CIRCUITS D'ALIMENTATION -Suite-

Protection à diodes

Protection à transistor

Protection à thyristor

Défauts d'une alimentation

Les alimentations à découpage

6.4. Protection à diodes :

D1, D2 et D3 sont les trois diodes de protection :

• D1 protége le régulateur contre un court-circuit à l’entrée. Elle fournit un chemin de décharge à la masse, aux condensateurs C2 et C3.

• D2 protège le LM317 contre un court-circuit à la sortie. Décharge de C2 à la masse.

• D3 protège l’alimentation contre l’inversion de polarités.

6.5. Protection à transistor :

Le circuit de protection en courant est assuré par les résistances R6, R7, R8 et le transistor Q4 = 2N3904.

Fonctionnement de la protection : soit VOUT = 9.5 volts et RL = 1 KΩ

IRL = 9.5 / 1000 = 9.5 mA

I dans le diviseur de tension est I3 = 9.5 / (360 + 100 + 820) = 7.42 mA

I6 = IRL + I3 = 9.5 mA +7.42 mA = 16.92 mA

V6 = R6 x I6 = 1 x 16.92 mA = 17 mV

La tension à l’émetteur de Q4 est de l’ordre de 9.5 volts VE = 9.5 volts

La tension à la base de Q4 est fixée par le diviseur de tension formé de R7 et R8. Si on néglige le courant de base du transistor devant le courant du diviseur de tension alors :

VB = V8 = (9.5 / 200) x 180 = 8.55 volts

Q4 est un transistor NPN et la tension à sa base est inférieure à la tension à son émetteur, il est bloqué. Pour que Q4 débloque, il faut que VB soit supérieur de 0.7 V à VE. Il faut donc que VE tombe à 8,55 -0.7 = 7.85 volts.

La chute de tension dans R6 doit être de :

V6 = 9.5 - 7.85 = 1.65 volts donc I6 = V6 / R6 = 1.65 / 1 = 1.65 A

Si le courant dans R6 atteint 1.65 A, le transistor Q4 se met à conduire et tire son courant de collecteur de la base de Q2, ce qui diminue IE2, IB1, IE1 et donc le courant de charge. La tension de sortie se rétablit à sa valeur initiale.

6.6.1. Le thyristor ou SCR : Le thyristor, -en Anglo-saxon Silicon Controlled Rectifier, redresseur commandé au silicium, en abrégé "SCR"-, est utilisé comme un redresseur ou comme un commutateur de puissance rapide. Il peut fonctionner sous plusieurs centaines de volts et conduire des courants pouvant dépasser cent Ampères. Comme commutateur, il remplace le relais et le commutateur mécanique et offre une fiabilité bien supérieure à ces composants maintenant démodés. Le domaine des thyristors recouvre la commande en alternatif des éclairages, des appareils de chauffage, des moteurs électriques, etc. L'utilisation de ces dispositifs s'est généralisée ; il est important d'en comprendre le fonctionnement.

. Fonctionnement du SCR :

Le thyristor consiste en un sandwich de quatre couches P-N/P-N de silicium. Le symbole représentatif est celui d'une diode, avec une électrode de commande ou G Â C H E T T E.

Le thyristor peut être bloqué ou passant (résistance faible) suivant la tension appliquée à la gâchette, sous forme d'une impulsion de faible puissance et de courte durée.

Le fonctionnement peut s'analyser suivant trois configurations différentes :

a) Polarisation inverse : anode négative par rapport à la cathode. Seul un faible courant de fuite passe, les jonctions sont polarisées en inverse.

b) Polarisation directe : anode positive par rapport à la cathode sans signal de gâchette. Le thyristor est dit bloqué en direct, il agit comme une résistance très élevée.

c) Polarisation directe avec un signal sur la gâchette : le thyristor débloque la jonction en quelques microsecondes et un courant très important, seulement limité par la résistance externe du circuit, circule dans le thyristor. La tension anode cathode reste de l'ordre de 0,5 à 0,7 volt.

Le thyristor reste dans cet état conducteur même après la disparition du signal de commande sur la gâchette. On ne peut couper le thyristor qu'en réduisant le courant qu'il débite en dessous d'une valeur appelée courant de maintien.

• Vérification d'un SCR :

À l'aide d'un multimètre, on peut vérifier un SCR en procédant comme suit :

a. Sélection de l'échelle : choisir sur le multimètre l'échelle qui permet de vérifier les jonctions à semi-conducteur (diode).

b. Test de la jonction gâchette/cathode : placez la sonde rouge sur la gâchette et la noire sur la cathode. Vous devriez obtenir l'équivalent d'une jonction en conduction ( 0,6 Volt). Intervertissez les deux sondes et l'affichage indiquera "infini ou OverLoad".

c. Test de non-conduction entre anode et cathode : placez la sonde rouge sur l'anode et la noire sur la cathode sans toucher la gâchette. Le SCR ne doit pas conduire (infini ou OverLoad). Intervertissez les deux sondes, le SCR ne doit toujours pas conduire (infini ou OverLoad).

d. Test d'amorçage du SCR par la gâchette : placez la sonde rouge sur l'anode et la noire sur la cathode. Si vous ne touchez pas la gâchette, le SCR ne doit pas conduire. Maintenant, placez un court-circuit entre l'anode et la gâchette pour amorcer le SCR, il doit conduire (affichage 0,6 Volt). Si vous enlevez le court-circuit entre l'anode et la gâchette, le SCR doit continuer de conduire.

6.6.2. Circuit de protection par SCR (Crowbar)

Tant que la tension de sortie est inférieure à 13 volts, la diode zener est bloquée et la gâchette du thyristor ne reçoit aucun courant. Le SCR est bloqué et l’alimentation fonctionne.

S’il y a surtension et que la tension de sortie dépasse 13 volts, la zener conduit, il se produit une chute de tension aux bornes de la résistance de 100 W, la gâchette du thyristor est activée, ce qui met ce dernier en conduction. La ligne de 20 volts est alors court-circuitée, le fusible de protection brûle.

Les alimentations à découpage ont acquis beaucoup de notoriété au cours de ces vingt-cinq dernières années grâce aux avantages incontestables qu’elles offrent, surtout au niveau du rendement, qui peut atteindre 70 à 90 % selon la valeur de la tension de sortie, et de la puissance. Elles sont maintenant très répandues dans la micro-informatique, les téléviseurs, les magnétoscopes et les caméras vidéo qui nécessitent plus qu’une tension de sortie.

Principe

Fonctionnement

Classification

Avantages

Inconvénients

Alimentation non isolée de la source

Alimentation isolée de la source

7.1. Principe : la tension secteur est directement redressée sans passer par un transformateur abaisseur de tension. Cette tension continue est transformée en plusieurs tensions continues de valeurs différentes.

La tension DC (de l’ordre de 170 volts pour une tension AC de 120 volts) alimente un convertisseur d’énergie. On applique grâce à un interrupteur rapide (transistor hacheur), la tension redressée et découpée à un transformateur de petite taille puisque travaillant à fréquence élevée ; le transistor de commutation découpe des tranches dont la durée est fonction de :

• La tension secteur ;

• La tension stabilisée désirée ;

• La charge appliquée à la sortie.

La fréquence minimale de découpage est de 15750 Hz (fréquence ligne des téléviseurs).

7.2. Fonctionnement : dans le cas de l’exemple suivant, les charges sont alimentées pendant le temps d’ouverture de l’interrupteur (convertisseur à accumulation et restitution d’énergie électrique) par une inductance (mémoire de courant) ou une inductance mutuelle.

Le fonctionnement est périodique à deux phases :

a/ Phase de conduction du découpeur (accumulation d’énergie)

Q1 = transistor hacheur ou découpeur

E = tension redressée et filtrée (170 volts)

D1 = diode

En phase d’accumulation d’énergie, Q1 est fermé et D1 est ouverte. VL = E

Le courant croît linéairement jusqu’à IM, une énergie est stockée dans la bobine. La quantité d’énergie accumulée dépend du temps de conduction du transistor.

b/ Phase de blocage du transistor (restitution d’énergie)

En phase de restitution d’énergie, Q1 est ouvert est D1 est fermée. Le condensateur C reçoit l’énergie stockée dans la bobine L. VOUT = VC = VL.

Pour que la tension de sortie VOUT soit stable, il faut maintenir à tout instant un équilibre entre l’énergie prélevée du secteur pendant la phase de conduction et l’énergie consommée pendant le blocage. Ce sera le cas s’il n’y a pas de pertes dans la bobine et les deux interrupteurs.

On peut réguler la tension de sortie VOUT en lui asservissant le rapport cyclique. On augmente le temps de conduction du transistor si VOUT diminue et on le diminue si VOUT augmente.

En pratique, on utilise un transformateur, le fonctionnement reste identique ; de plus, nous avons la possibilité de jouer sur le rapport de transformation donc d’obtenir à la sortie plusieurs tensions continues de valeurs et de signes différents. En phase de conduction le transformateur se réduit à la self de son primaire.

7.3. Classification : il existe plusieurs types de topologies de base dans la famille des alimentations à découpage ou SMPS (Switched Mode Power Supply). Chaque topologie a des propriétés uniques.

. Alimentation non isolée de la source :

- Abaisseur de tension (dévolteur ou step-down)

- Élévateur de tension (survolteur ou step-up)

- inverseur de polarité (voltage inverter)

. Alimentation isolée de la source, technique asymétrique :

- Par échange d’énergie (montage flyback) : utilisée pour les petites puissances (jusqu’à 100 W). Les charges sont alimentées pendant l’ouverture de l’interrupteur.

Les modes de fonctionnement diffèrent par le type de commutation :

.. Fréquence fixe et temps de conduction variable ;

.. Fréquence variable et temps de conduction constant (introduit en 1978) ;

.. Fréquence variable et temps de conduction variable.

Les alimentations à découpage par échange d’énergie sont subdivisées en deux :

.. Alimentation série (series SMPS) : c’est une alimentation sans transformateur ; elle n’utilise qu’une self. La fréquence de découpage est fixe. Si la fréquence est synchronisée avec la fréquence ligne (fH = 15750 Hz), on aura une alimentation à découpage synchrone. Il est évident que la tension de sortie de cette configuration ne peut être plus élevée que la tension d’entrée.

.. Alimentation parallèle (parallel SMPS) : introduite en TV dès 1975 par Siemens, elle met en jeu des puissances faibles (100 à 200 watts).Elle utilise un transformateur qui nous offre :

... Le pouvoir d’isoler la charge du secteur ;

... La possibilité d’ajouter des enroulements d’entretien pour rendre le système auto-oscillant.

- À transfert direct d’énergie (montage forward) : les charges sont alimentées pendant le temps de fermeture de l’interrupteur. Les puissances mises en jeu vont de 100 à 500 W.

. Alimentation isolée de la source, technique symétrique :

- Montage push-pull

- Montage à demi-pont

- Le transformateur SMPS est très compact et léger (la fréquence de travail étant élevée (>15750Hz) ; le transfo exige des enroulements d’inductance faible, c’est-à-dire un ferrite de faible dimension. Le faible nombre de spires permet de réduire les pertes par effet joule.

- Les capacités de filtrage sont de faible valeur (fréquence élevée), les condensateurs sont peu volumineux.

- La puissance dissipée dans les circuits de commande est réduite d’où un rendement élevé (le transistor hacheur travaille en commutation d’où une faible puissance dissipée PD = VCE x IC, IC=0 lorsque le transistor est bloqué et VCE = VCE SAT = 0.2 à 0.4 V lorsque le transistor est saturé). Un transistor à faible dissipation serait peu coûteux.

- Plusieurs tensions de sortie (d’amplitude et de signe différents) sont disponibles grâce à l’utilisation d’un transformateur SMPS à plusieurs enroulements secondaires ; les tensions obtenues seront dans les rapports des nombres de spires.

7.5. Inconvénients : un rayonnement RF est généré du fait de la commutation rapide du transformateur, d’où risque d’interférence. Le condensateur de sortie doit être de qualité (inductance et résistance de faible valeur) de façon à assurer un bon filtrage.

7.6.1. Régulateur à découpage abaisseur de tension :

Le schéma simplifié comprend un transistor de commutation (Q1), l'inductance L placée en série avec la charge, le condensateur de filtrage C1 et la diode de roue libre D.

Le circuit de commande produit des impulsions modulées en largeur qui commandent le temps de conduction (Tcond) et le temps de blocage (T bloc) du transistor.

a. Fonctionnement :

Lorsque le transistor Q1 Laisse passer le courant, celui-ci circule à travers l'inductance L et alimente la charge. Une certaine quantité d'énergie électrique est accumulée dans l'inductance (i_L croît). La diode D1 en polarisation inverse ne laisse pas passer le courant. Le condensateur C se charge. La tension au point A (cathode de la diode D1) par rapport à la masse est :

V_A = Ventrée - Vsat Ventrée

Lorsque le transistor Q1 est bloqué, le courant d'entrée Ientrée cesse de circuler. Le champ magnétique dans l'inductance L disparaît (I_L décroît) et une tension est induite aux bornes de la bobine (la polarité du point A est alors négative). Cette dernière tend à maintenir le courant.

Puisque la tension au point A est devenue négative, la diode D1 est alors en polarisation directe, de sorte qu'elle laisse passer le courant. Le courant de sortie continue de circuler dans la charge et dans l'inductance par l'intermédiaire de cette diode D1.

L'énergie emmagasinée dans l'inductance lorsque le transistor laissait passer le courant est maintenant restituée au circuit.

Q1 conducteur :

V_LCOND = Ventrée - V_CE sat - Vsortie = Ventrée - Vsortie

                       I⁺

V_LCOND  =  ---------

                   TCOND

Q1 bloqué :

V_LBLOC = Vsortie + VD

                              I^-

V_LBLOC =  L  x  ---------

                          TBLOC

                        VL BLOC        TCOND                Vsortie + VD

I⁺ = I^- ===> -----------  =  ----------  =  ------------------------

                      V_{L COND}         TBLOC           Ventrée-Vsat-Vsortie

 

                                                                              TCOND

VD et VSAT étant négligeables alors : Vsortie = ------------------------ x Ventrée

                                                                          TCOND + TBLOC

Le circuit de commande mesure la valeur de la tension de sortie, la compare avec la tension de référence et fournit des impulsions de largeur variable qui commanderont les temps de conduction et de blocage du transistor.

Il augmente automatiquement le temps de conduction Tcond si la tension de sortie tend à diminuer. Par contre, il réduit le temps de conduction si la tension de sortie à tendance à augmenter. En d'autres termes plus le temps de conduction est long, plus la quantité d'énergie emmagasinée dans l'inductance est importante et plus la tension aux bornes du condensateur de filtrage est élevée ce qui se traduit par une tension de sortie régulée de valeur plus élevée.

       VOUT                 VRÉF                                          (R1+R2)

---------------- = --------------  ===> VOUT = -------------------- x VRÉF

    (R1+R2)                 R2                                                R2

Exemple pratique de ce type d’alimentation : voir téléviseur Hitachi 29" modèle C709.

7.6.2. Régulateur à découpage élévateur de tension : ce régulateur est aussi appelé régulateur shunt. Il comprend une inductance L et une diode D en série avec la charge, ainsi qu’un transistor de commutation et un condensateur de filtrage C. Le circuit de commande fournit des impulsions modulées en largeur qui commanderont les temps de conduction et de blocage du transistor de commutation.

Fonctionnement : Lorsque le transistor Q1 laisse passer le courant (t COND), la tension d’entrée VIN est appliquée aux bornes de l’inductance L et un courant y circule. L’inductance emmagasine une certaine quantité d’énergie. La diode D est polarisée en sens inverse, car son anode qui est reliée au collecteur du transistor Q1 se trouve au potentiel VSAT qui est très proche de 0 V. La tension au point A (par rapport à la masse) est :

VA = VSAT (la valeur typique de VSAT est de 0.2 à .4 volt)

Lorsque le transistor de commutation passe à l’état bloqué (t BLOC), l’énergie emmagasinée dans l’inductance L produit une tension induite à ses bornes qui présente les polarités suivantes : polarité négative du côté de VIN et polarité positive du côté de l’anode de la diode. Nous obtenons ainsi sur l’anode de D une tension égale à la somme de VIN et de la tension induite dans la bobine L. La diode est alors en polarisation directe ; elle est traversée par un courant qui alimentera la charge et chargera le condensateur C à une tension dont la valeur est :

VC = (VIN + VL) - VD

Lorsque le transistor est à l’état passant, aucun courant ne circule dans la diode. Pendant ce temps, le courant de sortie qui circule à travers la charge est fourni par l’énergie emmagasinée dans le condensateur de filtrage C qui a déjà été chargé lors du précédent temps de blocage du transistor Q1.

Remarque : le régulateur à découpage élévateur de tension a l’avantage de produire moins de signaux parasites (bruit) car l’inductance placée en série dans le circuit atténue sensiblement les signaux transitoires qui proviennent de la commutation du transistor.

7.6.3. Régulateur à découpage inverseur de tension :

Le régulateur inverseur de tension fournit, à la sortie, une tension régulée dont la polarité est opposée à celle de la tension d’entrée. Cela permet à partir d’une alimentation unique (telle qu’une pile ou une batterie d’accumulateurs), de faire fonctionner des circuits nécessitant des tensions continues de valeurs différentes et de polarités inverses.

Lorsque le transistor Q1 laisse passer le courant (tCOND), le courant IL circule à travers l’inductance qui emmagasine une certaine quantité d’énergie. La tension au point A par rapport à la masse est égale à :

VA = VIN - VSAT

Lorsque le transistor Q1 est à l’état bloqué (tBLOC), le courant IIN cesse de circuler. L’énergie emmagasinée dans l’inductance L induit une tension à ses bornes qui présente les polarités suivantes : négative du côté de la cathode de la diode (point A) et positive du côté de la masse. Nous avons alors :

VA = VOUT - VD

La diode D est en polarisation directe. La tension induite dans l’inductance produit un courant qui charge le condensateur C et un courant qui circule dans la charge selon la direction indiquée sur la figure précédente. La tension de sortie se trouve donc inversée par rapport à la tension d’entrée.

Dans ce type d’alimentation, la tension du réseau est redressée puis filtrée ; la tension continue résultante est appliquée à un convertisseur continu qui travaille dans une gamme de fréquence de 15.75 Khz à 300 Khz. La tension continue découpée est appliquée au primaire du transformateur ; la tension secondaire est redressée puis filtrée pour fournir la tension de sortie désirée. Cette dernière doit être régulée en fonctions des fluctuations du secteur et des variations de la charge. Pour cela, nous prélevons une partie de la tension de sortie pour l’appliquer au circuit de mesure qui ajuste le rapport cyclique du transistor de commutation de manière à régler la tension de sortie. Le convertisseur peut être conçu selon deux principes : symétrique ou asymétrique. Dans la famille des convertisseurs asymétriques, il existe deux principaux :

- Convertisseur asymétrique à récupération d’énergie dénommé "flyback" (à voir en télévision) ;

- Convertisseur asymétrique à transfert direct d’énergie connu sous l’appellation "forward".

Ce dernier est le plus souvent utilisé et convient pour un grand nombre d’applications.

Exemple pratique : voir dans les pages suivantes, une alimentation à découpage du type flyback à fréquence variable et à temps de conduction variable que l’on retrouve dans beaucoup de magnétoscopes.

Les alimentations à découpage sont probablement les plus difficiles à réparer pour un technicien même chevronné. Leur plus grand avantage est sans conteste leur économie d'énergie d'une part et leur faible dimension d'autre part. Une alimentation linéaire a un taux de rendement d'au plus 60 % alors qu'il n'est pas rare d'avoir un rendement de plus de 85 % pour un "switching power supply".

7.7.1. Principe de fonctionnement :

Pour prévenir les interférences avec d'autres appareils (bruits), l'entrée de ligne d'hydro Québec est filtrée par L1, C2 et C3 et protégée par un fusible (1.6 A) -voir schéma-

Le pont de diodes BD1 sert à redresser la tension alternative 110 Volts, 60 Hz du réseau. La tension redressée est ensuite filtrée par le condensateur C22 (82µF, 250 Volts). Ce circuit fournira une tension continue (DC) variant de 90 à 200 Volts selon les modèles. Noter que cette tension n'a pas besoin d'être parfaitement pure en DC et il n'est pas rare de voir un peu d'ondulation (ripple). Cette tension est présente au niveau du collecteur du transistor Q1. Elle transite par le bobinage du transformateur (entrée = broche 15, sortie = broche 13).

La tension DC présente au niveau du collecteur du transistor Q1 (switching), se retrouve également en partie sur sa base. Ceci permet d'amener le transistor Q1 à la conduction (ON).

Comme Q1 est relié à la masse par la résistance R08 de 0.68 Ohms, 2 Watts (noter la grande puissance de cette résistance parcourue par de forts courants) et qu'il conduit, un courant circule alors dans le circuit composé du transformateur, de Q1 (collecteur-émetteur) et de R08.

Presque au même moment, on retrouve sur la base de Q2 une tension suffisante pour le faire conduire. Remarquez que l'émetteur de Q2 est directement relié à la masse. Q2 se sature et son collecteur se retrouve au potentiel de la masse (le voir comme interrupteur).

Le collecteur de Q2 est relié directement à la base de Q1. Ceci amène alors le transistor Q1 au blocage car sa base se trouve à 0 Volt. Le blocage de Q1 coupe le courant dans le transformateur et produit ainsi une tension induite dans son bobinage primaire. Le principe est emprunté au circuit de haute tension du téléviseur (flyback). Dans le téléviseur, la fréquence du signal est de 15750 Hz car elle est dépendante de la section horizontale alors que dans les alimentations à découpage, cette fréquence est variable et différente d'un modèle à l'autre.

Puisque Q1 cesse de conduire, Q2 n'est plus alors polarisé et cesse de conduire à son tour. Le cycle recommence, une oscillation a débuté et la production d'une tension dans le transformateur est commencée.

Le secondaire du transformateur peut comporter plusieurs bobinages indépendants afin de produire plusieurs tensions différentes ( 33 Volts, 6 Volts, -25 Volts etc.).

Q1 et Q2 constituent l'oscillateur. Q2 (switching control) contrôle le temps de conduction de Q1 (switching) et Q1 contrôle le courant dans le transformateur.

Q1 est à l'origine de la production d'énergie dans le primaire du transformateur. En ajoutant un circuit qui permet de contrôler le temps de conduction de Q1, nous pourrons alors contrôler instantanément la demande en énergie de l'appareil.

Pour réaliser cette régulation ou ce contrôle, on utilisera un photo coupleur (IC1) et un circuit de référence (IC2) qui fournira une tension fixe.

. Photo coupleur ou opto isolateur (IC1) : il s'agit en fait d'une LED et d'un photo transistor construits dans un même boîtier (quand la LED allume, le photo transistor conduit). Ce genre de composant se retrouve de plus en plus sur le marché, il permet d'isoler deux sections d'un circuit. Seul un lien optique réunit les deux sections. Ici on l'utilise pour isoler le côté primaire du transformateur du côté secondaire. La section secondaire n'est reliée d'aucune façon physique au côté primaire. Certains fabricants vont utiliser un transformateur à la place de l'opto isolateur.

. Fonctionnement : un diviseur de tension formé de R10 et R11 fournit une tension de référence de 2.5 volts au circuit intégré IC2 (régulateur shunt). Remarquez que cette tension n'est pas régulée par une zener, elle peut donc varier légèrement selon la demande de l'appareil. Tout changement sera perçu au niveau du diviseur de tension et aura pour effet de faire passer plus ou moins de courant dans la LED du IC1.

Le IC2 a donc pour rôle de contrôler le courant qui circule dans la LED.

Le photo transistor du IC1 est relié à l'oscillateur aussi bien par son collecteur que par son émetteur. Une fois l'oscillateur démarré, l'opto coupleur et le circuit de référence le maintiennent en "vie". C'est en variant le temps de conduction de Q2 et Q1 que l'on peut faire passer des courants plus ou moins intenses dans le bobinage du transformateur. Exemple : si la tension de sortie augmente alors le courant dans la LED du IC1 augmente et le courant collecteur-émetteur du phototransistor augmente aussi. Ce dernier parcourt le bobinage 10-11 du transformateur, la résistance R04, la diode D03, le phototransistor (C-E) et la résistance R03. La tension aux bornes de R03 augmente et comme elle est aussi la tension de base de Q2 alors ce transistor se sature plus vite et bloque Q1 pour réduire son temps de conduction et donc réduire la tension de sortie.

L'avantage d'un tel circuit est qu'il ne dépense pas d'énergie inutilement. Si l'appareil est fermé, le circuit oscille plus rapidement pour fournir des petits courants alors que s'il est allumé, que tous les circuits sont fonctionnels, le circuit oscillera moins vite pour fournir de gros courants au primaire du transformateur. C'est d'ailleurs une des raisons qui fait que lorsqu'un court circuit est présent dans l'appareil, on entend souvent l'oscillateur qui fonctionne alors à très basse fréquence audible à l'oreille humaine.

Ce genre d'oscillateur fonctionne généralement à des fréquences qui se situent au-delà du spectre audible 18 Khz à 1 Mhz.

Le circuit composé de R22, C04, C21 et D01 (snubber) sert à éliminer les oscillations qui pourraient être produites au moment du blocage du transistor Q1 (OFF).

La résistance R01 est appelée résistance de démarrage "START-UP". Elle est souvent la source du problème dans ce type d'alimentation. Sur certains modèles, un circuit intégré remplace les transistors Q1 et Q2 ainsi que tout le circuit de réaction (feed-back) et de référence.

Sécurité : faire attention aux condensateurs du primaire car ils fonctionnent avec des tensions élevées. Afin de vous protéger et de protéger votre appareil, assurez-vous de bien décharger ces condensateurs lorsque vous manipulez ces alimentations.

Il est d'abord important de constater les dégâts si l'alimentation est en panne. Servez-vous de votre sens :

. Est-elle complètement "morte" ?

. Fait-elle du bruit ?

. Y a-t-il une senteur anormale ?

. Y a-t-il de la fumée ?

. Y a-t-il des résistances, transistors ou des condensateurs brûlants ou brûlés ?

. Le fusible est-il brûlé ?

. Etc.

Le simple fait de prendre le temps de voir ces petits détails peut vous aider à ne pas dépenser votre temps et votre énergie inutilement.

Tout d'abord vérifier si le B+ est présent sur le collecteur ou le drain (dans le cas d'un FET) de Q1. Il devrait y avoir une tension DC d'au moins 90 Volts. Sinon vérifier l'état du fusible d'entrée. Si le fusible est brûlé, changez-le. S'il brûle à nouveau, il y a trois possibilités :

•  une diode de redressement du pont est probablement en court circuit. Les ponts de

diodes ne sont pas coûteux et peuvent être achetés chez tout bon distributeur de pièces.

•  le condensateur de filtrage de l'entrée peut être en court circuit. Il est évident que si le fusible brûle c'est qu'il y a un court circuit du côté primaire. Ne chercher pas un

condensateur ouvert. Prenez garde aux polarités et aux tensions d'utilisation.

• le transistor Q1 est en court circuit (collecteur-émetteur ou drain-source). Vérifiez-le et si c'est le cas, assurez-vous de remplacer également Q2. Souvent il a aussi subi un choc et il n'est pas rare de le voir rendre l'âme quelques heures après le changement de Q1.

Lorsque vous remplacez Q1 et Q2, essayez de le faire avec les originaux si possible. Ils sont le coeur du système et les remplacer par des substituts bons marchés peut être la source de tracas supplémentaires.

N'oubliez pas que ce circuit est avant tout un oscillateur et que les pièces qui le composent sont choisies pour fonctionner sous des caractéristiques bien précises. Il en est de même pour les condensateurs. Si vous avez à les remplacer, respectez leurs capacités.

Le bobinage du transformateur pourrait être la cause de l'absence du B+ sur le collecteur de Q1 mais il est très rare que le transformateur soit un problème sur ce type d'alimentation.

La résistance R01 fait partie du circuit de démarrage, elle permet de polariser les transistors Q1 et Q2 au démarrage, plus précisément au moment où l'on branche l'alimentation au secteur. Quand l'oscillateur aura démarré, un autre circuit permet de maintenir l'oscillation. Il peut arriver que le circuit de démarrage soit composé de plusieurs résistances. Vérifiez leur état, elles sont facilement identifiables du coté primaire. Elles sont visibles par leur grosseur et sont généralement du type fusible "flame proof" et de puissance élevée (1 ou 2 Watts).

Si le fusible n'est pas brûlé, que le DC est présent et que l'alimentation reste inactive, vérifiez la base de Q1. Si vous n'avez aucun voltage, la résistance de puissance R01 (starter) est probablement ouverte.

Souvent la cause d'une défectuosité. Par leur dessèchement, ils sont la source de nombreux problèmes dans ce genre d'alimentation.

Les condensateurs du côté primaire sont soumis à de fortes tensions (C22 et C04).

Mesurer la tension aux bornes de C22 avec l'alimentation branchée puis débranchez-la rapidement.

Un bon condensateur devrait garder cette tension un bon moment. Si la tension à ses bornes tombe rapidement à zéro, changez-le.

Si la résistance R01 du circuit de démarrage (starter) est ouverte, changer aussi le condensateur C09 par précaution. Remarquez qu'il est du type non polarisé.

Avec l'oscilloscope vérifier la tension DC car un excès d'ondulation (ripple) indique un mauvais filtrage donc probablement un condensateur de filtrage.

Il n'est pas rare de voir certains techniciens changer tous les électrolytiques dans une alimentation de ce style, même que certains distributeurs ont commencé à vendre des kits de réparation pour ces modèles. Pour une trentaine de dollars, ces kits contiennent quelques condensateurs, diodes, transistors etc.

Faites attention à la polarité des condensateurs, exemple : C04 dans le circuit snubber est de polarité opposée à la tension DC.

En assumant que le B+ est présent et que le circuit de démarrage est en bon état, la prochaine étape consiste à vérifier si l'oscillateur fonctionne.

Si vous avez un VARIAC, placez-le à 0 Volt et branchez-y votre alimentation. Court-circuiter les broches C et E de l’optocoupleur, ce qui annulera le circuit de régulation. Si les sorties du bloc d’alimentations sont débranchées, installer une charge de 15 à 25 ohms, 5 watts sur la sortie 5 V DC. Placez la sonde de votre oscilloscope sur le collecteur de Q1SR02. Montez lentement le VARIAC et vérifiez si une forme d'onde apparaît au collecteur du transistor lorsque la tension sur le variac se situe à environ 40 Volts AC.

Vérifier les tensions de sortie : 

• + 33 V sera à 27 V

• + 19.5 V sera à 9 V

• + 14 V sera à 7 V

• - 25 V sera à -11 V

• + 6 V sera à 2.7 V

Si un bruit excessif et aigu se fait entendre alors fermez l'appareil. Si vous insistez davantage vous détruirez à nouveau les composants que vous avez remplacés.

Si aucune oscillation n'est présente ou qu'un bruit excessif se fait entendre, vous avez probablement encore une pièce défectueuse du côté primaire. Vérifiez toutes les résistances, les condensateurs et les diodes. Prenez en note qu'il est primordial de remplacer les diodes FAST SWITCHING (exemple : 1N4148) par des diodes du même type.

Prenez le temps de vérifier correctement vos composants. Trop souvent certains techniciens ne se donnent pas la peine de dessouder leurs composants pour les vérifier.

Si vous ne possédez pas de VARIAC, utilisez le bon vieux truc d'une LAMPE.

Tout d'abord il faut savoir que certaines tensions de sortie peuvent apparaître anormales si l'alimentation n'est pas branchée au reste des circuits de l'appareil, c'est à dire sans charge.

Vérifiez la bobine du secondaire si une tension est complètement absente quoi qu'il soit très rare que le transformateur soit en cause.

Sur le secondaire on retrouve plusieurs sorties indépendantes l'une de l'autre. Chacune de ces sorties est généralement redressée par une diode de type FAST SWITCHING ou FAST RECOVERY puis filtrée par condensateur. Chaque tension peut aussi être régulée par une diode zener.

Sur beaucoup d'appareils, l'alimentation servant à l'affichage (3.5 Volts AC) est prise sur un enroulement indépendant du secondaire du transformateur donc si votre afficheur fonctionne, l'oscillateur fonctionne nécessairement.

Un autre "truc" que l'on peut utiliser pour détecter une panne est de dessouder les sorties une à la fois afin de déterminer celle qui est en cause.

Si toutes les tensions de sorties semblent trop basses, il peut s'agir d'une défectuosité du circuit de contre réaction et de référence (feed-back et reference).

Un défaut du IC1 empêchera l'oscillateur de fonctionner normalement. Pour le vérifier, contrôlez la LED et le photo transistor.

Vérifiez aussi le circuit de référence et les deux résistances R10 et R11.

Le circuit de feed-back est en même temps un circuit de protection dans bien des cas. S'il y a un court circuit dans le circuit qui fournit la tension pour la production des 5 Volts, le IC1 empêchera le transistor Q1 de conduire donc de partir l'oscillation. Vous pourrez entendre l'oscillateur tenter de fonctionner par à-coups.

Sur certains modèles il faut s'assurer que le circuit de feed-back est en fonction. En sortant l'alimentation de l'appareil, il se peut que la boucle soit alors ouverte. Dans ce cas il faut prévoir de mettre une charge sur la sortie en question. La charge recommandée est :

. Une résistance de 25 Ohms, 2 Watts pour le 5 Volts

. Une résistance de 50 Ohms, 5 Watts pour le 12 Volts

Il est important de déterminer quelle sortie est utilisée pour le feed-back. Une fois trouvée, placez votre résistance de charge afin de fermer la boucle.

Les diodes du côté secondaire sont conçues pour fonctionner à des fréquences élevées. Si l'une d'elles est en court circuit, une surcharge peut alors brûler le transistor Q1 ainsi que le fusible.

Il peut arriver que ces diodes indiquent un bon état lorsqu'elles sont mesurées avec le DVM alors que sous tension elles sont défectueuses.

Il est assez rare qu'il soit défectueux. En cas de doute, mesurez les bobinages, une lecture en Ohms indiquera s'il est bon. Une lecture "infini" montre que le bobinage est ouvert et dans ce cas changer le transformateur.

Ces transformateurs ne se trouvent que chez le fabricant et sont très coûteux.

Le simple fait de mettre sous tension un appareil, dans lequel il existe encore un court circuit, peut détruire de nouveau tous les composants remplacés. L'utilisation d'un VARIAC est recommandée mais on utilisera un substitut si on n'en possède pas un. Nous utiliserons une lampe branchée en série avec l'appareil qui ne remplace pas un vrai VARIAC mais qui peut nous épargner temps et argent.

En branchant une lumière en série, on limite le courant dans l'appareil. Une résistance placée en série limiterait aussi le courant mais sa valeur est fixe tandis que la lumière présente une résistance variable en fonction de la température. De plus l'intensité de lumière dégagée est un bon indicateur visuel.

Remarque : Il est normal d'avoir une grande luminosité au moment de mettre sous tension si l'intensité diminue graduellement par la suite. Ceci est dû au fait que les condensateurs agissent comme des courts-circuits et que lorsqu'ils sont chargés, le courant diminue alors dans l'appareil.

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