Circuits UPS Expliqués : Guide Complet des Alimentations Sans Interruption

Selon Statista, en 2019, dix pays étaient à égalité en tête pour la meilleure qualité d'alimentation électrique. Pourtant, une sauvegarde reste utile même dans un pays à l'infrastructure excellente. Les coupures peuvent survenir pour maintenance ou dommage matériel. C'est là qu'interviennent les circuits et unités d'alimentation sans interruption (ASI / UPS). C'est comme avoir un circuit d'éclairage de secours. Ce guide explore ce que sont les circuits UPS et leurs avantages.

Qu'est-ce qu'un UPS et Comment Fonctionne-t-il ?

Un UPS est un dispositif électrique offrant une alimentation de secours transparente et ininterrompue. Il s'active dès qu'une coupure secteur ou une interruption de l'alimentation d'entrée se produit. Les unités UPS sont très utiles avec les ordinateurs personnels : elles donnent à un PC de bureau le même avantage qu'un portable. Elles évitent la perte de données et les dommages au PC.

L'UPS s'active dès l'interruption de la puissance de sortie, laissant le temps d'arrêter l'équipement en toute sécurité. On l'utilise généralement temporairement pour une courte période, assurant qu'aucune donnée n'est perdue.

Les organisations peuvent aussi utiliser l'UPS pour faire fonctionner l'équipement jusqu'au démarrage des groupes électrogènes de secours. Les UPS offrent aussi une protection contre les surtensions et distorsions de tension. Les organisations doivent intégrer des solutions UPS avec leurs solutions de secours habituelles.

L'UPS contient plusieurs batteries. Il bascule la charge sur elles dès qu'il détecte une perte de puissance ou une chute de tension. Il utilise un onduleur pour convertir la tension CC en tension CA pour les dispositifs de sortie.

Quels sont les Principaux Types d'UPS ?

Les unités et circuits UPS existent en plusieurs systèmes et designs, mais trois types principaux dominent.

Systèmes à Conversion Simple (Single-Conversion)

Ce sont les types les plus simples et les plus courants. Utilisés par les particuliers et les organisations dans l'infrastructure IT. Le courant électrique traverse l'UPS à conversion simple et alimente l'équipement.

L'UPS surveille la tension d'entrée. S'il détecte une perturbation ou si l'entrée CA descend en dessous des besoins, il tire le courant de sa batterie via son onduleur et déconnecte l'entrée CA pour éviter le retour de courant (backfeed) qui pourrait endommager l'équipement connecté.

L'UPS maintient l'alimentation de secours jusqu'à épuisement des batteries ou retour du secteur à un niveau acceptable.

Deux sous-types principaux :

UPS de Secours / Hors Ligne (Standby/Offline) : Le plus standard. L'équipement est alimenté directement par le secteur pendant que l'UPS surveille. En cas de surtension ou panne, il bascule mécaniquement sur la batterie. Temps de commutation quasi invisible (jusqu'à 25 ms). Fournit une protection de base contre les surtensions et une alimentation de secours par batterie.

UPS Interactif / En Ligne (Line-Interactive/Online) : Fonctionnalité plus poussée. Surveille les conditions d'alimentation. Si l'équipement ne tire pas une puissance adéquate, il régule la tension via des transformateurs (montée/descente) pour fournir une tension constante aux équipements sensibles. Dispose aussi d'une batterie rechargeable pour garantir une source d'alimentation ininterrompue.

Systèmes à Double Conversion (Double-Conversion)

Ces systèmes convertissent le courant deux fois. D'abord, un redresseur d'entrée convertit l'entrée CA en courant CC. Ensuite, l'onduleur de sortie reconvertit en CA avant de l'alimenter aux équipements. Cela assure une alimentation propre, fiable, ininterrompue, cruciale pour les équipements sensibles.

Tant que l'entrée CA secteur est présente. Si le courant secteur chute totalement, l'UPS utilise sa batterie interne jusqu'au retour du secteur ou épuisement de la batterie. Ce type de configuration existe généralement seulement en version interactive (en ligne).

Systèmes Multimodes (Multi-mode)

Combinent les fonctionnalités des systèmes à conversion simple et double, avec des améliorations. En conditions normales, fonctionne comme un UPS interactif classique. Si l'entrée chute ou dépasse un seuil, bascule en double conversion. Si la panne dépasse les capacités de la double conversion, bascule en mode batterie. Offrent la meilleure protection, mais le temps de transfert entre CA et batterie peut être plus long (toujours quasi instantané dans la plupart des cas).

Comment Créer Votre Propre Circuit UPS ?

Si vous êtes passionné d'électronique, pas besoin d'acheter un UPS. Vous pouvez construire votre propre circuit UPS et onduleur avec des temps de réponse personnalisés. Voici un circuit UPS simple, idéal pour débutants.

Liste des Composants

• Transistor NPN BD139 100 V 1,5 A (Q1)
• Résistance 1 kΩ 0,5 W × 2 (R1, R2)
• Condensateur électrolytique radial 1000 µF 25 V (C1)
• Condensateur électrolytique radial 100 µF 25 V (C2)
• Diode Zener 8,2 V 0,5 W (ZD1)
• Diode 1N4007 1000 V 1 A × 5 (D1–D5)
• Transformateur 0,5 A 10 V (T1)
• Pile AA 1,5 V × 5 (B1)
• Fusible 0,5 A (F1)

Principes et Instructions

Ce projet est petit et simple, ne nécessitant ni fabrication de PCB ni soudure. Réalisable sur plaque d'essai (breadboard). Fournit une sauvegarde 5–7 V avec 5 piles AA 1,5 V.

Deux sources d'alimentation : entrée CA et batteries. Il faut un adaptateur pour l'entrée CA. Les batteries se connectent en série à la 5^e diode 1N4007 (D5), abaissant la tension à 6,8 V.

En configuration entrée CA : les quatre diodes 1N4007 forment un pont redresseur (pont de diodes). L'entrée CA se connecte à un interrupteur en série avec le fusible, puis au transformateur, puis au pont de diodes.

La sortie du pont se connecte en série au condensateur 1000 µF (C1) et à la résistance 1 kΩ 0,5 W (R1). Avec le transistor, on connecte à un circuit intégré comportant le condensateur 100 µF, la diode Zener et une seconde résistance.

Cette partie charge les batteries rechargeables. Le transistor délivre 7 V et 500 mA.

Vous pouvez expérimenter, ajouter/retirer des composants pour simplifier. Le projet reste assez simple.

Quelques schémas UPS simples comme base pour vos propres circuits : (schémas à insérer)

Quelle Différence entre un UPS et un Onduleur ?

Un onduleur convertit le courant CC en CA. Comme vu, les UPS utilisent des onduleurs comme composants essentiels. Mais on trouve des onduleurs comme dispositifs uniques ou composants.

FAQ

Un UPS est-il meilleur qu'un onduleur ?

Ce sont des dispositifs entièrement différents aux fonctionnalités distinctes. Un UPS n'est pas « meilleur ». Cependant, la plupart des UPS intègrent un onduleur.

Combien de temps un UPS tient-il ?

Dépend de la capacité des batteries et de la charge. Rappel : les UPS sont des solutions temporaires aux coupures. Ils offrent une protection additionnelle contre les interruptions non-noires. Ils ne donnent que quelques minutes avant le démarrage des générateurs.

Combien de watts consomme un UPS ?

Dépend de la puissance nominale. En général, jusqu'à 200 W à pleine charge.

Un UPS convertit-il le CA en CC ?

L'onduleur du UPS convertit le CC en CA. Mais pour charger les batteries, le UPS convertit aussi le CA en CC.

Conclusion

L'UPS est une technologie incontournable pour toute organisation. Si vous êtes arrivé ici, vous comprenez pourquoi l'intégrer à votre infrastructure est essentiel. Les particuliers peuvent aussi l'utiliser pour protéger leurs appareils et ordinateurs. Merci de votre lecture.