Choisir une alimentation AC-DC interne pour votre produit

Une exigence courante dans le développement de produits est la sélection d'une alimentation AC-DC interne capable de délivrer de quelques watts à plusieurs centaines de watts.

Pourquoi choisir une alimentation interne ?

Les consommateurs n'aiment pas les adaptateurs en ligne encombrants, et avec l'augmentation des densités de puissance, de nombreux blocs d'alimentation muraux tiennent désormais dans la prise elle-même. L'utilisation d'une alimentation externe maintient également les hautes tensions à l'écart du produit final, simplifiant la certification de sécurité.

Cependant, la longueur du câble peut introduire une chute de tension, nécessitant une régulation supplémentaire à l'intérieur de l'appareil. Les adaptateurs externes manquent aussi de fonctions « intelligentes » telles que l'arrêt en mode veille ou l'ajustement dynamique de tension, et ils compliquent la conformité CEM car le câble et l'adaptateur doivent être testés comme partie du système final. Pour ces raisons, de nombreux fabricants choisissent de monter l'adaptateur en interne pour rationaliser les certifications de sécurité et CEM.

À des niveaux de puissance plus élevés, ou lorsque le contrôle et des fonctionnalités avancées sont nécessaires, une alimentation interne ou « d'équipement » est préférée. La décision doit être prise tôt dans le développement, car une sélection tardive entraîne souvent des contraintes d'espace, des augmentations de coûts ou la nécessité d'une conception sur mesure.

La conformité sécurité, CEM et environnementale est primordiale

Une alimentation intégrée doit répondre aux exigences de tension et de courant, mais aussi respecter les normes de sécurité, CEM et environnementales pertinentes pour son application — industrielle, domestique, médicale, automatisme du bâtiment, ferroviaire, militaire, etc. Les nouvelles normes de sécurité basées sur les dangers exigent en outre que l'alimentation prévienne les mauvaises utilisations, ce qu'un module interne peut garantir en éliminant la possibilité d'un adaptateur externe inapproprié.

Considérations mécaniques

Au-delà de la forme et de la taille, les connecteurs, le style de montage et la stratégie de refroidissement doivent correspondre à l'agencement du produit. Les alimentations à châssis ouvert sont peu coûteuses et courantes, souvent avec des couvercles optionnels pour l'accès des techniciens. Les modules sur rail DIN sont largement utilisés dans le câblage d'armoires. Les deux types comportent généralement des borniers à vis ou des connecteurs enfichables type Molex pour l'entrée AC et la sortie. Le câblage, les fusibles, les interrupteurs et les connecteurs de châssis doivent être correctement dimensionnés et certifiés.

Comme les câbles d'entrée AC peuvent capter des interférences à l'intérieur du produit, un filtre certifié peut être requis près de l'entrée. La mise à la terre est critique : si le module d'alimentation est débranché, le châssis doit rester mis à la terre pour éviter un défaut de fil sous tension. Les connexions de terre ne doivent pas être enfichables sauf si le débranchement retire simultanément toutes les connexions sous tension, ou elles doivent être fixées de manière permanente avec des mesures anti-vibration.

Un fusible d'entrée soigneux est essentiel

Lorsqu'un connecteur de châssis alimente l'entrée AC, un fusible doit être placé à l'entrée. Le fusible doit protéger l'alimentation interne tout en permettant au câble AC externe de transporter son courant nominal. La coordination des fusibles — assurant que le fusible d'entrée s'ouvre avant tout fusible en amont — empêche la déconnexion simultanée de plusieurs circuits (voir Figure 2).

cliquer pour image en taille réelle

Figure 2 : Les valeurs des fusibles dans un système doivent être « coordonnées » : valeur Fusible 1 > Fusible 2 > Fusible 3. (Source CUI)

Lors de l'évaluation des options de connexion AC, considérez le coût global du système, pas seulement le module à châssis ouvert le moins cher. Une alimentation sous-qualifiée peut nécessiter un filtrage additionnel, augmentant le coût total.

La stratégie de refroidissement détermine le type d'alimentation

Les ventilateurs, la convection naturelle ou le refroidissement par plaque de base sont les options principales. Les unités à ventilation forcée sont plus petites mais peuvent être inadaptées dans des environnements bruyants ou difficiles d'accès pour le remplacement. Lors de l'utilisation d'un ventilateur, définissez les chemins d'entrée et d'évacuation d'air pour éviter les zones mortes, surtout quand d'autres ventilateurs système sont présents. Des fabricants comme CUI fournissent des recommandations de flux d'air dans leurs fiches techniques (voir Figure 3).

cliquer pour image en taille réelle

Figure 3 : Les recommandations pour la taille, la direction et la distance du ventilateur doivent être considérées pour éviter les « zones mortes » d'air. (Source CUI)

Les alimentations à convection sont sensibles à l'orientation et doivent être positionnées loin des autres sources de chaleur. Les unités à refroidissement par plaque de base éliminent l'incertitude du chemin thermique mais nécessitent un mur froid et un montage robuste. Lors du dimensionnement d'une alimentation, comparez puissance continue et puissance de crête. Une unité peu coûteuse avec un fort rating de surtension peut souvent répondre aux exigences de charge intermittente.

Tirez parti de l'expertise

Avec la largeur des alimentations internes disponibles, le choix optimal dépend de la sécurité, la conformité, le refroidissement, l'adaptation mécanique et le coût. Identifier le type d'alimentation tôt — aligné avec les normes, l'application et les contraintes d'intégration — réduit les risques et maintient le projet dans les délais.

---

Ron Stull est ingénieur systèmes d'alimentation chez CUI Inc. Ron a accumulé une gamme de connaissances et d'expérience dans les domaines de l'alimentation analogique et numérique ainsi que la conversion AC-DC et DC-DC depuis son arrivée chez CUI en 2009. Il a joué un rôle clé dans l'équipe d'ingénierie de CUI avec des responsabilités incluant le support applicatif, les tests et la validation, et la conception. En dehors de l'ingénierie d'alimentation, Ron joue de la guitare, court et visite les parcs nationaux américains avec sa femme, avec pour objectif de tous les visiter.

---

Contenus connexes :

• Sélectionner une alimentation externe
• Comment l'USB Type-C peut réduire la confusion des adaptateurs d'alimentation — et réduire les déchets électroniques mondiaux
• Combiner fils d'alimentation et de données, Partie 1
• USB Type-C et Power Delivery 101 — Protocole de distribution d'énergie
• Utiliser des connexions de données filaires pour alimenter des appareils IoT exigeants
• Démêler les défis de conception de l'alimentation sans fil embarquée

Pour plus d'Embedded, abonnez-vous à la newsletter hebdomadaire d'Embedded.