Qu’est-ce qu’une carte d’alimentation ?
Une carte d’alimentation est chargée de fournir la tension et le courant conformes aux spécifications des circuits qui composent l’équipement.
En général, le circuit d’alimentation est conçu pour recevoir une alimentation commerciale de 100 V AC en entrée et fournir la tension continue requise par les circuits internes. La tension continue requise par les circuits internes peut être comprise entre 3,3 V et 48 V, en fonction de l’équipement. De plus, les valeurs de courant requises peuvent également être regroupées.
L’intérêt d’utiliser une carte d’alimentation avec un circuit d’alimentation conçu pour un usage général en tant que composant fini, plutôt que de l’optimiser et de le concevoir pour des appareils individuels en interne, est significatif.
Il est possible de réduire les coûts en limitant les spécifications à quelques types de cartes d’alimentation et en les produisant en grandes quantités. En effet, les ingénieurs spécialisés dans la conception de circuits d’alimentation peuvent concevoir des modèles très performants.
Utilisations des cartes d’alimentation
Les cartes d’alimentation sont utilisées dans un large éventail d’équipements. Notamment les équipements industriels, les équipements de traitement de l’information tels que les ordinateurs et les serveurs, les appareils électroménagers tels que les téléviseurs et les réfrigérateurs, et les équipements audiovisuels tels que les enregistreurs et les composants audio.
L’espace d’installation autorisé pour les circuits d’alimentation devient de plus en plus restreint en raison de la sophistication et des performances croissantes des différents appareils et de la miniaturisation des équipements, ce qui entraîne un besoin de miniaturisation, de haute performance et de haute efficacité.
C’est pour ces raison que le besoin de carte d’alimentation dédiée augmente, en plus des économies potentielles par rapport à une conception en interne.
Principe des cartes d’alimentation
Les cartes d’alimentation comprennent les cartes d’alimentation AC/DC, qui convertissent la tension AC en tension DC, et les cartes d’alimentation DC/DC, qui augmentent ou diminuent la tension DC.
1. Carte d’alimentation AC/DC
Elles prennent généralement en entrée une tension commerciale de 100 V CA et produisent la tension continue spécifique requise par les circuits internes de l’équipement.
2. Carte d’alimentation DC/DC
Après avoir été convertie en tension continue dans l’équipement, la sortie est amplifiée ou abaissée jusqu’à la tension spécifique requise par les circuits internes.
En plus de la simple conversion du courant alternatif en courant continu ou la conversion de la tension continue, il existe de nombreuses cartes d’alimentation dotées de diverses fonctions de protection intégrées. On retrouve ainsi des circuits de protection contre les surintensités et les surtensions pour empêcher un courant excessif de circuler dans les circuits internes. Il existe aussi des circuits de protection contre les surintensités pour empêcher l’échauffement dû à la quantité de courant circulant dans le circuit. De nombreuses types de cartes d’alimentation sont donc disponibles.
Par ailleurs, les circuits d’alimentation peuvent parfois provoquer un échauffement et une inflammation en raison d’une utilisation incorrecte de l’équipement. Les cartes d’alimentation doivent être conformes aux diverses normes de sécurité.
Autres informations sur les cartes d’alimentation
1. Avantages des cartes d’alimentation
L’un des avantages des cartes d’alimentation est qu’elles suppriment le bruit EMI (Electro Magnetic Interference). Le circuit intégré du convertisseur DC-DC, qui est une source de bruit importante, ainsi que les bobines et les condensateurs sont câblés de manière courte, et la structure optimisée réduit le bruit.
Le bruit émis par les convertisseurs DC-DC est amplifié par le câblage qui agit comme une antenne. Le raccourcissement du câblage est donc une mesure efficace de suppression du bruit.
2. Types de fonctionnement des convertisseurs DC-DC
Il existe deux types de fonctionnement pour les convertisseurs DC-DC.
Régulateur linéaire
Il s’agit d’une méthode permettant d’obtenir une tension de sortie en divisant la tension d’entrée entre les charges. Le rapport du diviseur de tension peut être modifié en utilisant un transistor ou un élément similaire entre les charges et en le traitant comme une résistance variable.
Cette méthode présente l’inconvénient d’une faible efficacité de conversion de l’énergie, car la puissance consommée par la résistance de division de la tension est perdue. En revanche, elle présente l’avantage d’un faible bruit électromagnétique.
Régulateur à découpage
Il s’agit d’une méthode par laquelle une onde d’impulsion est créée à partir de la tension d’entrée par l’activation et la désactivation d’éléments, et lissée à la sortie. La tension peut être contrôlée en modifiant le rapport marche/arrêt.
Cette méthode a un rendement élevé de conversion de l’énergie, mais présente l’inconvénient d’un bruit élevé généré lors de la commutation.