Sommaire | Services Pro | Musiques | Publications | Connectique | Electronique | Logiciels | Divers | Contacts | Liens | Glossaire | Historique

Electronique > Bases > Alimentations > Blocs d'alimentation secteur

Dernière mise à jour : 19/07/2015

Présentation

De nombreux appareils électriques ou électroniques fonctionnent avec un bloc d'alimentation secteur, interne ou externe.
Remarque : ce que j'appelle "bloc d'alimentation" peut aussi être appelé "module d'alimentation", "adaptateur secteur", "alimentation" ou "alim".
Tant que ces appareils fonctionnent bien, on ne pousse pas notre curiosité à son maximum et on se soucie peu de savoir quelle(s) tension(s), quelle puissance ou quel courant est en mesure de délivrer ledit bloc d'alimentation. Surtout quand il est interne à l'appareil. Mais le jour où ce dernier tombe en panne à cause de son alimentation, ou encore dans le cas où on désire faire fonctionner en france un appareil US initialement prévu pour fonctionner sur le réseau 110 V, tout devient alors plus drôle et on apprend à apprendre plus.

Des alimentations très variées...

Un bloc d'alimentation secteur est un module qui transforme une tension (d'entrée) en une autre (de sortie). La plupart du temps, la tension d'entrée est de type alternative (AC, Alternative Current), par exemple 230 Vac / 50 Hz ou 115 Vac / 60 Hz, et la tension de sortie est de type continue (DC, Direct Current), par exemple 9 Vdc ou 12 Vdc. Il existe également des blocs d'alimentation appelés convertisseurs DC/DC (tension d'entrée continue) dont nous ne parlerons pas ici. Un bloc d'alimentation externe est "emballé" dans un boîtier isolant en plastique (photo de gauche ci-après), alors qu'un bloc d'alimentation interne, non accessible directement de l'utilisateur, est "nu" la plupart du temps (photo de droite ci-après).



Dans le cas d'un module d'alimentation interne, le raccord entre la ou les sorties en basse tension et le circuit à alimenter se fait par des câbles souples bien souvent dotés de connecteurs, ce qui facilite leur éventuel remplacement. Dans le cas d'un bloc d'alimentation externe, le raccord à l'appareil se fait via un connecteur spécifique d'alimentation, le plus souvent de sexe mâle sur l'appareil à alimenter et de sexe femelle sur le bloc d'alimentation.

Pôle positif ou pôle négatif au centre de la prise ?

Les choses seraient si simples si tout le monde faisait pareil. Mais non. Certaines fiches d'alimentation délivrent une tension continue avec le pôle positif au centre (cas le plus fréquent de nos jours) et d'autres fournissent le pôle négatif au centre. Pourquoi ? Parce que le contour de la prise est généralement reliée à la masse et que certains équipements ont le pôle négatif de l'alimentation à la masse (cas le plus fréquent de nos jours) alors que d'autres ont le pôle positif à la masse (cas de certains appareils anciens). Il convient d'être très attentif à ce point, car une inversion de polarité (pôles positif et négatif inversé) peut conduire à la destruction des composants électroniques de l'appareil alimenté. Heureusement, la grande majorité des appareils et des blocs d'alimentation externes affichent clairement la polarité de leur prise d'alimentation :



Certains blocs d'alimentation secteur externes "d'usage général" sont livrés avec des fiches de tailles différentes que l'on peut remplacer les unes par les autres (sans sortir son fer à souder), car là encore pour simplifier la vie des gens, on a inventé des prises de tailles diverses et variées.



Si vous agrandissez la photo ci-avant, vous pouvez constater que le diamètre extérieur de la prise peut varier, mais aussi le diamètre du trou intérieur ! Sans être expert, on peut deviner que les plus grosses prises sont faites pour les alimentations qui peuvent débiter un courant de valeur plus élevée, et que les petites prises sont préférées pour les appareils portables de petites dimensions. Attention avec ce genre de prise amovible, car elle permet d'inverser la polarité, c'est à dire mettre le pôle positif ou négatif au centre de la prise, au choix, et bien souvent le détrompeur (point blanc sur un côté par exemple) ne renseigne nullement sur la polarité en cours. Si vous êtes ammené à utiliser un adaptateur secteur avec ce type de prise et pour prévenir toute catastrophe, vérifiez impérativement la polarité et la tension de sortie avec un multimètre, directement sur la prise, avant de raccorder l'appareil à alimenter !

Paramètres électriques

Si la valeur de la tension et la polarité sont les principaux points à vérifier, il existe bien souvent un grand flou (dans la tête de l'utilisateur) en ce qui concerne le courant ou la puissance de sortie d'un bloc d'alimentation. La tension est bien entendu un point essentiel qu'il faut à tout prix respecter, car si une tension trop faible est généralement sans risque (elle entraîne un disfonctionnement ou pas de fonctionnement du tout), une tension trop élevée peut entraîner la destruction de composants électroniques. Une inversion de polarité peut également être "mortelle". Pour ce qui est de la puissance ou du courant requis par l'appareil, levons le doute tout de suite : un appareil électrique ou électronique ne consomme que le courant (et la puissance) dont il a réellement besoin. Ainsi, si un appareil réclame une alimentation de 12 V et consomme un courant de 1 A, une alimentation de 12 V / 1 A convient, alors qu'une alimentation de 12 V / 700 mA s'avère insuffisante. Pour la puissance, une formule simple fait le lien entre puissance et courant :
P (watts) = U (volts) * I (ampères)
Pour l'exemple précité de 12 V / 1 A, une alimentation 12 V / 12 W convient :
P = 12 V * 1 A = 12 W

Bloc d'alimentation de puissance supérieure autorisé ?

Une alimentation 12 V / 2 A (24 W) convient tout aussi bien pour l'appareil qui réclame 12 V / 1 A, car ce dernier ne va pas consommer plus que ce dont il a besoin. Pour cet exemple précis, le fait de raccorder l'appareil qui réclame 12 V / 1 A à une alimentation dont la puissance disponible est de 24 W (tension de sortie 12 V et courant max de 2 A) conduit à une puissance consommée effective de 12 W (courant de 1 A). Là encore, il faut apprendre à lire les fiches techniques ou la plaque signalétique apposée sur les équipements (appareil à alimenter ou blocs d'alimentation) pour savoir si telle ou telle alimentation convient. Les photos qui suivent indiquent la capacité en courant de deux blocs d'alimentation externes différents (pour ordinateurs portables Sony et Asus), et le courant requis par un disque dur WD de 80 GO sur ses deux lignes d'alimentation 5 Vdc et 12 Vdc :



Le courant max consommé sur l'entrée secteur est indicative, il faut surtout, dans un premier temps, regarder la tension de sortie (par exemple ici 19,5 V) et le courant de sortie (par exemple 3,3 A ou 11,8 A). En résumé, vous pouvez parfaitement utiliser une alimentation secteur "surdimensionnée" en puissance et courant de sortie, dès l'instant où la tension de sortie correspond à la tension requise par l'appareil à alimenter.

Blocs d'alimentation secteur ajustables

Attention aux blocs d'alimentation régulés dont la tension de sortie peut être ajustée par l'utilisateur. Ces adaptateurs affichent parfois des caractéristiques quelque peu optimistes. Le courant de sortie max correspond en général au cas où on sélectionne la tension de sortie max, position dans laquelle le circuit électronique du bloc d'alimentation doit dissiper moins de puissance "en interne". Quelques fabricants honnêtes affichent les valeurs du courant max pour la tension maximale et pour la tension minimale. Dans le doute, ne choisissez jamais un bloc d'alimentation dont le courant de sortie maximal correspond pile-poil au courant que réclame l'appareil à alimenter, et prévoyez de la marge (par exemple 20% ou 25% de plus). Cela évitera un échauffement excessif et une durée de vie raccourcie de l'alimentation.

Cas des blocs d'alimentation à tension de sortie alternative (AC)

Certains appareils électroniques réclament une très basse tension de type alternative, notée par exemple 9 Vac (ou AC9V comme sur la photo qui suit, où le libellé I/P signifie Input=entrée et le libellé O/P signifie Output=sortie).



Certains appareils utilisent en effet une tension alternative pour recréer en interne des tensions continues de différentes valeurs et/ou de différentes polarité, par exemple +/-12 Vdc à partir de 9 Vac. Dans ce cas de figure, il est hors de question d'uiliser en remplacement un bloc d'alimentation qui délivre une tension continue, cela ne fonctionnera pas. Si le bloc d'alimentation en question (avec tension de sortie AC) alimente une lampe de bureau en très basse tension, le fait d'utiliser un bloc d'alimentation avec tension de sortie DC peut conduire à un fonctionnement curieux, du genre luminosité réduite de moitié ou clignotement.
Remarque : un bloc d'alimentation secteur qui délivre une tension de sortie alternative (AC) n'est rien de plus qu'un simple transformateur d'alimentation.

Tension de sortie stabilisée / régulée

Si vous devez acheter une alimentation secteur externe, assurez-vous qu'elle délivre une tension régulée. Avec une alimentation non régulée, la tension de sortie est plus élevée quand le courant débité est plus faible, et cette tension diminue d'autant plus que l'intensité du courant de sortie est élevée. Cela peut ne pas poser de problème avec certains appareils, mais peut provoquer un disfonctionnement avec d'autres. Il faut donc éviter ce type d'alimentation et privilégier une alimentation régulée, dont la tension de sortie est parfaitement connue et reste fixe quelque soit le courant débité (dans la limite du courant max indiqué par le fabricant, bien sûr).
Remarque : avec des blocs d'alimentation secteur externes non régulés, il n'est pas rare d'observer une tension de sortie très nettement supérieure à celle indiquée par le fabricant. Je possède ainsi un adaptateur secteur marqué "Sortie 9 Vdc" qui délivre 14 Vdc à vide et 12 Vdc sous un courant de 100 mA.

Tensions de sortie simple ou multiple

Les alimentations externes disposent quasiment toujours d'une sortie unique, par exemple 12 Vdc ou 19,5 Vdc. Mais il en existe tout de même qui délivrent plusieurs tensions, c'est le cas par exemple d'un bloc alim d'un de mes vieux modems RTC qui délivre deux tensions isolées l'une de l'autre (une de 5 Vdc et l'autre de 12 Vdc, câble 4 conducteurs et fiche d'alim à 4 points). Il en est de même pour les alimentations internes qui peuvent délivrer une seule ou plusieurs tensions. Exemple avec ce module d'alimentation à découpage Lambda qui délivre trois tensions indépendantes :



Notez bien la subtilité de la puissance maximale indiquée sur ce bloc d'alimentation (subtilité que l'on retrouve sur nombre de blocs d'alimentation pour ordinateur) : la puissance maximale totale n'est pas forcément égale à la somme des puissances maximales permises sur chaque sortie :
Psomme = (5 V * 5 A) + (15 V * 1,2 A) + (15 V * 0,6 A) = 25 + 18 + 9 = 52 W
Pmax = 30 W !

Si vous avez sous la main un appareil dont le bloc d'alimentation a grillé, vous pouvez le remplacer par n'importe quel autre du moment que :
- la ou les tensions de sorties requises sont respectées;
- le courant maximal que peut délivrer le bloc alim de dépannage est égal ou supérieur à celui requis par l'appareil à dépanner;
- la puissance demandée au bloc d'alim de dépannage ne dépasse pas sa capacité en puissance maximale;
- les dimensions physiques permettent une mise en place sécurisée (fixation correcte).

Fréquence de 50 Hz ou 60 Hz ?

Ce point est sans importance pour toute alimentation qui délivre une tension de sortie continue. L'important est que l'alimentation accèpte une tension d'entrée qui correspond au réseau du pays où elle est utilisée. Si sur la plaque signalétique on lit "Input 120 Vac / 60 Hz", on ne pourra pas l'utiliser sur le réseau français 230 Vac / 50 Hz. Non pas à cause de la fréquence qui diffère, mais bien à cause de la tension d'entrée qui ne peut pas être de 230 Vac. Si l'alimentation est donnée pour du 50 Hz et 60 Hz, il y a fort à parier qu'elle peut fonctionner avec une tension d'entrée comprise entre 100 Vac et 240 Vac. Mais bien sûr là encore il faut le vérifier.

Alimentation linéaire ou à découpage ?

Dès l'instant où votre bloc d'alimentation secteur accèpte la tension du réseau (230 Vac en France, 115 Vac aux US) et délivre la ou les tensions requises sous un courant suffisant, vous n'avez pas à vous soucier de savoir si elle est de type linéaire ou à découpage. On privilégie toutefois les alimentations à découpage quand la puissance demandée n'est plus "négligeable" ou quand le poids et l'encombrement sont des critères décisifs. Pour quelques watts, une alimentation linéaire convient très bien. Pour une alimentation de forte puissance (par exemple 150 W) le modèle à découpage sera largement préféré car il chauffe beaucoup moins, tient moins de place et pèse moins lourd. Ceci dit il est plutôt rare de trouver une alimentation linéaire de 150 W pour un ordinateur portable... et les chargeurs pour téléphones portable sont de type à découpage, même si le courant demandé n'est que de 200 mA. Simple question de taille, le chargeur devant tenir dans un sac à main ou dans la poche.

Qualité de la tension de sortie ?

Globalement, la "qualité" de la tension de sortie d'une alimentation à découpage est moindre que celle d'une alimentation linéaire. En effet, la tension de sortie d'une alimentation à découpage est souvent entâchée d'un bruit résiduel lié au découpage dont le spectre est étalé sur une large bande passante (fréquence de découpage à plusieurs dizaines ou centaines de kHz), bruit qu'on ne peut pas vraiment comparer à l'ondulation résiduelle à 100 Hz (+ harmoniques éventuelles) d'une alimentation linéaire. Pour un chargeur de batterie, ce bruit résiduel et parasite n'a pas grande conséquence, alors que pour un appareil audio, le rendu sonore peut en être affecté. Bien sûr de nos jours, nombre d'appareils audio pro comportent une alimentation à découpage. Mais cette dernière, ainsi que les composants de régulation/filtrage de tension de l'appareil, sont étudiés pour. Quand il s'agit d'un appareil audio alimenté par un adaptateur externe de type linéaire (pédale d'effet par exemple), le remplacement de l'adaptateur externe par un autre de type à découpage peut apporter son lot de surprises. Si l'appareil est récent et/ou bien conçu, il n'y a normalement pas de problème. A noter que parfois, l'ajout d'une simple cellule de filtrage additionnelle (RC ou LC) en sortie d'un bloc alim à découpage peut nettement améliorer la qualité de la tension de sortie, en ramenant le bruit résiduel à un niveau moindre. Bien évidement, la valeur des composants à donner à ce filtre additionnel dépendent des caractéristiques du circuit alimenté et de l'alimentation elle-même, on ne peut pas faire "au hasard" même si l'envie d'un couple 10 ohms/470 uF nous chatouille les narines.

Je me suis trompé d'adaptateur ou de polarité...

Eh oui, cela arrive... La conséquence première est un non fonctionnement de l'appareil alimenté. Ah oui, forcément, vous l'aviez remarqué. Une conséquence plus "grave" est que l'appareil ne fonctionne plus (ou mal) une fois reconnecté au bloc d'alimentation qui convient. C'est que certains composants électroniques sont fragiles et grillent facilement. Certains appareils sont protégés contre de telles mésaventures, on peut trouver différentes méthodes de protection :
- diode câblée en série avec l'alimentation : aucun composant ne grille en cas d'inversion de polarité, mais pas de protection contre une tension trop élevée.
- diode câblée en parallèle (et en inverse) sur l'arrivée d'alimentation : en cas d'inversion de polarité, la diode conduit et limite la tension à une valeur très faible (quelques centièmes de volts). Là encore, pas de protection contre une tension trop élevée. Quand l'alimentation se fait par pile, la diode survit parfois à une inversion de polarité, mais la plupart du temps elle grille et se met en court-circuit, ce qui met l'appareil en protection définitive (il ne peut plus fonctionner jusqu'à ce que la diode soit retirée ou remplacée).
- diode zener de puissance en parallèle sur l'arrivée d'alimentation : cela permet une protection contre une tension trop élevée et contre l'inversion de polarité. Mais pas souvent mise en oeuvre car plus coûteuse.
- Protection par régulateur de tension, qui peut généralement supporter une tension d'entrée plus élevée en chauffant simplement plus qu'en situation normale (il peut se mettre en protection).
- Protection par fusible standard : en cas de tension plus élevée, le courant consommé peut gromper à une valeur qui dépasse le calibre du fusible, qui fond et protège le reste du circuit.
- Protection par fusible réarmable : en cas de surintensité (liée à une surtension, par exemple), coupure ou réduction du courant. Pas de composant à changer en cas de fausse manoeuvre, le fusible réarmable retrouve son état initial après disparition du défaut.
- Protection par résistance de faible valeur (quelques dizaines voire centaines d'ohms) : en série avec l'arrivée de l'alimentation, cette résistance fait office de fusible, en brûlant suite à surintensité. Nécessite un remplacement pour redonner à l'appareil sa fonction d'origine.
Comme vous pouvez le constater, il existe plusieurs solutions pour prévenir contre des erreurs de manipulation, qui ne sont pas si rares que cela. Quand l'appareil n'est pas protégé contre une tension trop élevée ou contre une inversion de polarité, certains composants peuvent griller (AOP ou transistors, le plus souvent). Dans tous les cas, l'appareil malade doit être confié à des mains expertes.

Historique

19/07/2015
- Première mise à disposition.