Comment choisir les composants d'alimentation dont vous avez besoin

Créé: December 14, 2020
Mise à jour: Juillet 1, 2024

Au fil des ans, j'ai ouvert un bon nombre d'alimentations électriques, et j'ai toujours été impressionné par le nombre de composants qui pouvaient être intégrés dans une petite unité d'alimentation de laboratoire. Ces choses se contentaient de réduire et de redresser le courant alternatif en courant continu, n'est-ce pas ? Malheureusement, comme la plupart des systèmes électroniques, ce n'est tout simplement pas si simple, surtout lorsque l'on considère la manière dont les composants réels d'une alimentation fonctionnent. Que vous ayez besoin de concevoir une unité de faible puissance ou un système de haute puissance avec plusieurs étages de régulation, vous aurez besoin d'une gamme de composants d'alimentation pour la conversion, le filtrage, la régulation et le contrôle. Nous avons compilé une courte liste de certains composants dont vous aurez besoin dans votre système d'alimentation, ainsi que les spécifications importantes à surveiller lors de la sélection des composants.

Composants importants d'une alimentation

Tous les composants d'une alimentation sont importants, mais il est plus important de regrouper les composants par tâche au sein d'un système de régulation de puissance. Si vous travaillez à faible puissance et que vous avez juste besoin d'un régulateur IC, alors il y a un blog pour cela. Jetez un œil à cet article pour voir comment sélectionner un régulateur de tension. Sinon, votre travail consiste à sélectionner les bons composants qui seront placés à chaque étape du système afin qu'il puisse fonctionner sans panne thermique ou électrique. Certains composants sont universellement nécessaires (par exemple, les passifs et les MOSFETs de puissance) à travers plusieurs étapes d'un système d'alimentation, donc nous essaierons d'aider les nouveaux concepteurs de systèmes d'alimentation à s'informer sur ces points. Examinons dans l'ordre, de l'entrée à la sortie d'un système d'alimentation et de conditionnement plus large, et certains des composants nécessaires à chaque étape.

Entrée : Redressement et Filtrage

À l'entrée, vous aurez besoin de filtrage pour éliminer le bruit en mode commun de se propager vers la sortie. Si vous prévoyez de faire fonctionner un système DC sur une source d'alimentation AC (par exemple, à partir d'un générateur) ou à partir du réseau électrique (alimentation du réseau), vous aurez besoin de redressement si vous alimentez un système DC. Des CI de pont redresseur sont disponibles pour des puissances moyennes (haute tension/faible courant). Les systèmes à très fort courant ne peuvent pas fonctionner à travers un CI, donc une gamme de composants personnalisés sera nécessaire. Pour les diodes de redressement et les CI, surveillez la tension/courant direct et la tension de claquage inverse. Vous voulez vous assurer que la puissance d'entrée polarise suffisamment en direct les diodes dans le pont mais ne provoque pas de claquage en polarisation inverse. Pour les filtres, vous devriez regarder le rapport de réduction du bruit en mode commun (CMRR) et la résistance DC des fils. Vous voulez vous assurer que la chute de tension IR est aussi basse que possible tout en maintenant le CMRR suffisamment élevé.

Conditionnement : Correction du facteur de puissance et étages de régulation

Pour les systèmes à faible puissance, même s'ils sont alimentés par le réseau, vous voudrez utiliser un circuit intégré de correction du facteur de puissance (PFC). Cela est requis selon les normes IEC et aidera à maintenir l'efficacité de vos étages régulateurs en aval à un niveau élevé. Les systèmes de haute puissance ont les mêmes exigences, ils ont donc également besoin d'un étage PFC, possiblement avec redressement pour la conversion AC-DC

Le premier étage de régulation pour un système d'alimentation AC-DC apparaît après le circuit PFC et fournit le premier étage de conversion de haute puissance vers la sortie souhaitée. Dans les systèmes AC-DC, le 1er étage régulateur convertit efficacement le ripple restant du redressement et l'échange contre du bruit de haute fréquence sur une sortie DC stable. Les étages de régulation en aval augmenteront ou diminueront ensuite la puissance selon les besoins pour fournir la tension ou le courant nécessaires aux différents sous-systèmes.

Les valeurs de tension et de courant d'entrée/sortie sont importantes ici, mais l'efficacité l'est également.

Exemple d'application du circuit PFC Renesas ISL6731BFBZ-T. Des circuits similaires peuvent être construits à partir de composants discrets pour les systèmes de haute puissance. Extrait de la fiche technique ISL6731BFBZ-T.

Rétroaction et Contrôle

C'est là que la conception d'alimentation électrique devient très intéressante. Le bras de rétroaction du système est un domaine où il est nécessaire de redonner de l'énergie à un étage antérieur dans le régulateur ou à une unité de détection pour contrôler la conversion. Il s'agit de garantir que le système produit toujours une puissance stable tant que la tension d'alimentation est supérieure à un minimum. Construire une boucle de rétroaction et de contrôle nécessite une isolation ainsi qu'un pilote personnalisé pour ajuster la sortie de n'importe quel étage régulateur.

Il existe une variété de spécifications différentes à examiner lors de la sélection de ces composants. Pour les composants dans une boucle de rétroaction, où la sortie doit être détectée et utilisée pour fournir un contrôle précis, les spécifications de tension/courant d'entrée sont probablement les plus importantes. Pour les circuits de commande/pilote PWM, vous devrez assortir la fréquence PWM à la valeur idéale pour la section régulateur. Les notations de protection contre les décharges électrostatiques sont également importantes ici car vous devez vous assurer que le système ne tombera pas en panne en cas de décharge dangereuse dans la boucle de contrôle.

Le UCC24612 de Texas Instruments utilisé dans la rectification synchrone côté bas. D'après la fiche technique UCC24612.

Autres composants d'alimentation

D'autres composants dont vous pourriez avoir besoin dans une alimentation incluent une gamme de passifs, qui apparaissent dans toutes les sections ci-dessus d'une manière ou d'une autre. Si vous concevez un convertisseur/régulateur de puissance personnalisé pour un régulateur de haute puissance, vous finirez probablement par utiliser des dizaines de condensateurs. Dans un projet récent pour un véhicule sans pilote, nous avons utilisé plus de 100 condensateurs dans la section de régulation de puissance seule pour assurer une puissance de sortie stable.

Lorsque vous devez sélectionner des composants d'alimentation, vous devez utiliser un moteur de recherche avec des fonctionnalités de recherche et de filtrage avancées. Octopart vous offre une solution complète pour la recherche de composants électroniques et la gestion de la chaîne d'approvisionnement, et vous aurez accès à une gamme de composants pour différentes applications. Jetez un œil à notre page de circuits intégrés de gestion de l'alimentation pour trouver des composants spécialisés dont vous aurez besoin pour votre prochain régulateur de puissance.

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