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R&S®Essentials | Fondamentaux des alimentations

Compréhension des alimentations de banc

Auteur : Paul Denisowski, Expert en test & mesure

Une compréhension fondamentale des alimentations dc et de leurs fonctions de base est nécessaire pour de bonnes utilisations. Ce qui suit fournira une présentation technique généraliste des alimentations DC de banc et expliquera les fonctions, les paramètres et les fonctionnalités les plus importantes des alimentations au sein d'applications de test et mesure modernes.

La plupart des appareils électroniques sont alimentés par un courant direct (DC), et par conséquent une source de puissance DC ou “alimentation” est nécessaire pour quasiment toutes les conceptions, tests et débogages d'appareils électroniques modernes. Bien qu'il soit possible d'utiliser une source non configurable fixe de puissance DC, les alimentations de banc sont normalement utilisées à ces fins.

Il y a plusieurs modèles et configurations différentes d'alimentation DC de banc, mais il y a certaines exigences communes pour quasiment tous les types d'alimentation :

1. Une sortie variable, haute précision :

  • Tension généralement jusqu'à environ 30V max
  • Courant généralement jusqu'à environ 10A max

2. Une sortie d'alimentation de banc de haute qualité : faibles bruit et “ondulation”

3. Un faible temps de recouvrement après un changement soudain de l'impédance de charge

4. Plusieurs voies qui peuvent être utilisées indépendamment ou combinées

Spécifications de base des alimentations de banc

La plupart des spécifications de base d'une alimentation sont la tension de sortie maximale (en volts), le courant de sortie maximal (en ampères), et la puissance de sortie maximale (en watts). Celles-ci sont généralement spécifiées par voie.

Par exemple, cette voie a une tension max de 30 V, un courant max de 10 A, et une puissance max de 160 W. Il est important de remarquer que la puissance max est inférieure à la tension max par le courant max. Ici, la puissance de sortie maximale de la voie est 160 W, et non pas 300 W.

Les combinaisons de tension et courant prises en charge par une alimentation dc de banc sont souvent indiquées en utilisant une “courbe de limitation”. N'importe quelle combinaison de tension et courant qui tombe sur ou en-dessous de cette courbe, (dans la zone colorée) est prise en charge par l'alimentation.

Les courbes de limitation sont normalement intégrées dans les spécifications ou le manuel de l'alimentation ou alors peuvent être trouvées sur le site internet du fabricant.

Vous pouvez en savoir plus à propos des courbes de limitationici.

Configurer la tension et le courant sur une alimentation DC de banc

L'utilisateur d'une alimentation de banc configure deux choses : la limite du courant de sortie désiréeet la tension de sortie. Le courant de sortie est une fonction de la résistance de charge, alors que la puissance de sortie est la tension de sortie par le courant de sortie.

La tension de sortie délivrée est généralement conservée constante, mais dans certains cas la tension de sortie peut être modifiée ou variée dynamiquement. Les trois manières les plus classiques de procéder sont une rampe, une séquence arbitraire, et en utilisant une source externe.

Sortie rampe

Comme le nom l'implique, une “rampe” est une augmentation continue ou “élévation” de la tension de sortie. La tension de sortie commence à zéro puis augmente jusqu'à une tension définie sur une durée de chargement définie par l'utilisateur après laquelle la tension reste constante.

Sortie arbitraire

Contrairement à la rampe, qui augmente linéairement la tension de zéro à une valeur définie, une séquence arbitraire bascule l'alimentation DC entre des niveaux de tension ou des seuils de courant légèrement différents. Ces niveaux ont chacun des valeurs et des durées définies par l'utilisateur, et cette séquence peut être répétée plusieurs fois. Les séquences sont parfois définies directement sur l'alimentation elle-même mais sont souvent chargées dans l'alimentation à l'aide d'un fichier créé en externe.

Sortie analogique / modulation

Sur certaines alimentations, il est également possible de commander la sortie de la voie en utilisant une tension d'entrée externe – cette entrée “analogique” ou “de modulation” est alimentée en interne en utilisant un connecteur séparé. La tension de sortie (ou parfois la limite de courant de sortie) est contrôlée ou régulée par cette entrée analogique. Cela peut également être utilisé pour créer des formes d'ondes de tension de sortie “modulée” telles que l'onde sinusoïdale illustrée ici.

Fonction de relecture (Readback)

Compte tenu du type de sortie, de nombreuses alimentations de banc indiqueront deux valeurs pour la tension et le courant. Le premier ensemble de valeurs correspond aux valeurs saisies par l'utilisateur. Le second ensemble de valeurs correspond aux valeurs mesurées ou détectées que l'alimentation délivre actuellement. Cette fonction est souvent appelée “readback”.

En fonctionnement normal, la valeur de tension de relecture devrait être proche de la valeur configurée. La valeur de relecture en courant dépendra de la résistance de charge, car c'est la résistance de charge qui détermine la quantité de courant circulant provenant de l'alimentation. Il est important de se souvenir que la valeur “de courant” saisie par l'utilisateur est une limite supérieure ou valeur max – elle ne “force” pas l'alimentation à délivrer un courant donné.

En plus d'afficher simplement les valeurs, la relecture est également utilisée dans trois autres zones : les mesures distantes, les fonctions de protection, et dans les modes déterminant la tension constante ou le courant constant.

Mesures à distance

Les câbles d'alimentation peuvent réduire la tension observée par la charge car ils possèdent une résistance non nulle. Dans de nombreux cas, celle-ci peut être ignorée, mais elle peut être significative pour des résistances de petites charges ou des courants élevés.

Les mesures à distance permettent aux alimentations DC de banc de compenser la chute de tension causée par les câbles d'alimentation. En savoir plus à propos des mesures à distance ici.

Fonctions de protection

Les fonctions de protection sont conçues pour protéger la charge contre les tensions excessives, ou “surtensions”, des courants excessifs ou “surintensités”et des puissances excessives ou “surpuissance”.Ces trois fonctions désactivent la sortie de l'alimentation lorsqu'un seuil est dépassé. Souvent, il y a également des indications visuelles et/ou sonores lorsqu'une protection est activée. Dans la plupart des cas, la sortie de l'alimentation doit alors être réactivée manuellement.

Les fonctions de protection sont normalement configurées et activées / désactivées par voie, bien que la protection en surintensité puisse être reliée à d'autres voies – c'est à dire, si le “fusible électronique” d'une voie est déclenché, toutes les voies liées sont également désactivées. Et la protection en surintensité peut également avoir un retard au démarrage, pour éviter d'avoir la sortie désactivée à cause de courants de démarrage élevées, mais de courte durée.

Enfin, l'alimentation elle-même peut avoir une fonction de protection contre la surchauffe qui coupe d'alimentation si la température interne de l'alimentation devient trop élevée.

Modes tension constante et courant constant

La troisième utilisation principale de la relecture est associée à ce que l'on appelle les modes de “tension constante” et de “courant constant”. Un courant élevé excessif et/ou inattendu peut se produire lorsque la résistance de charge diminue. Puisqu'un courant élevé endommagera souvent ou détruira la charge, il est important d'éviter que cette situation se produise.

Une façon d'éviter ce problème est de réduire la tension de sorte que le courant soit sous le seuil. Ce mode de fonctionnement est appelé “mode courant constant”.

En savoir plus tension constante et courant constantici.

Conclusion

  • Les alimentations DC de banc sont très largement utilisées en conception, test, et débogage de quasiment tous les appareils électroniques.
  • Les principales spécifications des alimentations de banc sont le nombre de voies et la tension, le courant et la puissance de sortie max.
  • Il est également important de choisir une alimentation dotée d'une sortie propre et haute qualité, ainsi qu'une bonne précision / exactitude.
  • Dans la plupart des cas, la sortie d'une alimentation DC est constante, mais de nombreuses alimentations permettent de générer une sortie variable, comme des formes d'ondes rampe et arbitraires.
  • La relecture montre les valeurs de sortie mesurées, et permet des fonctions telles que les mesures à distance, différents types de protection, et la commutation entre les modes de tension constante et de courant constant.
  • Des fonctions supplémentaires trouvées dans certaines alimentations de banc incluent le fonctionnement série et parallèle, la possibilité de fonctionner comme une charge électronique, et la simulation de batteries.

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