de la tension de sortie désirée. Avec suffisamment de capacité, la sortie commence à avoir un aspect très lisse.
Temps : 8:02sVoici à nouveau le circuit de redressement demi-onde, mais cette fois avec la charge de puissance de 330Ω connectée. Tirant juste en dessous de 90mA, la tension est d’environ 30 volts, et surtout, nous pouvons voir une différence assez grande car il y a beaucoup plus d’ondulations à la tension de sortie maintenant.
Tension de Sortie par Rapport au Courant de Sortie
Temps : 8:20sAprès le redressement et le lissage, il y a encore la chute ou la perte de tension de sortie à mesure que de plus en plus de courant de charge est tiré. C’est pourquoi l’extérieur de l’adaptateur mural indique « 6,5 volts à 500mA », car il a été testé pour avoir cette tension à ce courant, mais la tension de sortie moyenne va augmenter à des charges plus faibles et descendre à des charges plus élevées. Quel que soit le dispositif alimenté par cet adaptateur, il doit soit avoir une consommation de courant constante et stable, soit être capable de supporter les variations de cette tension.
Temps : 8:48sDans cette expérience, ce que je fais, c’est tester le transformateur à la capacité maximale en volt-amperes qu’il est capable de fournir. Ainsi, à l’arrière, que nous ne pouvons pas voir maintenant, il est indiqué un maximum de 12 volt-amperes (12VA). Nous savons que lorsque nous le connectons à la ligne, nous avons 230 volts rms.
Donc 12VA divisé par 230V c’est environ 52mA (0,052A) et c’est aussi près que j’ai pu obtenir avec le type de charge variable que j’ai ici appelé source de courant linéaire constante, et vous pouvez voir cela en détail dans la partie 5 de la série, donc je me suis un peu avancé pour faire un point.
Lorsque l’on charge au maximum, nous avons environ 25,5 volts ici, et également lorsque la charge est au maximum, nous pouvons voir qu’il y a plus d’ondulations à la sortie.
Ondulations de l’Alimentation Non Régulée
Ces ondulations peuvent être réduites en augmentant la capacité de sortie, mais nous pouvons voir que les environ 24 volts qui étaient indiqués comme tension secondaire à pleine charge sont environ corrects.
Chaleur – Quelle Quantité est Acceptable
Temps : 9:43sNotre alimentation non régulée de base se composait d’un transformateur, de quelques diodes redresseuses et d’une multitude de condensateurs. Parmi ces trois composants, les condensateurs sont les plus sensibles à la chaleur.
Pour obtenir toute la capacité nécessaire, le type de condensateur utilisé est presque toujours un condensateur électrolytique en aluminium. Ceux-ci contiennent un liquide ou un gel appelé électrolyte et au fil du temps, il s’évapore. Une fois qu’il est parti, le condensateur n’est plus un condensateur, c’est juste une résistance. Plus l’air autour du condensateur est chaud et plus le condensateur chauffe avec le courant qui le traverse, plus sa durée de vie utile est courte.
Beaucoup d’amateurs d’électronique connaissent le terme « recapage » qui fait référence à la sauvegarde d’un appareil électronique en remplaçant tous les condensateurs électrolytiques en aluminium desséchés.
Temps : 10:25sUne des dernières choses que je vais faire est de tester à quelle température les différents composants de mon alimentation semi-régulée discrète atteignent. Ce que j’ai fait, c’est que je l’ai connecté à la charge maximale, lors du test précédent, j’ai vérifié que nous tirions bien 12 volt-amperes en regardant le courant à l’entrée.
Maintenant, je surveille le courant à la sortie, qui est d’environ 320mA, nous pouvons voir que la tension suit à peu près la tension nominale, 25,5 volts dans ce cas, et si vous vous demandez quelle était l’utilisation de cette alimentation ATX que j’ai transformée en alimentation de laboratoire, je l’utilise maintenant pour alimenter ce ventilateur CC.
Temps : 11:01sJe ne souffle pas l’air sur l’alimentation elle-même, je souffle l’air sur la charge. La charge, encore une fois, est un potentiomètre de précision à 10 tours connecté à un régulateur linéaire qui me fournit une source de courant, mais les watts que je dissipe ici sont beaucoup plus élevés que ce qu’il peut normalement supporter, donc l’air garde cette partie fraîche.
Voici ma thermocouple et la pointe repose dans l’air libre en ce moment et vous pouvez voir qu’il fait plutôt chaud ici à l’intérieur de ma maison, il fait presque 30 degrés Celsius. Donc, ce que je vais faire, c’est prendre la pointe ici et je vais la toucher sur le dessus des différents composants. Par exemple, sur le dessus du transformateur, il est peut-être à 33,5 degrés ou ainsi, donc à pleine charge il ne chauffe pas beaucoup.
Température de l’Alimentation Non Régulée
Cependant, ce qui est encore plus intéressant, c’est de regarder le condensateur électrolytique en aluminium et ce dispositif est à environ 32oC. Donc au total, cette alimentation ne chauffe pas beaucoup. Les deux composants critiques ne sont que peut-être 2 à 3 degrés, peut-être 4 degrés plus élevés que la température ambiante et ils sont également en dessous de la température maximum de 40oC indiquée sur le transformateur.
Temps : 12:23sIl y a un autre composant dans cette alimentation dont je veux vérifier la température et c’est le pont de diodes que j’examine ici. Encore une fois, sa température ambiante est d’environ 30oC.
Lorsque je fais le test de température ici, je dois être très prudent car les fils bleu et noir que nous voyons ici sont connectés aux 230 volts CA. Je ne veux donc certainement pas court-circuiter cela avec ma main. Donc, je fais très attention à poser la pointe sur le composant et nous pouvons voir que nous atteignons presque 39oC, presque 40oC, donc c’est le composant le plus chaud du circuit.
Temps : 13:01sCeci conclut la partie deux sur les alimentations pour les non-ingénieurs. Restez à l’écoute pour la partie trois où nous examinerons les alimentations linéaires régulées.
Au nom de moi-même et d’Electronics-Tutorials.ws, merci d’avoir regardé notre tutoriel vidéo sur les alimentations pour débutants et nous espérons vous revoir pour la partie 3.
Fin de la transcription du tutoriel vidéo.
Vous pouvez trouver plus d’informations sur les Alimentations pour Débutants et un autre excellent tutoriel sur les alimentations non régulées en suivant ce lien : Alimentation Non Régulée.