fabrication alim acdc 12v 80w

fabrication alim acdc 12v 80w - Modding - Overclocking, Cooling & Modding

Marsh Posté le 11-11-2012 à 13:24:40    

voilà, j'ai reçu toutes les pièces qu'il me fallait, je peux donc commencer !
 
le but du jeu, est de concevoir un transformateur acdc qui, lorqu'il sera branché sur secteur, fournira du 12v dc stabilisé.
intéressons nous à la théorie, et au choix des composants!
 
ce transformateur sera centré autour d'un transformateur TORIQUE (tore), un transformateur torique transforme une tension AC en une autre tension AC, avec des rendements excellents!  
 
Les avantages d'un transformateur torique sont nombreux, nous retiendrons ceux ci dessous:
 
* excellent rendement
* peu de parasites electro magnétiques (un filtre EMI n'est donc pas necessaire)
 
http://imageshack.us/a/img59/5434/toroidalefficiency.jpg
 
comme on peut le voir sur le graphique ci dessous, un transformateur d'à peine 30VA (30w), possede des rendements > 90% sur une plage de rapport de puissance (Po/P) allant de 0,18 à 0,5!
 
le tore que j'ai choisi est un 2 x 12v de 80 VA, c a d qu'il transforme du 230v AC en 2x12v AC avec 80VA de puissance.  
Les sorties peuvent etres branchées en (//) (auquel cas il s'agira d'une tension AC de 12v et 6,66A) , ou en serie (auquel cas il s'agira d'une tension AC de 24v et 3.33A)
 
http://image.made-in-china.com/2f0j00MeGQNmRCLvuy/Toroidal-Transformer.jpg
http://torivac.com/portal/HTM/tra_toroidal.png
 
j'ai choisi de sortir en 24v AC!
 
petit rappel sur les tensions alternatives:

un voltmetre  mesure la tension efficace d'une tension alternative, cette valeur efficace = à la racine carrée de la moyenne de la tension alternative au carré.  
on prend la tension, on l'éléve au carré, on en fait la moyenne, et on fait la racine carré. on appelle çà aussi la tension RMS (root mean square)
 
http://upload.wikimedia.org/math/8/2/9/829379fdda7f70acacb018cc4873f2d1.png
 
la valeur efficace n'est pas une valeur moyenne (dans le cas d'un signal alternatif, la valeur moyenne est ...0) et n'est pas la valeur max du signal.
la valeur max du signal est donné par la formule:
 
Veff = http://upload.wikimedia.org/math/7/e/a/7ea2f7cd873a8e3d2a51a7c5e909e4fe.png
 
d'où Vmax = Veff x 1.4142
 
une tension d'un tore, est une tension Efficace, dans le cas du tore que j'ai choisi, Veff = 24v ac, d'où Vmax = 33.94 v
 
 :hello:  


Message édité par core_i3_530 le 11-11-2012 à 13:37:16
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Marsh Posté le 11-11-2012 à 13:24:40   

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Marsh Posté le 11-11-2012 à 14:10:48    

voici le principe du transformateur:
 
AC 230v ---Tore----> AC 24v --montage buck ou step down---> DC 12v
 
maintenant que le tore transforme le 230V AC en 24V AC (en valeur efficace), interessons nous à la transformation du 24v AC en 12v DC  
 
le signal alternatif (alternance positive et negative) doit être d'abord transformé en signal positif, on parlera d'une tension "redressée".
pour cela, il suffit d'un pont de diodes.  
 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Oscillogram_af_dobbeltensretning.jpg
http://www.premiumorange.com/daniel.robert9/Digit/images/Pont_redresseur_et_son_schema_interne.gif
 
une fois que la tension est redressée, il faudra la "lisser" afin de diminuer fortement l'amplitude, pour cela, une capacité adaptée fera l'affaire!
 
http://xizard.chez.com/Cours/Images/exo_diode_courbes.gif
 
ensuite, la tension obtenue (supérieure à 12v) pourra être abaissée et régulée via un montage "buck" ou "step down", garantissant par exemple une tension 12v DC de qualité!
 
Les grands principes étant expliqués, nous nous interesserons ensuite aux choix des composants!
 
 :hello:


Message édité par core_i3_530 le 11-11-2012 à 15:39:41
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Marsh Posté le 11-11-2012 à 16:12:08    

il va donc falloir choisir:
 
un pont de diode (tension et amperage à prendre en compte)
un condensateur (capacité, tension et Ir à prendre en compte)
un montage buck (tension d'entrée, tension de sortie, rendement à prendre en compte)
 
pont de diode:  
Je me suis rabattu vers un modele 1000v 10A, il y a donc une certaine marge de sécurité  :jap: (pour rappel, la tension alternative qui arrive sur le pont de diode est < 50V et le courant est < 4A...
 
http://i1058.photobucket.com/albums/t408/dingzaigu/mengdan/KBPC10107.jpg
 
condensateur:
Le choix du condensateur est beaucoup plus compliqué...il faut tenir compte de la tension, de la capacité, et de IR: le courant de decharge en A
La tension du condensateur doit être superieure à la tension max alternative. Les tensions des condensateurs sont standardisées: 10v 16V, 25V, 40v ,50V, 63V, etc.. j'ai choisi un condo de 63v!
 
un petit lien vers un fabricant de condensateur:
 
http://www.vishay.com/capacitors/list/product-28342/
 
La capacité C en uF va jouer un rôle dans le lissage de la tension redressée. Plus C sera important, plus le signal sera lissé, donc plus le signal sera régulier.
Dans mon cas de figure, cela n'a pas beaucoup d'importance, le signal lissé sera acheminé vers le montage buck qui l'abaissera à 12V.
 
Mon choix s'est donc porté vers un condo de 63V 10 000uF, ce condensateur a un IR de 5A à 100hz à 105°C, ce qui est amplement suffisant (courant max=3.33A).
 
http://www.gooddealchina.com/upimage/images/2011040860528593.JPG
 
 
Toutes ces informations m'ont été communiquées sur un forum d'électronique, il faut reconnaitre qu'il y a des personnes tres competentes...
 :hello:


Message édité par core_i3_530 le 11-11-2012 à 16:15:40
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Marsh Posté le 11-11-2012 à 21:09:31    

hello
oui, un montage step down (buck) utilise le principe de decoupage. Quant à donner le mal de crane, il ne faut pas exagerer non plus!
Le montage que j'utilise a été acheté sur ebay, pour 8,8 euros, fdp inclus.
Il s'agit d 'un des meilleurs montage buck du marché, à base de texas TPS 40057:
 
http://imageshack.us/a/img252/6438/tpi40057.jpg
 
voici une courbe de rendement du texas TPS 40057, il convertit du 24v en 12v (step down):
 
http://imageshack.us/a/img23/5456/tps40057.jpg
 
je parlerai de ces caracteristiques au prochain chapitre!
 
 :hello:  
 
 

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Marsh Posté le 11-11-2012 à 22:24:51    

Drapal, je vais suivre ça de près :)


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Marsh Posté le 12-11-2012 à 08:43:35    

hello
je ne suis pas doué pour la soudure...c'est tout un art...qui m'echappe...
oui, le potar sert à regler la tension de sortie!
 
comme on peut le voir, les condos à gauche (Vin) sont fixés à 50V, attention à ne pas depasser cette tension.
les condos à droite (Vout) sont fixés à 16V, donc impossibilité de dépasser cette tension en sortie.
 
ce montage supporte jusqu'à 40V en entrée, et il faut respecter un minimum de 3V pour abaisser la tension.

calcul de la tension en sortie de tore, puis en sortie de pont de diode:

 
Le tore affiche une tension de sortie de 24V AC de valeur efficace, cad une tension alternative Max de 33.94v.  
Mais cette tension de sortie n'est pas stable, suivant la charge, cette tension evolue.  
Le fabricant donne une regulation de 13% , ce qui signifie que à vide, la tension max ne sera pas de 33.94, elle sera de 33.94 + 13%, cad 38.35V.
Et à 100% de charge, la tension max sera bien de 33.94v.
 
Donc, avant d'arriver au pont de diode, ma tension max evolue de 38.35V à 33.94V en fonction de la charge!
Le pont de diode fait chuter ma tension d'environ 1v, donc avant d'attaquer le condensateur, ma tension max evolue de 37.35V à 32.94V (environ)
 
et c'est là qu'intervient le lissage de ma tension redressée! suivant C, ma tension sera plus ou moins bien lissée. la chute de tension, ou ripple, est donnée par la formule approximative suivante:
 U = Ixt/C   ou I est l'intensité en A, t est fixé à 1/100 à 50hz, et C la capacité en F
 
dans mon cas de figure, C = 10 000uF (10-2F), donc U est directement proportionnel à I !
 
En pleine charge (I= 3.333A), U= 3.333V. à vide I=0, donc U=0  
Donc ma tension apres lissage va evoluer de : 37.35V - 0 = 37.35v à vide jusqu'à 32.94 - 3.333 = 29.61v
 
Allez, on va arrondir, ma tension DC en sortie de condensateur va evoluer, en fonction de la charge, de 38 à 30V.
 
N.B: ces tensions doivent être en adequation avec la tension maximum admissible en entrée du montage BUCK, et respecter le 3V d'écart minimum entre Vin et Vout.
 
si ma tension en sortie de condo evolue entre 16 et 14v, le montage buck ne pourra pas delivrer 12V en sortie, car les 3V minimum d'ecart entre Vin et Vout ne sont pas respectés (au minimum Vin =12+3 = 15V).
 
Voilà pourquoi le choix du condensateur est delicat...
 
des exemples en image, suivant la valeur de C, la tension en sortie du condensateur (en rouge) n'aura pas la même amplitude:
 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/PD2_filtr%C3%A9_avec_RC_%3D_0%2C01_s.png
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1a/PD2_filtr%C3%A9_avec_RC_%3D_0%2C1_s.png
 
 :hello:


Message édité par core_i3_530 le 12-11-2012 à 08:50:28
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Marsh Posté le 13-11-2012 à 10:27:29    

place à la pratique maintenant!
 
comme il n' y a pas besoin de filtre EMI, le cablage du tore se fait directement sur la prise secteur, le câble marron correspondant au neutre (N) , et le cable bleu à la ligne (L). Sur le socket de la prise secteur, le cable vert/jaune correspond à la terre, et doit être relié à la terre !
 
http://imageshack.us/a/img145/4516/tore1.jpg
 
http://imageshack.us/a/img163/4944/tore2.jpg
 
j'ai recupéré le socket sur une vielle alim atx qui ne marche plus d'ailleurs...
 
les cables rouge et orange correspondes au sorties 24v ac + et -, et vont être reliés directement au pont de diode (indifféremment d'ailleurs, il n'y a aucune polarité à respecter!).
 
et c'est là qu'il va falloir utiliser un fer à souder...et prendre des précautions...
j'ai recupéré, toujours sur ma vielle alim, un bout de circuit imprimé, avec des pistes déjà existantes. (j'ai scié le bout qui m'interessait en fait...)
j'ai percé des trous pour pouvoir placer mes composants, et j'ai soudé. La subtilité était d'adapter les composants au tracé des pistes existantes...
 
http://imageshack.us/a/img266/1399/tore3.jpg
 
Les deux cables qui ressortent (au premier plan) fournissent  donc une tension DC comprise entre 38v et 30V, que nous testerons avec un voltmetre!
 
Le montage n'est pas tres propre, j'ai fait comme j'ai pu avec les moyens du bord, mon fer à souder n'est pas tip top, et j'ai pas mal galéré...mais çà tient!
alors maintenant, l'idéal aurait été de fabriquer son propre circuit imprimé, et de le faire réaliser. Une prochaine fois peut être, et certainement avec ce genre de circuit imprimé réalisé sur un logiciel dédié:
 
http://imageshack.us/a/img141/4039/circuitimprim.jpg
 
 
un relevé au voltmetre de la tension DC lissée en sortie de condo (sans aucune charge, donc à vide):
 
http://imageshack.us/a/img213/403/tore4.jpg
 
à vide, il y a donc une tension "moyenne" de 37,49v; moyenne car la tension dc possede une amplitude, et que, contrairement à une tension AC, cette tension évolue autour d'une tension moyenne non nulle.
le voltmetre ne nous indiquera pas les tensions Max et Min, il faudrait un oscilloscope pour cela.
 
On peut remarquer que les calculs de tensions vus plus haut restent en accord avec la réalité des mesures!  
 
 :hello:


Message édité par core_i3_530 le 14-11-2012 à 14:53:48
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Marsh Posté le 13-11-2012 à 16:04:08    

Ton topic, si interessant soit-il, ne devrait-il pas être dans la section "mod elec" ?
 
 
 

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Marsh Posté le 16-11-2012 à 09:42:59    

:hello:  
ce n'est pas faux! je vais voir comment faire pour changer de categorie!
 
allez, il ne reste plus qu'à raccorder la sortie de ce petit montage, sur l'entrée du montage buck, pour delivrer donc du 12V stabilisé.  
Sur la photo ci dessous, les branchements sont terminés, j'ai relié la sortie 12V dc à une petite pico que j'avais en stock, reliée donc à une petite config à base de pentium g630.
 
Le systeme fonctionne tres bien, l'alim fonctionne correctement:
 
http://imageshack.us/a/img853/8715/tore5.jpg
 
je me suis même permis de mesurer la conso avec cette alim à base de tore, et les rendements sont au rendez vous. Au passage, je me suis fabriqué un petit boitier à l'arrache, pour cette alim (peut on vraiment appeler çà un boitier !!!)
 
http://imageshack.us/a/img198/5118/tore6.jpg
 
comme on peut le voir, 16w en idle, c'est plutôt encourageant, c'est aussi bien que la mesure faite avec une alim efficiency level V !!!
l'encombrement n'est pas le même, le poids non plus, mais finalement, le principe est vraiment tres simple!
 
il y aurait une façon d'ameliorer le rendement, par exemple, en choisisant une sortie de 12v 6.66A au lieu de 24v 3.333A! ...à voir
 
 :hello:


Message édité par core_i3_530 le 16-11-2012 à 09:53:54
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Marsh Posté le 16-11-2012 à 20:49:33    

Même si ça marche très bien, il doit bien y avoir des points négatifs a faire une alim PC de ce genre, sinon les constructeurs ne feraient pas des alim à découpage ...


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Marsh Posté le 16-11-2012 à 20:49:33   

Reply

Marsh Posté le 18-11-2012 à 13:51:40    

Génial !  
 
 
Elle a un bon rendement comparé a une brique AC/DC a découpage !

Reply

Marsh Posté le 18-11-2012 à 15:03:22    

Tu as un oscillo pour regarder la stabilité des tensions :??:
 
Le voltmètre donne la valeur moyenne, mais pas les écarts à cette moyenne :)
 

Reply

Marsh Posté le 18-11-2012 à 20:33:36    

pas d'oscillo, pas les moyens!  :)  
 
vu que le 12v est relié à la carte mère, je suppose que le ripple est conforme à la precision requise!
et puis il y a des condos en sortie du montage, je suppose qu'ils lissent la tension de sortie.
 
:hello:


Message édité par core_i3_530 le 18-11-2012 à 20:53:16
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