Électronique

Comment réaliser facilement une alimentation à découpage de type "SMPS" de 12 et 24 Volts à 2.5Ampères.

Une alimentation à découpage peut se réaliser très simplement. Le but est de remplacer le gros transformateur lourd et les condensateurs de filtrage encombrants et chers.

L'intensité de sortie est de 2.5 ampères, max 5A. La tension dépend du nombre de tours aux secondaires de T2.

On estime pour un transformateur SMPS habituel un rapport 10:1. Soit environ 4 volts par tour au secondaire pour un primaire de 40 tours. On peut le fabriquer soi-même.

En fait, la tension de sortie peut être choisie en fonction du besoin, comme nous allons le voir.

Voilà le schéma de l'alimentation à découpage :

Pour un aperçu simplifié des connexions du diagramme avec images des composantes...

Fonctionnement de l'alimentation à découpage

Beaucoup de composants peuvent être choisis assez librement, en fonction de ce qu'on a sous la main et de la puissance souhaitée.

1. Section d'entrée de l'alimentation à découpage

Un fusible de 3 A et un pont de diode d'au moins 5A (pour avoir un peu de marge ).

Pour les émissions de parasites (CEM), on place un condensateur C1. J'ai omis dans ce schéma d'y ajouter une résistance de saignée en parallèle avec C1 pour le décharger lorsqu'on débranche la prise de courant. On parlerait d'une résistance autour de 220KΩ 1/2Watt.

2. Condensateurs de filtrage

C2 10uF / 400V. Ce condensateurs doit être de 10uF et avoir une tension de 200V ou plus. On peut le récupérer dans une alimentation de PC hors service. On ne doit pas utiliser un filtrage trop élevé on perdrait notre référence de pulses.

Lorsque l'alimentation est mise sous tension, C2 se charge à travers le thermistor. Cela limite parfaitement l'appel de courant au démarrage . Ntc16 peut avoir une valeur autour de 16Ω. Dans ce cas précis le thermistor est très facultatif

3. Oscillateur de l'alimentation à découpage

L'alimentation de l'oscillateur et de la Gate du mosfet se fait par diode zener 18V et des résistances R1 et R3. Le IRF840 support jusqu'à +/- 20V ce qui convient. La valeur de R1 à 470K valide pour une alimentation du secteur allant jusqu'à 230Vac. Pour une alimentation en 120Vac R1 pourrait avoir une valeur de 220K.

4. Fréquence de découpage

La fréquence de découpage ici se trouve entre 100 et 120 Hz. Elle est déterminée par le secteur. Soit 120 Hz pour un secteur à 60Hz ou 100Hz pour un secteur à 50Hz.

5. Commande du transistor de l'alimentation à découpage

C'est le point clé de la réalisation. Toute l'astuce se trouve là. C'est l'agencement à partir du 3e enroulement secondaire de T2 qui génère des pulses, ici à 120Hz ,à l'entrée de l'opto coupler 4N35 qui, à son tour, permet une commutation alimenté par le second primaire de T2 et va exciter la base de Q2 (2N3904) qui, à son tour, excite la Gate de Q1 (IRFP840) et à son tour commute le premier primaire de T2 lançant ainsi une, disons, boucle de feedback.

Les valeurs des composantes à la sortie du 3e enroulement secondaire de T2 peuvent être facilement modifiée. Ici, je présente un agencement de D4 et D5 qui peut être réduit à une seule diode à recouvrement ultra rapide de 1A 600V et, C13 pourrait avoir une valeur moindre autour de 100uF/25V et se limiter à réserver cette section à l'oscillateur. Cependant, j'ai trouvé pratique de laisser cette configuration telle quelle car avec on peut ajouter un troisième bornier et obtenir une 3 sortie de tension positive de 16 Volts en se connectant au positif de C13.

Ceci dit, étant donné que les diodes ultrafast 6A4 offrent une résistance approchant le 1kΩ le fait de n'avoir de 2 diodes en parallèles la puissance de sortie sera inférieure à 6 diodes en parallèles.

6. Diodes

Il faut choisir des diodes ultra rapides . Un modèle 6A (6A4) conviennent à merveille.

Ne jamais utiliser des diodes de redressement standard (1N5404, pont de diode 50Hz) !

7. Transformateur de l'alimentation à découpage (à récupérer)

Le transfo T2 peut être récupérer d'une alimentation de PC, de TV, d'un UPS hors service.

On peut, à partir d'un ancien transfo, refaire le bobinage pour l'adapter à la tension désirée. J'estime +/- 4 volts par tour au secondaire. La tension de sortie peut être choisie en fonction du besoin.

8. Condensateurs de sortie

Il est intéressant de placer plusieurs condensateurs de plus faible capacité en parallèle plutôt qu'un seul gros. La résistance série équivalente est plus faible, et l'ondulation est aussi réduite. Pour la fiabilité, on évite de dépasser 80% de la tension se service : Par exemple, un modèle 50V ne doit pas voir plus de 40V à ses bornes.

On peut choisir 2x1000uF ou 3x680uF plutôt que 1x2200uF.