Alim Labo 200W - Plan du Dossier
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Passons aux Tests
tests Asservissement en tension - tests Asservissement en courant - Photos tests - tests en régime impulsionnel - mise en "boite"
!!! à partir de cette phase, on prends le Schéma final comme référence !!!
Rappel: avant toute intervention sur le circuit imprimé ou le cablage, mettez l'alim sur "OFF", débranchez-là, et déchargez les condos HT à l'aide d'une résistance de 10 Ohms / 10 W (ou grosse résistance de récup!) appliquée à leurs bornes.
Normalement, si le câblage est correct, pas de problème! minimum nécessaire pour tester ce montage: un multimètre, une ampoule de 220V/60W, Deux Rhéostats (ou quelque chose qui supporte jusqu'à 24V/10A, par exemple une charge électronique constituée de transistors NMOS ballast et d'un ampli-op, le tout simulant une "résistance" variable (dotée de fonctions diverses)) ou une ampoule de 12V / 50 W, et une prise secteur!
1) Etude de la partie Asservissement en Tension:
On réglera P1 au maximum pour ne pas passer en régulation de courant! P1 au maximum, P3 à mi-course (quelques tours pour un multi-tours), commuter le voltmètre numérique en voltmètre interne, commuter l'asservissement sur la sortie "+12V" et faire le branchement comme indiqué ci-dessous:
Brancher le 220V, PS-ON sur "OFF": L'ampoule s'éclaire une fraction de seconde, le temps que les chimiques 200v se chargent, puis elle s'éclaire très faiblement ensuite (l'alim fonctionne à vide, donc elle ne consomme pas de courant, tout est OK! (sinon revoyez votre câblage) Le voltmètre numérique s'allume, lui seul consomme de l'énergie (5V - 200 mA).
2) Etude de la Limitation en Courant:
effectuer le montage ci-dessus, on maintiendra R17 débranchée durant les tests (on la rebranchera à l'issue).
Ondulation résiduelle aux bornes de la charge, I = 3A, avec 0,5 mV/ div, 5 ms/ div |
Signal issu du Capteur ICC (T1) (R29-C6 débranchés), I = 3,5A, avec 0,5V/ div, 2 ms/ div. Le bruit de l'alimentation donne ceci: On observe des pics de courant provocant l'échauffement de Q10 et Q11. Si on ressoudait R17, il y aurait disjonction immédiate! |
Signal issu du Capteur ICC (T1) (avec R29-C6), I = 3A, avec 0,2V / div, 10 µs/ div. Signal parfaitement stable! Pas un seul bruit au niveau de l'alim. |
3) Quelques photos prises durant les tests:
On constate que l'alim est autant à l'aise en régulation en tension qu'en courant, et ce quelque soit la puissance consommée, avec un rendement largement supérieur à celui des alims conventionnelles.
Étude du rendement (d'après mes mesures)
Sortie "+12V" chargée à 10A et asservie en tension |
||||
Vs, Is |
Ieff 220V |
Puissance consommée |
Puissance utile (charge) |
Rendement |
Vs = 2.5V/ Is = 10A |
0.3A |
66 W |
25 W |
38 % |
Vs = 12V/ Is = 10A |
0.65A |
143 W |
120 W |
84 % |
Vs = 24V/ Is = 10A |
1.15A |
253 W |
240 W(!!!!) |
95 % |
Sortie "+5V" chargée et asservie en tension |
||||
Vs, Is |
Ieff 220V |
Puissance consommée |
Puissance utile (charge) |
Puissance utile (charge) |
Vs = 2.5V/ Is = 10A |
0.22 A |
48.4 W |
25 W |
51.6 % |
Vs = 5V/ Is = 10A |
0.34 A |
75 W |
50 W |
66.6 % |
Vs = 10V/ Is = 10A |
0.61A |
134.2 W |
100 W |
74 % |
Tableau que l'on peut obtenir avec une alimentation traditionnelle, équipée d'un transformateur "Torique" de 24 V 500 VA (rendement de 90%), tension de sortie continue redressée double-Alternance, filtrée égale à 1.15 * 2E0.5 * 24 = 39V (on supposera cette tension constante!).
Alimentation traditionnelle chargée à 10A en permanence |
|||
Vs, Is |
Puissance consommée (constante) |
Puissance utile (charge) |
Rendement |
Vs = 2.5V/ Is = 10A |
39 x 10 = 390 W |
25 W |
6.4 x 0.9 = 5.76% |
Vs = 12V/ Is = 10A |
39 x 10 = 390 W |
120 W |
30 x 0.9 = 27% |
Vs = 24V/ Is = 10A |
39 x 10 = 390 W |
240 W |
61 x 0.9 = 55% |
Avec Vs = 2.5V, quelle catastrophe!!! (ces alims ne sont pas étudiées pour le rendement, mais la précision! Encore que j'ai doté mon alim de potentiomètres multitours)
4) Passons aux tests en charge impulsionnelle:
(c'est le pire des scénarios pour une alimentation!)
Pour tester la stabilité de l'alim, voici un petit montage fort simple générant un courant Haché (valeur déterminée par les rhéostats) à fréquence variable (il suffit de changer la valeur de C):
Simple et efficace! (montez quand-même le BUZ11 sur un dissipateur)
Faites le montage sur une platine de test, et laissez R3 en l'air, avec la possibilité soit de la brancher sur le +12V Externe (21V STBY alimentant un régulateur 7812) pour "fermer" T (pour ajuster le courant en jouant sur les rhéostats), ou sur la sortie "OUT" de U1 pour générer les impulsions.
(N'oubliez pas de remettre sur OFF à l'issue de chaque mesure, car l'alim souffre, et le ventilo est débranché!!!!!)
oscillogrammes obtenus avec Imax = 10A: (limitations de courant inhibée)
1.5 Volt Crête dans le pire des cas avec un courant Haché de 10A. (une vraie séance de torture! (pour le BUZ11A! il est tout seul)) En pratique, si vous faites un montage travaillant dans ces conditions, rajoutez un bloc de filtrage L-C en tampon entre l'alim et le montage, l'alim en sera "soulagée", car elle ne verra que la forme "intégrée du courant", et non les fronts directs !
oscillogrammes obtenus avec Imax = 10A: (limitations de courant inhibée)
On a 0.5 Volt crête maxi dans cette configuration, les ondulations résiduelles on été atténuées d'un rapport de 3 environ! On remarque que le circuit L-C diminue l'ondulation résiduelle aux bornes de l'alim, mais leurs valeurs optimales devront être en rapport avec les fréquences de travail, ainsi que l'ampérage du montage à tester!
la commande "U Ballast" contrôle la tension de sortie de l'alim ATX de manière à maintenir la tension de chute entre les collecteurs-Emetteurs de T1 & T2 constante, quelque soient les variations de Vs! _ Pourquoi ne pas utiliser des Alims de 400/500 W, çà fait 24V/ 20A en continu........(pour en avoir en récup, je pense qu'il faudra attendre un peu!)
Pour conclure: Tableau comparatif Alim à Découpage - Alim de laboratoire conventionnelle
Alimentation à découpage |
Alimentation conventionnelle |
|
Rendement |
> 70% (en moyenne) |
Faible voir nul (tension faible et courant élevé: toute la puissance est évacuée par le Gros dissipateur à l'arrière de l'alim, remarquez il peut chauffer une pièce!) |
Réponse à une variation brusque de charge |
moyenne (une réponse trop rapide déstabilise celle-ci: nécessité d'employer des circuits R-C en compensation; une réponse trop lente et la régulation ne se fait plus correctement), il faut faire des compromis Stabilité - Rapidité |
Excellente |
Encombrement |
faible |
élevé (Dissipateurs et transformateurs imposants) |
Prix |
0 € (récupération) |
210 € |
Donc voilà, tout est affaire de compromis, mais comme on dit, le nerf de la Guerre, c'est l'argent!
5) "Mise en boite"
Après un essai avec le boitier d'origine, lequel s'est avéré infructueux, car trop juste au niveau place, je vais donc l'installer dans un boitier AT (un peu plus aéré)