Alimentation à tension fixe et limitation du courant

L'alimentation se compose d'un transfo de récupération 15V de minimum 25VA (qui fournit 20V en tension redressée), d'un pont de diodes de 3A, d'un électrochimique de 4700µF et d'un module Traco Power TEN30-2413WIN. Au lieu d'utiliser un transfo et un redresseur, on peut tout aussi bien utiliser un bloc d'alimentation d'un ordinateur portable (il fournit normalement 19V et a un rendement un peu meilleur que le transfo classique).

Le module fonctionne avec une tension à l'entrée de 9 à 36V et la tension de sortie est fixée à 15V. Le module peut fournir 2A en continu, mais il devient alors très chaud et un refroidisseur avec ventilateur est alors nécessaire. J'ai plutot ajouté un limitateur de courant en utilisant l'entrée trim. En diminuant la tension de sortie, on réduit automatiquement le courant.

Le module a un rendement plus élevé qu'une alimentation linéaire (qui ne peut que réduire la tension en sortie). Une alimentation linéaire produit 7.5W en pertes caloriques, tandis qu'une alimentation à découpage a une perte de 2W avec les mêmes paramètres de fonctionnement.

* Sans refroidisseur il faut une valeur de 0.33Ω à 0.39Ω pour limiter le courant à 1.3 à 1.5A. Avec un refroidisseur (fixé avec de la colle rapide) on peut réduire la résistance à 0.27Ω pour un courant de 1.8A. Il faut utiliser une résistance de 5W.

L'entrée trim ne permet de modifier la tension de sortie que de ±20%, mais comme l'alimentation est destinée à charger des accus, une faible variation de la tension produit une forte variation du courant. Quand l'accu est complètement vide il y a un courant de 2.2A (limité par le module), mais ce courant diminue rapidement dès que la tension de l'accu remonte.

Petite alimentation de laboratoire

La tension d'alimentation peut aller de 5 à 30V et la tension de sortie est réglable de 0.5 à 30V. L'alimentation peut en théorie fournir un courant permanent de 3A, mais il ne faut pas trop s'y fier. Le module chauffe trop et cela risque de réduire sa durée de vie. Je limite normalement le courant à 1.5A et j'utilise un ventilateur automatique pour limiter la température (elle se stabilise à 43°).

Le courant d'air du ventilateur est dirigé vers le petit refroidisseur par un gros carton replié. On peut augmenter le courant avec le ventilateur, mais je préfère que l'alimentation fonctionne de façon fiable. Sans ventilateur il faut limiter le courant maximum à 1.3A. La température à laquelle le module se déclenche est réglable. La température minimale est de 80°, ce qui est trop élevé.

On peut limiter le courant maximum que le module fournit. C'est une bonne chose, car cela permet de limiter la dissipation maximale. Le rendement du module semble un peu moindre que celui du Traco Power.

On voit que l'alimentation est conçue pour charger des accus, avec une indication des Ah (comptage à partir de la mise en route). Il est possible de paramétrer le module pour qu'il se déchenche au bout d'une certaine charge (exprimée en Ah) et/ou au bout d'un certain temps. Mais cela n'empèche pas d'utiliser le module dans une petite alimentation de laboratoire.

Le module est mis en route et arrêté par une pression sur l'encodeur rotatif. L'affichage reste actif.

La version ZK-5KX peut fournir un courant de 5A, mais maintenir ce courant n'est pas recommandé. Le module a un ventilateur automatique incorporé.

Circuit pour un ventilateur automatique. La résistance NTC est montée sur le refroidisseur. La valeur de la résistance (ici de 2.2k) doit être choisie pour que le ventilateur se mette en route à partir d'une température de 40° environ. La température de démarrage dépend également de la tension d'alimentation: quand la tension diminue (charge plus importante) le ventilateur se met en route plus rapidement, ce qui est recherché. Le choix des transistors n'est pas critique, j'ai utilisé ce que j'avais dans mes tiroirs: BC548 (100mA et 100mW sont suffisants) et BC238 (500mA et 2W). Si la tension d'alimentation dépasse les 15V, il faut mettre une résistance en série avec le ventilateur. Il peut être nécessaire de placer un électrochimique de 100µF ou plus en parallèle sur le ventilateur pour aider au démarrage.

On peut modifier beaucoup de paramètres, mais ce n'est pas évident avec seulement deux boutons poussoirs et un encodeur rotatif. Le bouton rotatif ne peut par exemple pas être utilisé pour modifier directement la tension de sortie, il faut d'abord sélectionner le paramètre à modifier.

Paramètres du ZK-4KX

Poussée longue sur SW: modification de la ligne supérieure: Vout » Vin » temp

Poussée courte sur U/I: réglage de Vout » réglage de Iout
La valeur est modifiée par l'encodeur rotatif, appuyez sur le bouton pour passer au chiffre suivant.

Poussée longue sur U/I: modifier les paramètres, seconde poussée longue sur U/I: enregistrement des paramètres. Passage au paramètre suivant par une poussée courte sur SW.
OPEN (ON): le module se met en route dès la présence de l'alimentation
LUP: low voltage stop
OUP: high voltage stop
OCP: max current stop
OPP: max power stop
OAP: max charge (Ah) stop
OHP: max hours stop
OTP: max temperature stop
CAL voltage in
CAL voltage out
CAL current out

Le module est totalement bloqué en cas de stop. L'alimentation ne se remet pas en route quand la condition d'erreur n'est plus présente.

Les sommes (Ah et temps) sont perdues en cas de coupure de l'alimentation. Les paramètres programmés restent mémorisés.

Alimentation d'ordinateur portable sous 12V

Pour obtenir une puissance un peu plus élevée j'utilise une alimentation d'ordinateur portable Digitus DA-10191 12V. La tension de sortie est de 14 à 20V. L'alimentation peut fournir 5A (la valeur de 6A dans le dépliant est un peu trop optimiste).

La tension d'alimentation est de 11 à 15V et la tension de sortie se règle via un connecteur qui a une résistance incorporée. Le système est très simple et pratique: on choisit le connecteur correspondant à l'ordinateur et le module fournit automatiquement la tension correcte. C'est un peu moins pratique si on compte utiliser le module pour alimenter d'autres appareils.

Il faut couper le cable d'interconnection, choisir la bonne résistance et ajouter éventuellement une limitation du courant maximum.

Cette alimentation est moins pratique mais a un rendement un peu plus élevé que les deux alimentations précédentes. Le bloc d'alimentation chauffe à peine quand il fournit un courant de 5A.