SMPS est l'abréviation de « Switched-Mode Power Supply » (alimentation à découpage), largement utilisée dans les applications de contrôle industriel pour alimenter des charges en courant continu. Elle permet de convertir efficacement une tension alternative (CA) en tension continue (CC).
Les alimentations à découpage comptent parmi les Les 10 composants les plus couramment utilisés dans l'automatisation industrielle, alimentant divers appareils tels que des automates programmables, des capteurs de température, capteurs de proximité, barrières immatérielles de sécurité, voyants lumineux, transmetteurs de température, électrovannes, régulateurs de température, relais à semi-conducteurs et diverses bandes lumineuses à LED.
Dans cet article de blog, vous apprendrez :
- Qu'est-ce qu'un SMPS ?
- Comment ça marche.
- Quelles charges peut-il tracter ?
- Types d'alimentations à découpage.
- Guide de sélection des alimentations à découpage.
Allons maintenant plus loin dans le sujet.
Qu'est-ce qu'un SMPS ?
En résumé, une alimentation à découpage (SMPS) est un convertisseur de tension qui transforme une tension alternative (CA) en une tension continue (CC) de valeur fixe. Ainsi, les adaptateurs d'ordinateurs portables, les chargeurs de téléphones portables et les pilotes LED peuvent tous être considérés comme des alimentations à découpage.
Sa tension d'entrée peut être une tension alternative monophasée de 110 V ou 220 V, ou une tension alternative triphasée de 380 V. Ces tensions d'entrée sont converties en tension continue de 5 V, 12 V, 24 V ou 48 V par les circuits internes de l'alimentation à découpage, selon la conception du produit.
Dans la section suivante, nous expliquerons en détail le principe de fonctionnement d'une alimentation à découpage.
Comment fonctionne un alimentateur à découpage ?
Le circuit d'alimentation à découpage (SMPS) comprend 6 étapes : alimentation secteur CA → filtre EMI → pont redresseur + condensateur électrolytique (bus 310 V CC ou 150 V CC) → commutateur PWM + transformateur haute fréquence → redressement et filtrage du côté secondaire → tension de sortie CC stable.
Examinons chacune de ces étapes de plus près.
1. Alimentation secteur CA
Il faut raccorder une tension de 110 V CA, 220 V CA ou 380 V CA aux bornes d'entrée de l'alimentation à découpage.
2. Filtre EMI
Au cours de cette étape, la tension alternative sera filtrée afin d'obtenir une alimentation en courant alternatif propre, tandis que les autres signaux parasites (tels que les bruits électromagnétiques à haute fréquence) seront filtrés et absorbés.
3. Pont redresseur + condensateur électrolytique (bus 310 V CC ou 150 V CC)
Dans cette section, la tension d'entrée est de 220 V CA (Remarque : la tension mentionnée ici est de 220 V CA, soit la valeur efficace du réseau électrique. Sa valeur de crête est de 220 × √2 = 310 V.). Cette tension alternative est convertie en 310 V CC.
La forme d'onde concernée est divisée en deux étapes, comme illustré et décrit ci-dessous :
- Le courant alternatif traverse un redresseur en pont complet, qui transforme le courant alternatif, successivement positif et négatif, en un courant continu pulsé unidirectionnel ;
- Après filtrage par un condensateur électrolytique de grande capacité, on obtient une tension continue lisse de 310 V.
4. Commutateur PWM + transformateur haute fréquence
Nous disposons désormais d'une tension de 310 V CC. Ce n'est pas la tension de sortie souhaitée ; nous avons donc besoin d'un transformateur pour l'abaisser à 12 V, 24 V ou 5 V CC.
Cependant, aucun transformateur ne peut convertir directement un courant continu stable. En effet, le courant continu génère un flux statique à l'intérieur du transformateur, ce qui empêche l'induction d'une tension du côté secondaire nécessaire à la transformation de tension.
Comment résoudre ce problème ?
La solution consiste à utiliser un MOSFET haute fréquence pour convertir le courant continu statique en impulsions de courant continu haute fréquence ; vous pouvez voir ces impulsions de courant continu ci-dessous :
Cette méthode permet de convertir une tension continue élevée en une tension faible. Il faut toutefois transformer les impulsions alternatives provenant du transformateur en courant continu positif unidirectionnel.
Nous passons maintenant à l'étape suivante : le redressement et le filtrage côté secondaire.
5. Redressement et filtrage du côté secondaire
Ce circuit permet de convertir une tension haute tension de 310 V CC à onde carrée en une tension basse tension de 5 V CC, 12 V CC ou 24 V CC à onde carrée.
L'étape suivante consiste à inverser la demi-période négative de l'onde carrée pour la transformer en demi-période positive, de sorte que la tension de sortie totale devienne une tension continue. Pour ce faire, on peut utiliser un autre circuit redresseur.
Une fois les autres bruits éliminés, la tension de sortie sera une tension continue faible et stable.
Types d'alimentations à découpage (SMPS)
D'après notre expérience, les alimentations à découpage peuvent être classées en trois grandes catégories : les alimentations à découpage à tension de sortie variable, les alimentations à découpage montées sur rail DIN et les alimentations à découpage standard à fixation par vis. Nous présenterons chacune d'entre elles dans la section suivante.
Alimentation à découpage à tension de sortie variable
Les alimentations à découpage à tension de sortie variable (SMPS), également appelées alimentations CC variables, permettent d'obtenir la tension continue souhaitée en réglant un bouton situé sur l'appareil.
Leur courbe de sortie en courant continu variable permet aux utilisateurs d'obtenir facilement la tension requise, mais c'est précisément pour cette raison que leur prix est nettement plus élevé que celui des deux types d'alimentations à découpage que nous allons présenter ci-dessous.
C'est pourquoi les alimentations à découpage à tension de sortie variable sont principalement utilisées dans les laboratoires et les équipements de test, et sont rarement présentes sur les chaînes de production proprement dites.
Alimentation à découpage sur rail DIN
Les alimentations à découpage montées sur rail DIN sont dotées d'un système de fixation sur rail DIN à l'arrière, ce qui permet aux utilisateurs de les installer facilement sur des rails DIN de 35 mm.
Parmi ceux-ci, les modèles les plus populaires sont notamment ceux des séries DR et NDR.
Si l'on compare les deux gammes d'alimentations à découpage de même puissance de sortie, la gamme NDR est plus fine que la gamme DR.
Alimentation à découpage (SMPS) à fixation par vis
Un autre type d'alimentation à découpage très répandu est l'alimentation à découpage à fixation par vis, qui tire son nom de son mode de fixation.
Les alimentations à découpage à fixation par vis comprennent les séries S, D, SP et MS. Vous pouvez cliquer sur ce lien pour télécharger notre catalogue de produits d'alimentations à découpage : Catalogue des alimentations à découpage Lorentzzi.
Les alimentations à découpage à montage sur vis sont couramment utilisées dans les systèmes de commande d'éclairage LED, notamment pour alimenter des bandes lumineuses LED, des lampadaires, etc.
Quels appareils peuvent être alimentés par l'alimentation à découpage ?
Les alimentations à découpage (SMPS) alimentent une large gamme d'appareils électroniques fonctionnant en courant continu, notamment :
1. Équipements d'automatisation industrielle
Par exemple : divers capteurs de proximité, barrières immatérielles de sécurité, automates programmables, relais à usage général (relais intermédiaires), électrovannes, Contacteurs à bobine à courant continu, modules de servocommande et IHM à courant continu.
2. Éclairage
Bandes LED et luminaires LED à tension constante.
3. Matériel de communication et de réseau
Routeurs, commutateurs, systèmes de vidéosurveillance et équipements terminaux de réseau.
4. Électronique grand public et professionnelle
Chargeurs de batterie, chargeurs de téléphone, adaptateurs pour ordinateurs portables, etc.
Comment choisir l'alimentation à découpage adaptée à votre application ?
Choisir l'alimentation à découpage adaptée à votre charge peut vous éviter bien des soucis.
En résumé, le choix d'un bloc d'alimentation à découpage adapté peut se décomposer en quatre étapes : 1. Vérifier la puissance nominale de la charge ; 2. Vérifier la tension nominale de la charge ; 3. Prévoir une marge suffisante pour la charge ; 4. Vérifier le mode d'installation.
Dans la section suivante, nous allons vous expliquer la marche à suivre étape par étape.
1. Vérifier la puissance nominale de la charge
Vous pouvez déterminer la puissance nominale d'une charge en courant continu en consultant sa plaque signalétique ; si vous ne la connaissez pas, voici quelques indications : pour la plupart des capteurs, la puissance nominale est généralement inférieure à 10 W ; pour les charges capacitives telles que les électrovannes, la puissance nominale est généralement inférieure à 30 W, mais leur puissance de démarrage est généralement 2 à 3 fois supérieure à leur puissance nominale ; il est donc préférable d'utiliser une alimentation à découpage de 100 W.
2. Vérifiez la tension nominale de la charge
Vous pouvez également déterminer la tension nominale de la charge en consultant la plaque signalétique. Par exemple, si votre charge est de 24 V CC, vous devez choisir une alimentation à découpage avec une sortie de 24 V CC.
Si vous choisissez une tension de sortie inadaptée, cela pourrait entraîner une surchauffe des bobines de votre charge en courant continu et provoquer leur grillage.
3. Prévoyez une marge suffisante pour la charge
Pour les charges stables et non inductives (capteurs, barrières immatérielles de sécurité, régulateurs de température) : prévoir une marge de puissance de 20%~30%.
Pour les charges inductives (électrovannes, relais) : prévoir une marge de puissance de 40%~50%
4. Confirmer la méthode d'installation
Enfin, validez votre plan d'installation de l'alimentation à découpage (SMPS) dans le rack.
Si vous souhaitez une installation rapide et facile, optez pour un bloc d'alimentation à découpage monté sur rail DIN ; si votre rack ne dispose pas de rails DIN, choisissez un bloc d'alimentation à découpage à fixation par vis et fixez-le solidement dans le rack à l'aide de quatre vis.
Conclusion
En résumé, les alimentations à découpage sont largement utilisées dans le domaine du contrôle industriel, où elles permettent de fournir une alimentation en courant continu stable à des charges en courant continu à partir d'une alimentation en courant alternatif.
Si vous avez encore des questions concernant les alimentations à découpage (SMPS) ou si vous recherchez un fournisseur chinois capable de produire des alimentations à découpage de haute qualité, vous pouvez envoyer vos questions ou demandes de renseignements à shonxu@lorentzzi.com, et le service commercial de Lorentzzi Electric Nous vous contacterons sous peu.
