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Thomas Scherer

La fiabilité des alimentations à découpage ne tiendrait qu'à un film

22 mai 2019, 15:28
La fiabilité des alimentations à découpage ne tiendrait qu'à un film
La fiabilité des alimentations à découpage ne tiendrait qu'à un film
Les scientifiques de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) viennent de mettre au point un nouveau procédé de commande des alimentations à découpage. Cette approche inédite prévoit de remplacer les condensateurs électrolytiques tampon par des condensateurs à film moins encombrants, et donc d'augmenter significativement la durée de vie des alimentations.

Les alimentations à découpage d'aujourd'hui sont à la fois légères, compactes et efficaces. Leur principe consiste à transformer des formes d'ondes à évolution rapide en tension continue. Des condensateurs électrolytiques servent à lisser les crêtes de commutation et produire ainsi une tension de sortie continue parfaite. Les signaux de commutation s'avèrent assez destructeurs au fil du temps et les « autopsies » pratiquées sur les alimentations défaillantes montrent que c'est souvent le condensateur électrolytique de lissage qui rend l'âme. En comparaison, les condensateurs à film sont bien plus robustes, mais leur taille, à capacité équivalente, rend leur utilisation peu pratique. D'où l'intérêt des travaux menés par les scientifiques du LTI (Institute of Light Technology), au sein du KIT, qui viennent de créer une nouvelle technique de commutation avec modulation du signal, commandée par un microcontrôleur. Ce procédé permet d'utiliser un condensateur tampon d'une capacité plus faible pour obtenir le même niveau de régulation de la tension de sortie qu'un circuit standard utilisant des condensateurs électrolytiques de capacité supérieure. Les condensateurs utilisés sont des composants à film, dont les dimensions sont légèrement supérieures à celles des condensateurs de type électrolytique habituels.

Commande à microcontrôleur

Le procédé de commande s'appuie sur un microcontrôleur rapide, incorporé dans l'alimentation, qui peut détecter et compenser rapidement les fluctuations de tensions. D’où la possibilité d’utiliser un condensateur de stockage de plus petite capacité. Le remplacement des condensateurs électrolytiques par leurs homologues à film élimine de surcroît la principale cause de panne des alimentations à découpage. Selon les chercheurs, le temps moyen entre pannes (MTBF) des alimentations devrait être multiplié par trois. Le gain de fiabilité et la diminution des coûts de maintenance seront particulièrement attractifs pour les systèmes d'avionique, les véhicules électriques et nombre d'autres applications industrielles où la sécurité et la fiabilité sont cruciales.

 
L'alimentation à découpage du KIT est plus fiable grâce à ses condensateurs à film. Image : Markus Breig, KIT

L’équipe de scientifiques cherche aujourd'hui des partenaires industriels déjà engagés dans la conception d'alimentations, et qui sauront exploiter pleinement les avantages de ce nouveau procédé.
 
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