Convertisseurs AC-DC : Votre source fiable pour une alimentation DC constante

Les convertisseurs AC-DC fournissent de l'énergie aux dispositifs électroniques qui ont besoin d'un processus de conversion de CA vers CC. Diverses applications de cet appareil peuvent s'avérer bénéfiques si vous ne pouvez pas accéder à une prise murale DC à proximité. Néanmoins, comprendre cette technologie peut être déroutant et accablant en raison de sa nature complexe. Avec cet article approfondi, vous en apprendrez davantage sur ce que ces appareils accomplissent et comment ils fonctionnent. Chez WellPCB, nous vous fournissons des informations sur les applications idéales pour les convertisseurs AC-DC. Par conséquent, vous comprendrez comment ces convertisseurs fonctionnent et comment les utiliser en toute sécurité. Tout ce qui est fourni ici vous met sur la bonne voie, alors continuez votre lecture !

1. Qu'est-ce qu'un convertisseur AC-DC ?

Les alimentations électroniques AC-DC tirent une tension CA d'une source d'alimentation et la transforment en une tension de sortie CC pour un dispositif alimenté par batterie. De plus, cet appareil convertit des valeurs de basse tension, idéales pour l'électronique quotidienne qui a besoin d'une tension de sortie CA ou CC. Chaque convertisseur contient une conception différente mais vient généralement avec un ou plusieurs transformateurs, filtres et redresseurs. En plus, certains convertisseurs AC-DC comportent une efficacité en mode actif, ce qui signifie qu'ils consomment moins d'énergie.

(Adaptateur d'alimentation DC)

Il est important de ne pas confondre cela avec un adaptateur d'alimentation DC. C'est parce qu'une alimentation DC fournit à un dispositif, tel qu'un circuit imprimé, un courant constant. Elle ne convertit pas le CA en volt DC. Les ingénieurs utilisent généralement un adaptateur d'alimentation DC à des fins de test. Une alimentation DC-DC diffère également de celles-ci car elle tire l'énergie d'une batterie et la convertit en un autre niveau de tension.

Généralement, vous découvrirez que deux types de convertisseurs AC-DC existent sur le marché aujourd'hui, linéaire et à découpage. Linéaire, une solution abordable et simple, perd l'énergie supplémentaire sous forme de chaleur, créant des problèmes pour les applications qui ne peuvent pas bien fonctionner à haute température. Les alimentations à découpage, un dispositif plus complexe, réduisent la perte d'énergie avec leur capacité à basculer entre marche complète et arrêt complet. Celles-ci fournissent également des densités de puissance plus élevées pour les centres de données, le réseautage et les applications serveur.

Bien que légères, efficaces et plus petites, celles-ci produisent du bruit électrique sans suppression. Les conceptions simplistes pourraient également fournir un facteur de puissance restreint. Pour cette raison, les correcteurs de facteur de puissance aident à résoudre ce problème.

(Alimentation à découpage, un dispositif complexe qui bascule de marche complète à arrêt complet.)

2. Comment fonctionne un convertisseur AC-DC

Les transformateurs intégrés alternent la tension CA, réduisant/augmentant les niveaux de tension pour une fonctionnalité d'alimentation DC améliorée vers un dispositif connecté. Le processus de conversion, appelé redressement, implique l'utilisation d'un redresseur à la connexion de fin de charge, convertissant l'alimentation CA en alimentation CC. Finalement, les filtres annulent le bruit dans les ondes de puissance CA, résultant en une énergie plus lisse pour un circuit source CC.

Typiquement, le circuit prend différentes formes mais contient les parties nécessaires. De plus, il fournit un ou plusieurs étages de conversion.

Certains dispositifs peuvent également inclure un ventilateur de refroidissement si un radiateur ne peut pas refroidir efficacement l'unité. Cependant, certains ventilateurs prennent de la place, donc vous devriez choisir une taille idéale. L'utilisation d'un ventilateur de refroidissement qui tourne rapidement assurera qu'il fournit un meilleur effet sur la dissipation de chaleur.

3. Applications des convertisseurs AC-DC

(Les chargeurs contiennent un convertisseur AC-DC)

Essentiellement, ces dispositifs convertissent le CA en volt CC pour l'électronique existante dans une grande variété d'applications. Ils viennent sous différentes formes, y compris les adaptateurs externes et internes. Les adaptateurs internes consistent en des appareils électroniques comme les lecteurs Blu-ray, les équipements médicaux (alimentations AC-DC 650W), etc. Pendant ce temps, les adaptateurs externes consistent en des dispositifs tels que les ordinateurs portables.

(Téléviseurs et téléphones mobiles ont un convertisseur AC-DC)

D'autres exemples d'applications incluent les chauffe-eau, ventilateurs, aspirateurs, téléviseurs, téléphones mobiles, chargeurs, et plus. De plus, les équipements militaires et de télécommunication, les machines industrielles (alimentations AC-DC 250W), et les appareils de cuisine avec moteurs DC profitent des alimentations électriques AC-DC.

Aussi, ces dispositifs comportent une protection contre les surtensions, surintensités et courts-circuits pour vous protéger, vous et le dispositif.

Un convertisseur de puissance DC fournit également des capacités de détection de signaux radio à modulation d'amplitude.

(Convertisseur AC-DC pour un ordinateur portable)

4. Comment concevoir un convertisseur AC-DC ?

(Un circuit imprimé de convertisseur AC-DC avec un transformateur et composants électroniques.)

Avant de commencer, vous devez prendre en considération que la tension de sortie CA pose beaucoup de danger. Donc vous devez construire votre convertisseur AC-DC avec une extrême prudence et prendre votre temps. Vous devriez confirmer l'emplacement de chaque fil exposé et vous assurer que la zone de travail isolée reste sûre. Ensuite, revérifiez vos connexions avant de brancher votre convertisseur DC. Sinon, cela vous nuira, vous et le dispositif.

Pour concevoir cet adaptateur d'alimentation DC, vous aurez besoin de ces pièces :

• Transformateur
• Diodes 5x
• Condensateurs 4x
• Régulateur de tension 78XX 1x
• Fils
• Radiateur thermique

(Rayonnement du radiateur)

Outils requis :

• Platine d'essai sans soudure
• Fer à souder et soudure
• Circuit imprimé
• Coupe-fils

(Circuit imprimé)

Pour commencer, vous devez connecter le câble d'alimentation CA au côté d'enroulement primaire. Ensuite, connectez le côté d'enroulement secondaire au redresseur en pont. Un multimètre aide à vérifier la tension de sortie des broches secondaires lors de la connexion du câble d'alimentation.

(Transformateur élévateur et abaisseur)

Vous devriez vous assurer qu'il a un indice 12-24VAC. Cependant, un secteur 220VAC nécessite un transformateur abaisseur 10:1. Prenez note de la consommation d'énergie du circuit. Un radiateur attaché aide les régulateurs de tension à fournir 1A de puissance.

(Une illustration montrant le processus de conversion, aussi appelé redressement.)

4.1 Composants du convertisseur AC-DC

• Bloc de filtrage d'entrée – Un bloc de filtrage d'entrée retient le bruit électrique dans les composants de commutation, l'empêchant d'affecter l'alimentation secteur. Cette partie empêche également le bruit de pénétrer dans les circuits.

(Redresseur pont diode)

• Redressement – Les convertisseurs AC-DC subissent un redressement, qui utilise un redresseur pour convertir le CA en CC.

(Correction du facteur de puissance)

• Correction du facteur de puissance (PFC) – Une correction du facteur de puissance rend le convertisseur AC-DC plus efficace. Elle réduit le courant et la composante de puissance réactive du circuit CA. Certains correcteurs de facteur de puissance supportent le mode de conduction continu et le mode de conduction discontinu.
• Étage de puissance – Un étage de puissance régule l'énergie du primaire au secondaire via le transformateur. Il vient avec des commutateurs et un filtre de sortie qui transitionne à haute fréquence.
• Transformateur – Les transformateurs contiennent des fils enroulés autour d'une base avec une induction électromagnétique formant une connexion. Par conséquent, une connexion à haute tension bénéficiera de cette fonctionnalité.
• Circuits de sortie – Les circuits de sortie servent de plateforme de stockage d'énergie pour chaque composant. Pour fournir un niveau de tension de sortie équilibré, l'énergie livrée à chaque partie passe par une boucle de contrôle de rétroaction.
• Régulation – La régulation fournit une tension de sortie constante à chaque commutateur via un circuit de contrôle de rétroaction, assurant une source d'alimentation rechargée. Donc, régler un bouton sur MARCHE FORCÉE ou ARRÊT FORCÉ le rend plus efficace.

• Mode de contrôle de tension – Un circuit de régulation détecte la tension de sortie, la comparant à une tension spécifique. Cela résulte en un ajustement du niveau de tension si une erreur se produit.
• Mode de contrôle de courant – Le mode de contrôle de courant, une version modifiée du mode de contrôle de tension, détecte le courant d'inductance du circuit. La détection se fait depuis la résistance côté haut du MOSFET. Et, il fournit une solution de détection de changement plus rapide comparée au mode de contrôle de tension.

Types de convertisseurs – Flyback et buck-flyback, les types de convertisseurs les plus populaires, contiennent un petit nombre de composants. De plus, ces topologies peu coûteuses combinent des transformateurs.

5. Directives de sécurité pour les convertisseurs AC-DC

Avant d'utiliser le convertisseur, vous devriez prendre un soin particulier pour assurer la sécurité. Nous avons discuté de quelques étapes que vous pouvez prendre qui s'avéreront bénéfiques :

• Le contact avec le radiateur ou le boîtier augmente le risque de brûlures, donc vous devriez éviter de toucher ces parties.
• Ne touchez pas les bornes d'entrée et les composants internes. Cela peut entraîner un choc électrique ou des brûlures.
• Pendant le fonctionnement du convertisseur AC-DC, assurez-vous de garder vos mains et votre visage à une distance de sécurité. Sinon, vous pourriez vous blesser si le dispositif dysfonctionne.
• L'installation d'un fusible à action retardée à l'entrée du convertisseur le gardera également en sécurité pendant le fonctionnement.

Conclusion :

Les convertisseurs AC-DC sont très pratiques pour l'électronique quotidienne. Ils vous rassurent que les dispositifs recevront le bon type d'alimentation. De plus, la machine rend le processus de conversion sûr et efficace même si le nombre de composants semble complexe. Maintenant que vous avez acquis des connaissances considérables sur ce sujet, vous devriez vous sentir prêt à commencer !

N'hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions relatives aux convertisseurs AC-DC !