FAQ: Questions souvent posées en électronique

[monnoliv]

Bonjour à toutes et à tous,

Ce fil se propose d'apporter quelques réponses à des questions souvent posées en électronique. Il est bien sûr amené à évoluer et à être enrichi par vos propres contributions. Vous trouverez en dessous de ce fil, un autre qui vous permettra de proposer non seulement vos propres contributions mais aussi des suggestions d'amélioration sur le fond, la forme,...

A bientôt,

Sommaire (cliquez sur les liens)

1. Electronique en pratique
   1. A quoi dois-je faire attention lors de la mise en oeuvre d'un amplificateur opérationnel? (contribution: monnoliv)
   2. Comment commander correctement un relais ? (contribution: monnoliv)
   3. Comment varier la vitesse d'un moteur à courant continu ? (contribution: monnoliv)
   4. Comment commander une charge inductive à partir d'un µC ? (contribution: monnoliv)
   5. Règles et normes pour circuits imprimés? (contribution: Hulk28)
   
   
2. Electronique en théorie
   1. Qu'est ce qu'une source de tension idéale ? (contribution: monnoliv)
   2. Qu'est ce qu'une source de courant idéale ? (contribution: monnoliv)
   3. Comment dimensionner un régulateur à diode zener ? (contribution: monnoliv)
   4. Qu'est-ce que la modulation en largeur d'impulsion (PWM) ? (contribution: monnoliv)
   
   
3. Les 10 commandements
   (en construction)
   
   
   
4. Liens intéressants (en préparation)
   
   
   
   Pour une mise à jour ou des observations concernant cette partie
   
   
   
   1. Liens vers .... (à définir)
   2. Liens vers .... (à définir)
   3. Liens vers .... (à définir)
   4. Liens vers .... (à définir)
   5. Liens vers .... (à définir)
   6. Liens vers .... (à définir)
      

[monnoliv]

A quoi dois-je faire attention lors de la mise en oeuvre d'un amplificateur opérationnel?

Par ordre du plus important au moins important:

1. La tension d'alimentation maximale
   La tension d'alimentation ne doit pas excéder la valeur maximale renseignée dans la datasheet (supply voltage dans Absolute Maximum Ratings)
   Exemple, pour le LM741:
   
   
   
   Donc la différence entre l'alimentation positive (V+) et l'alimentation négative (V-) ne doit pas excéder 44V.
   
   
2. La tension d'alimentation minimale de fonctionnement
   Celle-ci n'est pas toujours renseignée dans la datasheet, il faut parfois la déduire d'autres paramètres, comme les tensions de mode commun.
   
   
3. Le mode commun des entrées (inputs common-mode voltage, ou bien inputs voltage range)
   Les tensions de l'entrée inverseuse (-) et non-inverseuse (+) doivent impérativement rester dans une fenêtre comprise quelque part entre le négatif et le positif de l'alimentation. Le « quelque part » est toujours défini dans la datasheet
   Exemple, pour le LM741:
   
   
   
   Cela veut dire que pour une tension d'alimentation de -15V/+15V, la fenêtre commence à 3V au dessus de -15V, soit -12V et se termine à 3V en dessous de +15V, soit 12V. Donc si on alimente le LM741 avec du -5V/+5V, la fenêtre permise pour les tensions des entrées vaudra -2V/2V.
   Exemple pour le LMC6482:
   
   
   Ici la fenêtre permise comprend le négatif et le positif de la tension d'alimentation, ce qui est remarquable. Dans ce cas on dit que l'ampli-op est "rail-to-rail" pour les entrées.
   
   
4. Le mode commun de la sortie (output common-mode voltage ou bien output voltage swing)
   La tension de sortie varie entre le négatif et le positif de l'alimentation. En général, elle n'arrive pas à atteindre ces extrêmes.
   Exemple pour le LM741:
   
   
   On le voit, les tensions minimales et maximales atteintes dépendent de la charge (RL). Plus l'ampli-op devra fournir ou tirer du courant, plus la fenêtre sera petite.
   Un ampli-op dont la sortie peut varier jusqu'aux tensions d'alimentation est dit "rail-to-rail" pour la sortie. Mais même dans ce cas, lorsque la sortie fournit ou tire un courant, la fenêtre des valeurs diminue.
   Exemple pour le LMC6482:
   a) Output voltage swing
   
   
   
   b) Variation de la tension max (min) de sortie en fonction du courant fourni (tiré)
   
   
   
   
5. Le courant de sortie maximal à ne pas dépasser
   Renseigné dans la rubrique Absolute Maximum Ratings.
   
   
6. La consommation en courant
   Voir aussi dans Absolute Maximum Ratings.
   
   
7. La dissipation maximale
   Voir aussi dans Absolute Maximum Ratings.

D'autres paramètres sont à prendre en compte pour la performance du montage, on y reviendra.



Version: A
Date: 13/02/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Qu'est ce qu'une source de tension idéale ?

Une source qui fournit une tension constante quelque soit la charge (charge différente de zéro, => court-circuit interdit).

Exemples:

1. Une alimentation de laboratoire en mode régulation de tension
2. Une batterie chargée (en première approximation)
3. Le schéma suivant:
   
   
   Le régulateur 7805 assure que quelque soit le courant tiré par la charge (de 0 à 1[A]), la tension de sortie vaut 5[V]. De plus la tension d'entrée peut varier entre 8 et 35[V], le régulateur maintient une tension de sortie de 5[V].

NB: En pratique, une source de tension n'est valide que dans une plage de courant bien déterminée. Dans notre exemple, la plage de courant valide va de à [A].



Version: A
Date: 13/02/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Qu'est ce qu'une source de courant idéale ?

Une source qui fournit un courant constant quelque soit la charge (charge différente de l'infini => circuit ouvert interdit).

Exemples:

1. Une alimentation de laboratoire en mode « limitation de courant »
2. La sortie d'un miroir de courant
3. Les schémas suivants:
   
   
   Ces deux schémas représentent deux sources de courant de mêmes caractéristiques. La première permet un référencement de la charge () à la masse, la deuxième permet un référencement de la charge à la tension d'alimentation positive ().
   Le fonctionnement est simple: Négligeons le courant de base du transistor, la diode Zener est polarisée grâce à , il y a donc à ses bornes. Dans la maille ZENER-R1-TRANSISTOR, on a , donc . Mais est égal à , donc on a . On voit que le courant ne dépend pas de la charge !

NB: En pratique, une source de courant n'est valide que dans une plage de tension bien déterminée. Dans notre exemple, la plage de tension valide sur va à peu près de à [V].



Version: A
Date: 13/02/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Les 10 commandements

1. Un condensateur chargé, tu ne court-circuiteras pas
   Exemple:
   
   
   Dans le schéma ci-dessus, lorsque le transistor va conduire, il va court-circuiter le condensateur. Le courant sera théoriquement infini -> destruction du transistor.
   Mathématiquement, l'équation qui régit le comportement d'un condensateur est , avec le courant entrant dans le condensateur et l'augmentation de la tension aux bornes du condensateur par unité de temps. Donc si on court-circuite le condensateur, le terme va tendre vers moins l'infini (puisque le temps dt est très court par définition), donc tendra aussi vers moins l'infini.
   
   
2. Un courant dans une inductance, tu n'interrompras pas
   Exemple:
   
   
   Dans le schéma ci-dessus, lorsque le transistor va se bloquer, le courant dans l'inductance sera interrompu instantanément, la tension de l'inductance sera théoriquement infinie -> destruction du transistor.
   Mathématiquement, l'équation qui régit le comportement d'une inductance est , avec la tension aux bornes de l'inductance et l'augmentation du courant entrant dans l'inductance par unité de temps. Donc si on ouvre le circuit de l'inductance, le terme va tendre vers moins l'infini (puisque le temps dt est très court par définition), donc tendra aussi vers moins l'infini.
   
   
3. Un circuit flottant, tu ne feras pas
   Il faut entendre par circuit flottant, un circuit dont le potentiel reste libre (non imposé) vis à vis des autres circuits ou de l'extérieur.
   Il arrive souvent qu'un cahier des charges demande l'isolation des parties d'un circuit, l'exemple le plus fréquent est l'alimentation sur secteur. La partie isolée, si elle est laissée flottante, peut prendre théoriquement n'importe quel potentiel. En pratique, ce potentiel va varier au gré de l'environnement du circuit (effets capacitifs d'une personne à proximité, effet résistif si on touche un bouton de réglage,...). Ce potentiel changeant peut induire des comportements erratiques (électricité statique, problèmes de mode commun,...) du circuit en question mais aussi d'autres circuits qui y sont connectés (en supposant que ceux-ci soient aussi flottants, bien entendu). Une manière de régler le problème est de placer une impédance entre une connexion du circuit flottant et un potentiel fixé (en général, la terre). L'impédance est soit une résistance de grande valeur (10[MOHM] par exemple, pour fixer le potentiel continu et basses fréquences), soit un condensateur de petite valeur (100[pF] par exemple, qui agit comme un véritable court-circuit pour les hautes fréquences), soit les deux en parallèle. On voit ce genre de dispositif dans la majorité des appareils électroniques reliés au secteur, un exemple est l'alimentation ATX de PC.

TBC (encore 7 !)



Version: A
Date: 28/09/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Comment commander correctement un relais ?

On peut considérer la bobine d'un relais comme une inductance en série avec une résistance. Donc pour éviter une surtension au blocage (voir les 10 commandements, point 2), on place toujours une diode dite « diode de roue libre » en parallèle avec la bobine du relais. Cette diode permet d'assurer la continuité du courant dans la bobine quand on bloque le transistor. En effet à partir de ce moment, le courant circule dans la bobine du relais et dans la diode jusqu'à ce qu'il s'atténue complètement (le courant fait « de la roue libre »). Voici deux méthodes classiques de commande:

NB: Lors de la roue libre, le courant diminue lentement vers zéro, le temps de sa dissipation dans la diode et dans la bobine. Il en résulte que le relais « décolle » parfois trop lentement pour certaines applications. Dans ces cas, on peut ajouter en série à la diode existante une diode Zener, le courant diminuera plus rapidement puisque la dissipation dans la diode Zener sera élevée (la tension Zener étant plus grande). Pour être plus précis:

• Le courant dans la bobine decroit linéairement et son annulation se produit après un temps , soit un temps de coupure approximativement fois plus rapide qu'avec une diode.
• La surtension occasionnée sur le collecteur du transistor sera plus élevée: .
• L'énergie dissipée dans les diodes de roue libre est la même dans les deux cas

(modification 28/05/2006)




Version: B
Date: 13/02/2006
Dernière modification: 28/05/2006 (merci gebog75)
Contribution: monnoliv, gebog75

[monnoliv]

Comment varier la vitesse d'un moteur à courant continu ?

Comme un moteur est un composant selfique, il suffit de "hacher" une tension à ses bornes au moyen d'un interrupteur électronique (transistor bipolaire, IGBT, MOSFET,...) qui fonctionne donc en commutation (donc idéalement il n'y a pas de perte).
Hacher signifie
(1) appliquer la pleine tension au moteur pendant un certain temps et ensuite
(2) ne plus rien appliquer du tout (tension nulle).
La durée de (1) + (2) est la période de hachage, plus la durée de (1) par rapport à la période de hachage est grande, plus la valeur efficace de la tension aux bornes du moteur sera grande et donc plus le moteur tournera vite.

Cette commande s'appelle Modulation en Largeur d'Impulsion (MLI) ou Pulse Width Modulation (PWM) en anglais.


Version: A
Date: 13/02/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Comment dimensionner un régulateur à diode zener ?

Un régulateur à diode zener est simplement constitué d'une résistance en série avec une diode zener (voir schéma). Le dimensionnement consiste à déterminer la bonne valeur de la résistance R et la bonne valeur de la puissance Pz dissipée par la zener. La tension zener (Uz) est directement déterminée par la tension que la charge nécessite (5V, 3V3, 12V,...).
Soit Imin et Imax les courants minimum et maximum de la charge. Le courant maximum détermine R et le courant minimum détermine Pz. Le calcul s'effectue comme suit: pour pouvoir maintenir la tension zener Uz, la diode zener a besoin d'un courant minimal, notons-le Izmin (ce courant est renseigné dans la fiche technique de la diode). Lorsque le courant de charge est maximal, la résistance doit être suffisamment petite que pour pouvoir fournir le courant à la diode zener et à la charge, on a donc R = (Uin-Uz)/(Izmin + Imax). Voilà pour R. Lorsque le courant de charge est minimal, tout le courant est dérivé dans la diode zener, on a Iz = (Uin-Uz)/R - Imin. Pz est simplement calculé comme suit: Pz = Uz.I et Pz sera la puissance maximale que la diode zener dissipera.


Version: A
Date: 01/03/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Qu'est-ce que la modulation en largeur d'impulsion (PWM) ?

La modulation en largeur d'impulsion (MLI ou PWM en anglais) désigne un signal carré dont la fréquence est constante mais dont le rapport cyclique varie dans le temps (voir schéma).
Le rapport cyclique d'un signal périodique est le rapport entre le temps à l'état haut et la période du signal.


Version: A
Date: 01/03/2006
Contribution: monnoliv

[monnoliv]

Comment commander une charge inductive à partir d'un µC ?

Il suffit d'insérer un transistor mosfet entre la sortie du µC et la charge. L1 représente la charge qui peut être un moteur, un relais, une lampe, ... mais pas un tranformateur. Pour le choix des composants Q1, D1 et R1 on fera attention aux points suivants:

1. La tension de seuil de Q1 (Vth) doit être en dessous de la tension de sortie du µC. Prendre la tension de seuil correspondante au courant drain de Q1 .
2. La résistance R1 a pour fonction de limiter le courant d'appel de Q1 lors des commutations. R1 peut être la résistance de sortie du µC. Si Imax est le courant maximum admissible entrant et sortant d'un port du µC alors R1 = U/Imax, U étant la tension de sortie du port.
3. Q1 doit pouvoir supporter deux fois (à peu près) la tension de service Uin. Il doit pouvoir supporter l'intensité nominale sans surchauffer.
4. D1 est indispensable et doit pouvoir supporter le courant nominal (mais pas nécessairement en continu).
5. On maintiendra Q1 et D1 (+ un condensateur de découplage) aussi près que possible les uns des autres. Ne jamais mettre D1 près de la charge, les inductances des fils de liaison peuvent créer des surtensions destructrices.
6. Avec les µC qui présentent un 1 logique à leurs ports lors du reset, on préférera le schéma (II) qui permet une commande active en logique négative. Cependant la tension Uin doit valoir la tension d'alimentation du µC.

NB: Pour les µC présentant une haute impédance transitoire à leurs sorties (durant le reset par exemple), il est indispensable d'ajouter une résistance de pull-down (schéma I) ou pull-up (schéma II) entre la base du transistor et la masse (schéma I) ou entre la base du transitor et Uin (schéma II). (modification 23/05/2006)



Version: B
Date: 27/03/2006
Dernière modification: 23/05/2006 (merci Xavier35)
Contribution: monnoliv, Xavier35

[HULK28]

Voici un exposé de Jean-Guy sur les technologies de condensateurs, le sujet étant vaste il sera enrichi d'exemples au fur et à mesure.

LES ÉLECTROLYTIQUES
Pour un bloc d'alimentation ou pour des basses fréquences, on voudrait une forte capacité préférablement dans un petit volume. Les condensateurs électrolytiques sont avantageux sous cet aspect. Lorsqu'on les fabrique, ON NE MET PAS d'isolant entre les deux conducteurs! Oui : un électrolytique neuf conduit le courant continu! Un des conducteurs est métalique, l'autre est une gelée conductrice : le conducteur métalique est simplement inséré dans la gelée. Lorsqu'on applique une tension pour la première fois, une réaction chimique (appelée électrolyse, d'où le nom de ces condos) a lieu qui crée une interface isolante à la surface du métal. Évidemment, sitôt formée, cette couche empêche le courant de passer et donc sa propre formation. Il en résulte une couche isolante très mince (quelques molécules d'épaisseur) d'où la très grande capacité des électrolytiques. D'où aussi leur tension maxima limitée. Très pratiques pour des blocs d'alimentation basse tension (moins de 200 volts) donc! Mais voilà : la gelée n'est pas aussi bonne conductrice qu'un métal : un électrolytique a donc une résistance série non négligeable qui crée un "zéro" (filtre passe-bas) avec la capacité. De plus, un courant alternatif passant dans la gelée déforme les orbitales des électrons des couches de valence qui lient la gelée, créant une petite vibration mécanique dans la gelée, d'où un effet d'inertie (inductance) important. D'où leur mauvaise réponse aux hautes fréquences. Disons simplement qu'à l'origine, ces condos n'étaient tout simplement pas conçus pour servir à des fins de découplage ou de filtrage de signaux. Une catégorie d'électrolytiques, les condos au tantale, utilise une gelée plus dense et meilleure conductrice : moins de résistance et d'inductance parasites donc, au prix de petites résonances. Je les déconseille aussi pour la transmission de signaux sauf lorsqu'ils sont associés à d'autres condos non électrolytiques pour former un condo composite.

Malheureusement ce n'est pas tout. Modéliser un électrolytique par un condo idéal avec une résistance et une inductance série et une résistance parallèle n'est toujours qu'une approximation : il y a aussi (entre autres), un hystérésis de charge et un effet de batterie. (Je dis "entre autres" parce qu'il y a d'autres facteurs aussi : la capacité, l'inductance et la résistance varient en fonction de la température, de l'âge du condo, de la tension etc. etc. etc. Je ne développerai pas ceux-là ici.) L'hystérésis de charge est un effet qui fait que, en deça d'une tension seuil (faible), la gelée ne laisse pas passer de courant. (Par exemple, si tu essaies de charger un gros électrolytique de 1 farad à 5 microvolts, il ne ramassera pas une charge de 5 microcoulombs.) Il en résulte donc que les faibles signaux alternatifs en ressortent avec une distorsion qui ressemble à celle d'un amplificateur classe B pure, quoique beaucoup moindre. L'effet de batterie, moins négligeable, est du à ce qu'il y a quant même une réaction d'électrolyse et une d'électrosynthèse qui ont lieu en présence d'un signal alternatif ou d'une tension continue. Cette charge et décharge de batterie est à ne pas confondre avec une charge et décharge de condensateur : BEAUCOUP plus lente! Pour l'observer, on peut charger un électrolytique, le laisser chargé quelques minutes (pour que se bâtisse cette charge de batterie) puis le décharger brusquement en le court-circuitant (prudence!) pendant un très court moment. Puis, en observant les bornes avec un voltmètre, on voit lentement réapparaître une tension : c'est la charge de batterie.

Un autre effet de cette technologie est que la couche isolante n'a pas toujours la même épaisseur, même pour un même modèle. L'épaisseur dépend de plusieurs facteurs : la température, les micro-aspérités microscopiques du métal, les vibrations, l'humidité lors de la fabrication, l'âge du condo, l'usage auquel il a été soumis, l'âge du capitaine... aléatoire, quoi. C'est pourquoi la capacité des électrolytiques est toujours présentée avec une grande tolérance (typiquement -20% à +100% pour les gros). Pas à conseiller pour faire des filtres présis ou des bases de temps donc...

LES NON ÉLECTROLYTIQUES
Ceux-là sont fabriqués selon la définition classique des condos : un conducteur métalique séparé d'un isolant. Ici encore, l'isolant sera choisi en fonction du BUT, c'est à dire de l'usage qu'on veut en faire.

CÉRAMIQUE
La céramique présente les avantages d'une inductance extrêmement faible et d'une très grande résistance série : c'est pourquoi les condensateurs à isolant de céramique sont largement utilisés dans les applications haute fréquence (jusqu'à des centaines de gigaHertz) et haute tension (circuits à valves (tubes) par exemple). Mais ils sont mécaniquement fragiles... Le champ d'éclair de la céramique n'étant pas très élevé, ils nécessitent une certaine distance entre les plaques et se prêtent donc mal aux grandes capacités. Ce qui n'a pas d'importance dans les hautes fréquences. Ils ont un léger hystérésis de charge et génèrent un tout petit peu de bruit lorsque le dV/dt (courant donc) est élevé (grande amplitude de signal ou très haute fréquence). Ce bruit étant un bruit blanc a peu d'effet sur les circuits haute fréquence, ceux-ci étant généralement "tuned" (syntonisés) sur une bande étroite.

PLASTIQUES
Les condensateurs à isolant plastique (polyéthylène, polystyrène et polypropylène) ont été conçus spécifiquement pour fins de découplage de signaux et d'utilisation dans des filtres. Leur hystérésis de charge est très faible (nul pour le polypropylène) et, de ce fait, ils sont précieux pour le traitement de très faibles signaux (radio-télescopes, communications spatiales et... audio de référence). Le polystyrène et le polypropylène n'ont pas d'effet de batterie (le polyéthylène en a un très faible).

POLYÉTHYLÈNE
L'avantage du polyéthylène est qu'il peut être étiré (ou laminé) très mince et peut donc permettre des capacités appréciables dans un petit volume. (Pas comparables aux électrolytiques, quant même.) Ils est facile à manufacturer et à former, et ces condensateurs sont donc peu coûteux. Les condos à polyéthylène sont très employés dans les circuits audio de moyenne à bonne qualité et dans des circuits demandant une faible variation de capacité avec l'âge et l'humidité. Ils sont faciles à reconnaître à leur couleur jaune serin.

POLYSTYRÈNE
Le polystyrène n'est pas aussi facile à fabriquer avec précision que le polyéthylène. Il n'est pas coûteux en soi (des meubles de patio et des emballages sont faits de polystyrène) mais difficile à laminer précisément en couches minces. Pour cette raison, les condos à polystyrène sont relativement gros pour une capacité donnée (un 0.01uF étant aussi gros qu'un électrolytique de 200uF). Ils sont aussi nettement plus coûteux que les polyéthylènes. Mais quelle qualité! Ils sont très stables. Pour cette raison, ils sont employés là où la précision est requise : circuits syntonisés à bande étroite, bases de temps, etc. Leur bruit est pratiquement indécelable et très proche de la limite théorique (limite de Johnson). Ils sont très peu sensibles à la température et à l'âge et, pour autant qu'on reste en-deça des limites de courant et tension du manufacturier, insensibles à l'usage. Leur inductance parasite dépend du montage : certains sont faits de deux feuilles de métal et deux feuilles de polystyrène enroulées en spirale : ceux-là présentent une bonne précision de la capacité au prix d'une certaine inductance parasite (faible). D'autres sont faits de plaques moulées dans un bloc de polystyrène : ils sont moins précis pour la capacitance (ce qui n'est pas un problème pour les circuits de précision qui ont toujours un élément ajustable) mais ont une inductance parasite extrêmement faible. Leur comportement en audio est excellent.

POLYPROPYLÈNE
En audio, c'est LA référence. Résistance série extrême, aucun effet de batterie, aucun hystérésis de charge mesurable, bruit presqu'aussi faible que le polystyrène... Ils sont aussi moins chers que les condos au polystyrène. (Le polypropylène est très connu des manufacturiers de plastique : beaucoup de jouets, de meubles de patio, boîtiers divers, téléphones portables et autres accessoires, même ...les sacs d'épicerie sont faits de polypropylène). Ils sont à toutes fins pratiques aussi stables que le polystyrène (la différence peut prendre des siècles avant d'être appréciable). Ils sont moins précis en valeur nominale que les polystyrène mais, je répète, sauf dans les circuits de référence (bases de temps ultra-précises), ceci n'a aucune importance. Ils sont aussi assez gros pour leur capacité, le polypropylène se prêtant mal, lui aussi, à un laminage très fin.

Un autre effet non négligeable du polypropylène est qu'il est auto-réparateur (self-cure). Si une tension trop élevée est appliquée (un court temps j'entends) au point où un éclair perce l'isolant, le polypropylène est liquéfié puis, en refroidissant, SE REFERME ET BOUCHE LE TROU! La capacité peut avoir été altérée (un peu) mais le condo demeure fonctionnel.

Contribution de Jean-Guy le 18/03/07 version 1

[HULK28]

Abaques, tableaux, vous trouverez ici les infos qui vous manquent lors de la création de vos circuits imprimés (sources Mécanorma).
Cette rubrique sera mise à jour au fur et à mesure des questions récurrentes qui seront posées sur le forum principal.

Bon routage!

[HULK28]

Salut,
pour répondre sur les interrogations que certains se posent sur les alimentations à découpage issues du secteur, voici un fil que je mettrai à jour progressivement pour que vous vous fassiez une idée plus précise des tenants et aboutissants de cette technologie qui innonde les appareils modernes.

Il ne faut pas diaboliser la technique de découpage, il suffit de savoir prendre quelques précautions d'usage et se bricoler quelques "outils" afin de pouvoir travailler en toute quiétude.

Le principal danger est le condensateur réservoir de filtrage, qui avec ses plus de 300V continus peut chatouiller méchamment, et je sais de quoi je parle pour en 20 ans avoir subit les morsures de ces bestioles...
C'est un peu comme jouer avec des fauves, si on est distrait un moment ça ne pardonne pas.


Donc pour éviter cela il faut simplement se fabriquer un "déchargeur" rapide qui est simplement une résistance de 1K/2W montée à la "japonaise" et on prolonge ses pattes en soudant sur chacune un contact tulipe qui sera parfait pour les snap-in notamment et accrochera les picots de n'importe quel condensateur, le tout sera mis dans une gaine thermo du bon diamètre (pour l'isolement on en met 2 épaisseurs) et seules les 2 pattes sortiront.
Ainsi équipé, on peut décharger sereinement n'importe quel "pétard", après avoir évidemment débranché le secteur, mais là je crois que tout le monde avait déjà compris.

Avant de saisir un fer à souder, il faut toujours faire une analyse préalable du patient, constater de visu les dégâts, les répertorier pour ensuite émettre une hypothèse de départ des investigations futures.

Une alim à découpage isolée est par conception isolée par un transformateur principal, il faut donc constater si le défaut est coté secteur ou coté sortie(s) ou les 2 (plus rare).
Coté secteur les éléments les plus fragiles sont variables selon la topologie employée (architecture).

On peut définir les topologie principales comme suit:

1/Flyback: 1 transistor de commutation
2/Forward: 1 ou 2 transistors
3/Half bridge: 2 transistors
4/Full-bridge : 4 transistors

Le flyback se reconnait assez simplement, il possède 1 transistors, il a un réseau "snubber" [R+(D//C)] prévu pour ratiboiser le pic de tension dv/dt sur l'enroulement du primaire au bloquage du transistor, le forward lui possédant un enroulement dit de démagnétisation prévu pour le même usage.
Sur un schéma, le flyback se distingue par le fait que les 2 bobinages sont en oppositions (un point repère le sens sur chaque bobinage), le forward est en phase.

Le montage demi-pont ou Half-bridge se reconnait par un condensateur de liaison (470nF/400V ~ 1µF/400V) entre les 2 transistors de commutations et l'entrée du transfo.
Cette structure utilise habituellement un transfo driver de rapport 1:1:1 (3 bobinages de même rapport) pour commander et isoler les 2 transistors de puissance, on le retrouve également sur le Full-bridge ou le forward à 2 transistors.

Le Full bridge est plus rare dans les puissances <500W mais il se distingue par ses 4 transistors.

Il faut savoir distinguer ses topologies car le mode de commande PWM est différent, le duty cycle ou rapport cyclique va varier dans des proportions différentes selon si l'on a à faire à un montage à 1 ou 2 transistors.

Maintenant passons sur les tests à effectuer coté secteur:

Si le fusible temporisé d'entrée est fondu:
1/On vérifie le pont de diodes, on contrôle la CTN "inrush current" qui limite le courant d'appel (elle vaut entre 5 et 10 ohms, il y en a parfois une sur la phase et une autre sur le neutre), et bien sûr le transistor de commutation qui reste une des causes principales de défaillance (surtension ou défaillance de la protection en courant).
La protection en courant est soit issue d'une mesure sur un élément résistif type 0,1 Ohms/2W mise en série avec l'émetteur (bipolaire) ou la source (Mos) soit un transfo de courant (tore) en série avec l'enroulement du primaire.

Si la commande est de type isolée (transfo driver) il est rare que le circuit PWM soit mort.
Il faut également vérifier l'étage d'alim généré par un enroulement auxiliaire du transfo et constitué en général par une diode de redressement et un filtrage type capacitif qui va alimenter le circuit PWM.

Le "snubber" possède une diode ultra-fast de 600V ou plus qui est également une cause fréquente de défaillance.
Le snubber est toujours "collé" au primaire du transfo.

Coté secondaire:

Le point faible étant le plus souvent les semi-conducteurs, on va naturellement aller voir de près la ou les diodes de redressement de types schottky ou ultra-fast, elles se situent juste en sortie du secondaire transfo.
Il faut faire attention, certains convertisseurs utilisent un redressement synchrones à Mos, ils ne faut donc pas les confondres...

Un point faible également, les condensateurs de filtrage qui supportent des températures élevées et qui ont une durée de vie relativement faibles par rapport au reste.
Un condo fuiteux peut rendre une alim inopérante totalement.
Le ou les poto-coupleurs destinés à renvoyer une image de la tension ou d'un courant de sortie vers l'entrée est également un maillon faible en cas de température excessive ou d'une surtension quelconque.

Le transfo principal est rarement en cause.

Il faut toujours remplacer un composant (actif ou passif) défectueux par la même référence, un équivalent approchant peut rendre l'alim instable ou inopérante, les technologies notamment des condensateurs est très importantes et ne souffrent pas d'être changé sans précautions.

Voilà quelques points essentiels pour démarrer, il est nécessaire de toute façon de savoir comment ça fonctionne mais cette technologie n'est pas inabordable, loin s'en faut.

Un dernier point, en cas d'usage du scope, il faut utiliser un transfo d'isolement pour alimenter le scope sinon pas glop.

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A plusieurs KHz il faut de préférence un noyau en ferrite de type tore par exemple.

Voici une ébauche pour determiner le nombre de spires:

Il faut choisir un noyau pouvant transmettre la puissance à fournir dans les abaques fournies par les fabriquants, de là on obtient une section de fer.

On détermine le nombre de spires primaire par la relation suivante:

V1max(transfo)=4.44*Ns1*Sfer*B max*fs

V1max(transfo): tension max sur le primaire.

Ns1: nombre de spires du primaire du transfo

Sfer: la section de ton noyau de ferrite (en m²)

Bmax: l'induction de travail en Teslas (T), prendre 0,2T (dépend des qualités du noyau magnétique)

fs: la fréquence (en Hz)

De tout ça on trouves Ns1 donc on déduit Ns2 par:

Ns1/Ns2=V1/V2

Les sections de fils vont dépendres des courants primaire et secondaire ainsi que de la fréquence (effet de peau).

C'est une approche simplifiée mais qui donnera un premier aperçu fonctionnel, il faut veiller à faire un couplage serré des 2 bobinages en sandwichant le secondaire entre les 2 demi-primaire pour limiter la self de fuite.
Bien entendu il faudra veiller à bien isoler les 2 bobinages et à faire attention ou on met les doigts.