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Chargeur de l'alimentation de l'ordinateur

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Comme vous le savez unité de puissance peut-être le dispositif électronique le plus commun. Une simple alimentation peut être réalisée même par les débutants. Mais quel schéma choisir? Il y en a tellement que beaucoup sont perdus. Cet article décrit brièvement les quatre principaux types de circuits et donne des recommandations pour leur utilisation.

Avant de décider de fabriquer ou de ramasser le produit fini unité de puissance Il faut répondre aux questions suivantes:

  1. Quelle tension l'alimentation doit-elle produire? Cela peut être déterminé par les caractéristiques de l'appareil qui sera connecté à l'alimentation.
  2. Quel courant doit fournir l'alimentation? Ceci est également indiqué sur l'appareil à connecter. Si la consommation électrique est indiquée, le courant peut être déterminé en divisant la puissance par la tension.

Compte tenu de ce qui précède, nous allons examiner les principaux types de circuits.

  1. Alimentation sans transformateur avec un condensateur d'extinction.

Il est utilisé pour des courants faibles, des dizaines de milliampères, rarement des centaines de milliampères. En pratique, il est utilisé pour charger des piles pour les petites lampes, les LED d’alimentation, etc. Le schéma d'une telle alimentation:

La valeur de la capacité C1 à la charge active est déterminée par la formule:

C1 - capacité, f

Ieff est la valeur effective du courant de charge, A

Uc - tension réseau, V

Un - tension à la charge, V

f - fréquence du réseau, 50 Hz

Si la charge n'est pas toujours connectée ou si son courant change, le circuit doit alors contenir une diode Zener, qui ne permettra pas à la tension sur le condensateur C2 et à la charge de dépasser la valeur admissible:

La valeur de la capacité C1 est calculée en tenant compte du courant maximal de la diode Zener et du courant de charge.

Dans cette formule: 3,5 est le coefficient, Imin est le courant minimal de la diode zener, Imax est le courant de charge maximal, Ucmin est la tension minimale, Uout est la tension de sortie de l'alimentation.

Le type de capacité est C1 K73-17 ou similaire, la tension de fonctionnement n’est pas inférieure à 400 V. Vous pouvez découpler C1 une résistance de quelques centaines de kOhm pour décharger le condensateur à l’état bloqué.

Plus de détails sur les calculs de tels schémas sont décrits dans la revue Radio n ° 5 pour 1997 (p. 48-50).

Il est clair que lorsque la charge est éteinte, l’alimentation consommera de la diode zener de manière proportionnelle à la puissance de la charge. L'efficacité est donc faible. C'est l'une des raisons d'utiliser de tels circuits uniquement pour les courants faibles. Lorsque vous travaillez avec de telles alimentations, il est important de noter que leurs composants sont connectés galvaniquement au réseau et que le risque de choc électrique est élevé.

  1. Le deuxième type de circuit est l’alimentation du transformateur. Voici le contour de base.

Selon ce schéma, vous pouvez faire alimentations presque n'importe quelle tension et courant. En pratique, ils sont présentés à partir de sources de faible puissance, par exemple l’alimentation d’un amplificateur d’antenne monté dans une prise de courant, à la soudeuse, qui pèse des dizaines de kilogrammes.

Un calcul approximatif du transformateur peut être trouvé ici, plus détaillé et précis ici.

Si les courants de charge sont importants, la capacité de filtrage C1 nécessite des milliers de microfarads. Dans ce cas, après le pont de diodes, il est nécessaire de mettre une résistance de plusieurs ohms pour qu'au moment de la mise sous tension, lorsque C1 est déchargé, la surtension du courant de charge ne désactive pas le pont de diodes.

Si les courants sont de plusieurs ampères, une puissance importante sera dissipée sur les diodes. Pour le réduire, des diodes Schottky sont utilisées, une tension plus basse leur tombe (jusqu'à 0,5 V), contrairement aux diodes au silicium sur lesquelles, à des courants élevés, plus de 1 V. peut chuter.

Pour réduire davantage les pertes, un redresseur à demi-onde avec deux diodes et deux enroulements est utilisé. Voici son schéma:

Dans ce cas, il y a deux enroulements secondaires. Ils sont connectés en série. Ils sont enroulés avec un fil demi-mince que pour un circuit à quatre diodes. Donc, la quantité de cuivre est la même. Les pertes sont deux fois plus faibles, car il y a deux diodes. Supposons que 1 V tombe sur chacun, à un courant de 10 A, il s'agit d'une perte de puissance de 10 W sur chaque diode. S'il y a deux diodes au lieu de quatre, ce n'est pas 40 W qui iront en chaleur, mais 20. Les avantages sont évidents.

Les systèmes ci-dessus présentent un inconvénient important. La tension de sortie change en même temps que la tension secteur. Comme vous le savez, les variations admissibles de la tension du secteur sont ± 5%. À partir de 220 V, ce sera (209-231) V, les modifications marginales ± 10%, (198-242) V. En termes de pourcentage, la tension de sortie changera également.

Pour éliminer cet inconvénient, appliquez stabilisants, des plus simples sur une diode Zener, parfois avec un transistor, aux stabilisants sur microcircuits.

Ici 7812 (LM7812 ou équivalent) est une puce commune stabilisateur par 12 V. Les règles de base pour l'utilisation de tels microcircuits:

- tension d'entrée de 14 V à 35 V (avec une tension minimale d'au moins 14 V et d'au plus 35 V)

- courant maximal, avec un fonctionnement continu de 1,5 A

- dissipation de puissance sans dissipateur de chaleur de 1,5 W, avec dissipateur de chaleur jusqu’à 15 W (dans certaines références, même 9 W est écrit).

L’erreur principale commise lors de l’utilisation de tels microcircuits est qu’ils regardent principalement le courant et oublient le pouvoir. Par exemple, ils souhaitent fournir une charge de 12 V à partir d'un microcircuit, consommant un courant de 1 A. Il semble que cela puisse se faire sans problème, car le courant maximal de ce microcircuit est de 1,5 A.

Mais, disons, la tension maximale dans le réseau est de 242 V et à l’entrée du microcircuit de 35 V. Il s’agit d’un microcircuit du type à compensation, c.-à-d. toute tension excédentaire 35 - 12 = 23 V tombera sur la puce. Dans ce cas, la puissance qui sera dissipée sur la puce sera égale à 23V x 1A = 23W. Et la puissance autorisée, avec un radiateur, n’est que de 15 watts. Le microcircuit surchauffera et brûlera. Dans un tel cas, son courant admissible est de 15 W: 23 V = 0,65 A, et ceci avec un radiateur.

  1. Commutation des stabilisateurs dans les alimentations du transformateur.

Ces stabilisants ont des pertes nettement inférieures à celles considérées ci-dessus. En eux, l'élément réglementaire opère selon un mode clé. Il a deux états complètement ouverts ou complètement fermés. La chute de tension est minime et la dissipation de puissance également. La magnitude de la tension de sortie est proportionnelle à la durée des impulsions de sortie.

Uout = texc / T × Uin

Uout - tension à la sortie du stabilisateur

topr - heure d'ouverture de la clé

T - période d'impulsion

Uin - tension d'entrée du stabilisateur

Schéma expliquant le principe de fonctionnement:

Comme vous pouvez le constater, il existe une inductance L dans laquelle de l'énergie et une diode à impulsions VD sont accumulées. C’est à l’aide de ces deux éléments, et bien entendu du condensateur C, installé derrière l’inductance, que les impulsions postérieures au commutateur TT se transforment en une tension constante.

Un exemple d'un tel circuit sur des transistors:

Et sur la puce:

  1. Alimentation à découpage.

Ce sont les blocs les plus efficaces et les plus petits. Ils ne disposent pas d'un grand transformateur abaisseur, même à des courants et des capacités élevés. Un exemple de l’alimentation de commutation la plus puissante est un onduleur de soudage qui, avec un courant de soudage de 250 A, ne pèse que quelques kilogrammes.

La tension secteur de 220 V est fournie au pont de diodes, puis au filtre (condensateur). La tension prend une valeur de 310 V (à une tension de 220 V). Cette tension alimente l'étage du transformateur de sortie et le générateur. L'ensemble du circuit fonctionne à des fréquences allant jusqu'à 100 kHz et même plus. À ces fréquences, les transformateurs sont en ferrite et leurs dimensions sont des dizaines de fois inférieures à celles des transformateurs fonctionnant à une fréquence de réseau de 50 Hz. En règle générale, le circuit d'un bloc d'alimentation à découpage est un stabilisateur et la tension de sortie ne dépend pas d'une modification de la tension du réseau. Les alimentations à découpage modernes fonctionnent généralement lorsque la tension du réseau passe de 110 V à 240 V.

Exemple de circuit alimentation à découpageexpliquant le principe de fonctionnement sur la puce la plus commune UC3842.

La tension secteur 220V par le biais de la carte de filtrage (PPF) est fournie au redresseur de réseau (CB), au condensateur de filtrage (SF) et via l’enroulement du transformateur à la touche TT. Par la résistance R3, la tension réduite est fournie à la broche 7 pour démarrer le microcircuit. Après le début des travaux, le terminal 7 est alimenté en outre par une diode VD1 à partir de l'enroulement du transformateur en régime établi.

À l'intérieur du microcircuit, nous voyons un générateur (GEN), un modulateur de largeur d'impulsion (PWM) permettant de contrôler une clé puissante réalisée sur un transistor à effet de champ VT. La broche 3 reçoit un signal de retour.

Schéma pratique d'une alimentation à découpage sur une puce UC3842:

Vous trouverez ici un exemple de fabrication d’un circuit d’alimentation pour ordinateur portable.

Il y a des frites alimentations à découpagecombiné avec une clé de sortie puissante. Mais leur principe de fonctionnement est similaire à celui considéré.

Conclusion

Si vous avez besoin de courants de dizaines de milliampères, l’alimentation peut être réalisée selon le schéma du premier type.

Une alimentation bon marché, dont les dimensions ne sont pas si importantes, peut être assemblée selon le schéma du second type. Les stabilisateurs de compensation doivent être utilisés à des courants allant jusqu'à 1 A.

En outre, une alimentation peu coûteuse, même avec un stabilisateur de tension de sortie, pour des courants jusqu’à 3 A peut être assemblée selon le schéma du troisième type.

Eh bien, si vous avez besoin d’une alimentation de petite taille, avec une protection contre les surcharges, pour des courants supérieurs à 3 A, avec un niveau d’ondulation faible, résistante aux variations de la tension du secteur - vous devez bien sûr procéder au montage selon le quatrième type de circuit.

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