- facteur de puissance
- rendement électrique
- variateur de tension
- correction du facteur de puissance
- découpage de son
- fonctionnement alimentation à découpage
- pfc actif
- fonctionnement d une alimentation a decoupage
- charge par induction
- facteur de puissance exemple
- comment fonctionne une alimentation
- fonctionnement de l alimentation a decoupage
- comment mesurer les tensions de sortie d une alimentation
- c est quoi puissance réactive
- fonctionnement alimentation
Il est capable de s'adapter à quasiment n'importe quelle situation en entrée car c'est lui qui gère l'énergie envoyée vers l'étage de découpage. On peut par exemple se passer du switch 115/230 V présent sur certaines alimentations sans PFC ou à PFC passif car c'est utilisable partout dans le monde (95-260 V). On pourrait dire qu'il y a quasiment découplage entre le réseau et l'alimentation.
Là aussi, il existe d'innombrables manières de concevoir un PFC actif avec des topologies dites buck, boost, buck-boost (ordre 2) et jusqu'à des modèles complexes d'ordre 4. La topologie boost (montage élévateur) est la plus répandue pour nos alimentations. On la retrouve dans les Tagan par exemple et celle que l'on va étudier. Voici le module PFC démonté d'une Tagan et son schéma de principe :
Ce module est simplement composé d'une inductance L2, d'un MOSFET qui sert d'interrupteur piloté Q1 (le module présenté en utilise 2 en parallèle), d'une diode rapide CR1, d'un condensateur C4 et d'un contrôleur PFC intégré (sous la feuille de cuivre) avec sa circuiterie.
Le MOSFET travaille à haute fréquence pour limiter la taille des composants et faire des corrections de forme extrêmement précises. On utilisera encore une fois les propriétés des inductances sur la continuité obligatoire des courants en leur sein. Au moment où l'on interrompt le courant qui la traverse, on obtient aussi une tension à ses bornes qui devient très élevée (le fameux U=L*di/dt) et qui vient s'additionner à la tension d'entrée.
Au final avec ce montage, on va pouvoir générer des tensions plus élevées en sortie très facilement (d'où le terme "boost") par rapport à l'entrée. Ca permet de travailler plus efficacement avec l'étage de découpage entre 350-400 V DC (mesuré à 352 V aux bornes du condensateur sur une Tagan U01) tout en ayant moins de pertes par conduction car le courant qui circule est plus faible. Le condensateur en sortie du PFC se chargera grâce à l'inductance quand Q1 sera bloqué et il fournira l'énergie nécessaire pour maintenir le niveau de tension par rapport à la charge quand Q1 sera passant pour charger L2.
En contrôlant le chargement de l'inductance et le relâchement de l'énergie emmagasinée dans cette inductance, on va modifier l'allure du courant tiré sur le réseau. On va imposer son allure suivant l'état du transistor Q1, qui définit le comportement de l'inductance L2. Le contrôleur régule aussi la tension en sortie du PFC en même temps (suivant la charge). Si l'on exagère très fortement l'allure de ce courant, voici à quoi il ressemble sur une période de 10 ms :
Le courant est en forme de dent de scie, elle même portée par une sinusoïde bien calée (en phase) par rapport à la tension. Quand le transistor Q1 devient passant, la diode CR1 se bloque et la tension aux bornes de L2 fait croître linéairement un courant qui la charge en énergie magnétique ; on est alors sur une phase montante (n°1 en rouge). Quand Q1 se bloque, l'énergie emmagasinée dans l'inductance fait naître un courant qui va se diriger vers la charge et le condensateur pour le charger, en traversant la diode CR1 devenue passante ; on est alors sur la phase descendante (n°2 en vert).
En jouant sur le temps de conduction-blocage du transistor, on fera varier la quantité d'énergie stockée dans l'inductance. Il suffit maintenant d'imaginer des dents de scie infiniment plus petites (ouverture-fermeture rapides de Q1) et l'on comprend aisément que l'allure du courant tiré du réseau tend vers une sinusoïde parfaite avec une valeur crête à crête bien plus faible qu'une alimentation sans PFC. On a étalé la demande de courant dans le temps et le facteur de puissance peut maintenant aller de 0.8 à 0.999 suivant la charge demandée :
Finalement, ce PFC actif agit comme si l'alimentation était une résistance pure vue de l'extérieur, c'est à dire que le courant est en phase avec la tension et il est sinusoïdal sans déformations. L'efficacité du transport énergétique est alors maximale. On ne fait pas circuler de courants inutiles et on ne pollue pas le réseau avec un tas d'harmoniques. C'est beaucoup plus efficace qu'un PFC passif. De plus, le facteur de puissance ne s'effondre pas quand on augmente la charge, et au contraire il ne fait que se rapprocher de 1 s'il est bien conçu.
Les avantages d'un PFC actif sont nombreux. Sa mise en place évite la surcharge des installations électriques et permet de faire des économies d'électricité pour ceux qui doivent payer la puissance réactive (entreprises notamment). Il améliore le fonctionnement de l'alimentation lors des microcoupures ou des petites variations de tension sur le réseau car le contrôleur PFC analyse tout (courant et tension), fait office de tampon et stocke de l'énergie dans son condensateur de sortie. Le temps de maintien (hold-up time) est généralement un peu meilleur. Il délivre une tension continue et bien régulée à sa sortie pour alimenter l'étage de découpage, sans stress excessif.
Néanmoins, il possède aussi quelques inconvénients. Comme son nom l'indique, c'est un module actif donc il occasionne des pertes (MOSFET et diode notamment). Un module PFC actif seul a un rendement électrique d'environ 94 %, alors qu'un PFC passif est à environ 97 %. L'ajout d'un module actif tend donc à réduire le rendement d'une alimentation de 1 à 5 % suivant la charge qu'on lui demande. On peut le remarquer avec les alimentations sans PFC, destinées au marché US, qui ont toujours un meilleur rendement que les modèles européens dans des conditions identiques. Néanmoins, un PFC actif permet d'avoir un convertisseur DC-DC un peu plus efficace grâce à la tension élevée donc ça compense un peu les pertes qu'il produit, mais en partie seulement. Un PFC n'a rien à voir avec le rendement et il ne l'améliore pas ! En augmentant le nombre de composants, on augmente aussi statistiquement le nombre de pannes. On augmente enfin le coût et la complexité, même si les contrôleurs sont de plus en plus souples à utiliser. Du fait du découpage, il génère des parasites (harmoniques) et il est alors nécessaire de bien dimensionner les filtres en ligne à l'entrée pour éviter de les renvoyer sur le réseau.
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.
Bien bel article autant du point de vue technique que rédactionnel.
Ma phrase préféré :
"jusqu'à la rupture pour certaines"
Une bonne odeur de condo, ou de claquement... J'adore ça...
David, c'est super !
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 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.
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!!