Hard du hard • Anatomie d'une alimentation xTX

• Les étapes du découpage

Maintenant, si on aborde le principe de fonctionnement d'une alimentation à découpage, on distingue au moins de 5 étapes importantes que l'on peut décomposer en 7 blocs :

• 1 + 2 : La tension en entrée provenant des 230V en courant alternatif est en premier lieu filtrée, puis redressée et lissée afin d'obtenir une tension en courant continu d'environ 325V (325v=230v*√2)
• 3 : Elle est alors découpée à partir de transistors en fonction d'une des topologies de circuit sur lesquelles nous allons revenir ultérieurement.
• 4 : Les impulsions produites par ce circuit sont alors injectées dans la bobine primaire du transformateur et le transfert d'énergie vers les deux enroulements du secondaire se fait alors au rythme du découpage afin d'obtenir une tension de 12V sur le premier et une autre de 5V sur le second.
• 5 : Il faut alors redresser et filtrer à nouveau le signal crénelé en sortie du secondaire pour obtenir des tensions continues lisses et propres. Et pour ce qui est de la tension 3,3V, elle est le plus souvent produite en régulant parfaitement du 5V.

Et dans le détail, ça donne ça... la partie supérieure de ce schéma donne la fonction de chaque bloc, alors que la partie inférieure identifie l'étape dans le cheminement du découpage et de la livraison des tensions continues

Pour comprendre maintenant comment s'articule le circuit de contrôle du découpage, nous allons devoir revenir sur la technique de la modulation de largeur d'impulsion (Pulse Width Modulation en anglais aussi connu sous l'acronyme PWM), très fréquemment utilisée en électronique pour synthétiser des signaux continus à partir de circuits à états discrets. C'est une technique utile entre autres pour les convertisseurs numérique-analogique, les variateurs de vitesse, certains amplificateurs audio et plus généralement les dispositif de puissance, en particulier les alimentations à découpage.

Après le transformateur principal à droite, les impulsions électriques qui sortent de ses enroulements sont injectés dans l'étage de redressement assuré entre autres par ces diodes de puissance schottky (au centre, au nombre de quatre, visées à leur radiateur) sélectionnées pour leur aptitude à bloquer très rapidement le courant si la tension venait s'inverser à leurs bornes, ce qui est indispensable étant donné la vitesse à laquelle se produit le découpage (environ 30kHz).

Et justement, ici on module la tension de sortie en fonction de la charge en modulant la largeur des impulsions créés par les transistors, en agissant donc sur le temps de conduction (on parle bien sur du rapport cyclique) tout en gardant une fréquence de découpage constante et très élevée. Plus longtemps les transistors seront passants, plus large sera l'impulsion, et donc plus importante sera la tension en sortie.

Vous pourrez aussi remarquer que les étapes de régulation sont nombreuses dans ce genre d'alimentation pour fournir tout le temps en sortie des valeurs stables et lisses. En effet, de par sa structure, on a constamment besoin de compenser à la volée le niveau des tensions par rapport à la charge demandée. Cette compensation se traduit donc par un abaissement ou une élévation des valeurs de tensions à des vitesses d'exécution très importantes.