Régulation indépendante (suite)
Voici un exemple d'implémentation d'un mag-amp dans une alimentation simplifiée de topologie forward avec 2 tensions arbitraires dont l'une gère le découpage et l'autre s'autorégule grâce au mag-amp situé avant l'une des diodes Schottky. Il suffit d'imaginer une ligne supplémentaire en parallèle pour le 3.3 V, qui est identique au 5 V :
A la sortie du mag-amp (en V4), figure aussi la sortie d'un circuit noté "reset mag-amp" très important. C'est lui qui gère son comportement en le contraignant, grâce à une certaine tension appliquée en V4, à avoir un certain retard sur l'impulsion suivante.
Rentrons dans le détail avec ce schéma de la branche du 5 V où l'on remplace le circuit de reset par ce qu'il est, c'est à dire une source de tension ajustable notée Vc :
On suppose que le secondaire du transformateur (Ns) fournit une tension V1 alternative en créneau de +/-10 V et de période 20 µs. Sans le mag-amp et la tension Vc, la sortie filtrée serait donc du 5 V. On suppose aussi que le mag-amp L1 est déjà saturé avant d'arriver à t=0 et que Vc = -6 V. Juste avant t=0, le mag-amp était passant (un simple fil) et la tension en V3 valait 10 V (on néglige la chute de tension de la diode D2 pour l'explication). A t=0, la tension V1 devient négative à -10 V, ce qui bloque la diode D2. Le mag-amp voit alors à ses bornes une tension égale à V1+Vc (D1 est devenue passante), soit 4 V, qui vont rester durant le temps où V1 est négative, c'est à dire 10 µs. Durant ces 10 µs, un faible courant issu de Vc traverse le mag-amp et le force à revenir dans un état non saturé (le reset). On dit alors qu'on applique une remise à zéro de 4 V * 10 µs = 40 Vµs. Ce sont ces 40Vµs qui vont définir le temps de retard à imputer à l'impulsion suivante.
Quand t=10 µs, V1 change de signe et revient à +10 V. Le mag-amp étant revenu dans un état non saturé grâce au reset précédent, il ne va pas laisser passer le courant, qui arrive du transformateur, tout de suite. La tension aux points V2 et V3 restera à 0 V jusqu'à ce que le mag-amp soit à nouveau saturé à cause des 10 V à ses bornes. Toute l'astuce se situe ici car le temps que met le mag-amp à se saturer est défini grâce aux 40 Vµs qu'on a "préchargé" dans le noyau à l'impulsion négative précédente ! Le calcul des zones A et B est montré sur le graphique et comme elles sont de même surface (40 Vµs), on peut déduire que le temps de retard vaut 4 µs. Ce qu'on a accumulé en A, on le transfère en quelque sorte en B pour annuler une partie de l'impulsion. Quand ces 4 µs sont écoulés, le mag-amp devient saturé presque instantanément, son inductance chute brusquement et il laisse alors passer le courant sans opposer de résistance. Les tensions V2 et V3 (chute de tension de D2 négligée encore une fois) passent alors à 10 V et le cycle recommence...
Finalement, au lieu d'avoir du 5 V avec du 10 V haché à 50 % (alternances positives de V1 uniquement), on obtient du 3 V grâce à du 10 V haché à 6/20 = 0.3 soit 30 %. On a décalé le front montant des impulsions de 4 µs à chaque fois, on a donc diminué la valeur moyenne de la tension V3 une fois qu'elle aura été lissée. En modifiant Vc avec un petit système électronique, on modifie la surface de la zone A et donc celle de la zone B indirectement. Comme la tension maximale ne change pas, le retard est le seul paramètre à pouvoir évoluer. C'est comme ça qu'on peut réguler très précisément la tension en sortie, pour peu que la tension de reset Vc puisse être modifiée très finement.
Vous avez surement compris que pour une alimentation réelle, il suffit de faire la même chose que le 3.3 V avec le 5 V en introduisant un mag-amp juste avant l'une de ses 2 diodes de redressement et le tour est joué ! Ce deuxième mag-amp sera piloté, de la même manière que pour le 3.3 V, par rapport à la tension de sortie du 5 V pour s'adapter en temps réel aux conditions de charge en sortie. Il n'y a plus que le 12 V à réguler, ce qui ne pose pas de problème puisque la commande de découpage est toujours disponible et on peut l'utiliser rien que pour lui à présent. Le 12 V est donc la tension dont les variations piloteront directement l'étage de découpage, c'est sa régulation à lui. Les autres tensions s'ajusteront toutes seules grâce à leur mag-amp respectif. La régulation est alors devenue indépendante !
Si l'on charge beaucoup le 5 V et que le découpage ne change pas (12 V invariant), il faut être sûr que le mag-amp dispose de suffisamment de marge de manoeuvre pour que le 5 V soit maintenu à son niveau en faisant tendre le retard vers 0. Un mag-amp ne peut délivrer qu'une tension de sortie plus faible que la tension à son entrée donc il faut bien définir la hauteur des impulsions et la capacité du mag-amp sous peine d'être un peu trop limité.
Au final, ça en fait un moyen très efficace pour réguler des alimentations à sorties multiples, sans que les chargements sur une ou plusieurs lignes n'influencent la régulation de l'ensemble. On peut alors réduire la tolérance sur les variations de tension en sortie et Antec les définit par exemple à +/- 3 % contre +/- 5 % pour les alimentations classiques. Lors de tests sur une alimentation bien faite (Seasonic S12 500 W), les variations sur le 12 V de 0 à 100 % de sa capacité (chargement dissymétrique) sont de seulement 0.015 V.
Tient ça serait intéressant de proposer cet article au téléchargement, dans un format libre biensur
(à quoi je pense ?)
Si son auteur été d'accord évidement
Des articles comme on aimerait en voir plus souvent ! Bravo à l'auteur.
Je n'ai qu'un mot à dire : MERCI !
Merci pour cet article "parfait" qui entre vraiment dans le vif du sujet.
Par contre l'idée de mipuel serait bien.
encore BRAVO !
2 remarques:
1 - ça me ferait mal que les alims à découpage datent de 40 ans, en tout cas pas dans le grand public... sans compter qu'en 1965 y avait pas des masses de micro ordinateurs sur la planète, non ?
2 - La régulation de vitesse de ventilation des procs, et aussi des alims se fait par "soft" . A partir de là cette régulation pourrait aussi se faire au niveau des tensions... pas trop complexe une régul intelligente genre feedback contrôlé style cool and quiet, non ?
En tout cas, BRAVO pour le boulot et continue de dénoncer la bêtise des soi-disant économies consistant à installer des composants trop cheap alors que l'écart de prix entre 2 condo dont la tension de sécurité varie du simple au double, ne diffèrent que de qq centimes ! C'est archi-con cet aveuglement "économique"
Les topologies élec ont ~40 ans, pas parlé des ordis globalement
Les économies faut les voir à moyenne/grande échelle aussi, à l'unité ça veut rien dire.
Bravo trés bel article bien documenté
Ayant dépanné des alims à découpage pendant plus de 10 ans ainsi que divers matériel trans et autre je sais ce que coute d'éconmiser sur les composants et les condensateurs chimiques en particulier (50% des pannes...) à quand un article sur les condos et sur leur normalisation ?
Il n'y a pas que la tension de service à prendre en compte en particulier certains souffrent à cause de la température des crêtes de tension et des courants trop importants ainsi que de la HF pour certains appareils : magnétoscopes et TV par exemple.
Les économies faut les voir à moyenne/grande échelle aussi, à l'unité ça veut rien dire.
PAS D'ACCORD
C'est justement parce que les fabricants se focalisent sur ce qu'ils croient être une économie d'échelle ... style 10 cts multiplié par 1M = 10 M .... qu'on en arrive là ... ils oublient que ce même Million... avec un prix de vente augmenté de 20 cts... apporte 2 fois plus de bénéfices, comparés à une économie théorique bidon et commercialement stupide. Bref, l'utilisateur n'est pas à 1 Euro prêt lors de l'achat de son alim, c'est faux !
Ok on parlait pas d'ordi, juste d'alims , ok ... et y'a 40 ans y'avait des alims à découpage partout,
C'est marrant, moi, les premières que j'ai vu débouler sur les Télé, c'était vers les années 80 ... et les lampes se vendaient encore et pas que pour les amplis son.
Pour ceux que ça intéresse, la formule de Boucherot explique bien , c'est à dire mathématiquement, le facteur "fréquence" et comment en multipliant celle-ci, on divise d'autant le volume du transfo, donc de l'alim, et de sa châleur ... C'est juste pour illustrer ce dossier que je trouve excellent, même si ça parle pas des ordis
http://stielec.ac-aix-marseille.fr [...] decoup.htm
Ok on parlait pas d'ordi, juste d'alims , ok ... et y'a 40 ans y'avait des alims à découpage partout,
C'est marrant, moi, les premières que j'ai vu débouler sur les Télé, c'était vers les années 80 ... et les lampes se vendaient encore et pas que pour les amplis son.
Personne n'a dit que c'était courant et qu'il y en avait partout, ils disent juste que cette technologie est vieille de 40 ans, pas forcément sa mise en application.
En tout cas exellent article
Salut
Tout simplement félicitations à ou aux auteurs pour ce dossier
A+
encore bravo !
une petite question. Ici, il est question des alim à dispo du grand publique.
Mais qu'elles sont les valeurs typiques des alim de serveur haut de gamme : leur rendement, leur puissance typique, voir leur fonction suplémentaire ?
(en fait je suis surtout curieux de leur rendement)
merci pour cette articl, mais voilà j'ai une question pour vous;
vous ne démentrez pas que ctte alimentation améliore le facteur de puissance, vous donnée des résulats montrent la tension de sortie mes pas l'allure du courant à l'entré de l'alimentation ni le PFni THD de votre alimentation si vous pouvez m'éclairez sur ce point merci encor et félicitation.
Bonjour et Bonne Année à tous,
Merci pour ces 2 articles... :-)
J'ai pas tout saisi, loin de là... Mais ça fait plaisir...
J'ai juste un souci, et je pense que les spécialistes qui sont intervenus ici pourront m'aider... Si je n'arrive pas trop trop tard...
- Est-il vraiment déconseiller d'utiliser des "dédoubleurs" de prise "molex" pour alimenter des disques durs ?
- peut-on envisager d'utiliser les connecteurs "p4" et autres "PCI-E" pour les transformer en "Molex" pour les disques durs ?
Mon problème est tout simplement qu'actuellement avec une seasonic s12HT500, je n'ai plus de Molex libres et j'en aurai besoin pour alimenter HDD et lecteurs Optiques (CD et DVD)...
Voilà...
Merci.
Bonjour,
J'ai beaucoup apprécié le contenu de ce document.
Petite question subsidiaire : Est ce qu'une alimentation à découpage (dans mon cas, pour un serveur) a une consommation linéaire en fonction de la charge des différents composants connectés. Je dois investir dans un onduleur et je ne sais pas si je dois le dimensionner en fonction de la puissance affichée de l'alimentation ou si je dois calculer réellement sa consommation de courant en fonction du nombre d'éléments que j'intègre à ce serveur (Nbs de disques, lecteur de bande, cartes supplémentaires, etc ...).
Merci d'avance pour la réponse et bonne continuation
Merci pour toutes ces explications !
Même si l'on ne comprend pas tout dans le détail, les idées directrices sont claires et permettent de faire notre choix de façon beaucoup plus objective que de se fonder sur des on-dit.
Merci encore !
merci pour ce dossier très complet, merci également pour avoir dénoncer le marketing que "presque" tt le monde croit!!
Superbe article. Merci.
@noisegate:
L'alimentation indique probablement une valeur très élevée. Soit cette valeur est sur évaluée, soit l'alimentation est sur-dimensionnée: dans les deux cas tu ne peux en tenir compte. Il me semble plus sage de considérer ce que ta machine peut, concrètement, tirer sur le réseau EDF.
Mais attention! Comme le dit l'article, ce qui compte c'est le courant qui transite dans l'onduleur. C'est à dire ((puissance consommée / rendement)/facteur de puissance)).
ex: je tire 250W d'une alimentation dont le rendement est 80% et le facteur de puissance est 0.9.
250 / 0.8 = 312.5 (puissance consommée et facturée)
312.5 / 0.9 = 347 (courant qui transite sur le réseau EDF et dans l'onduleur!)
J'ai tendance à penser qu'un ordinateur est en général massivement sous utilisé et que par conséquent les composants d'alimentation sont plus que suffisant.
Voire trop gros: pour répondre à ta question, non l'alimentation ne sera pas linéaire, le rendement sera souvent bon sur une assez large plage (ex 80% min de 50 à 100% de charge) mais il s'écroule lorsque l'on tire peu de courant. En pratique tu peux la considérer comme quasi linéaire (un serveur n'étant pas sensé passer son temps à 10% cpu).
J'imagine que tu poses cette question car tu te demandes si tu ne pourrais pas simplement prendre un "gros" onduleur?
Je pense que c'est plus une question de qualité et... de confiance dans les datasheets.