Fonctionnement d'une alimentation DC 12V: Guide détaillé

Les équipements électroniques, notamment ceux de type numériques, nécessitent des alimentations continues (DC) pour fonctionner. Cet article explore en détail le fonctionnement d'une alimentation DC 12V, en mettant l'accent sur les aspects cruciaux tels que le choix des composants, la régulation, et la dissipation thermique. Bien que les alimentations linéaires soient plus simples, il est crucial de bien comprendre leur fonctionnement avant de se lancer dans la fabrication. Une alimentation mal conçue pourrait vous surprendre.

Choix du Transformateur d'Alimentation

Le transformateur est un élément central de l'alimentation. Le choix du transformateur dépend du courant débité, et il doit être dimensionné en conséquence. Il est crucial de tenir compte du courant maximum désiré. La tension de sortie désirée dépendra de la tension de sortie désirée. Pour une tension de sortie de 12 V, choisissez un transfo de secondaire 12 V. Un transfo de secondaire 15 V peut également convenir. Le courant nominal (maximal) indiqué par le constructeur correspond à la tension alternative efficace.

La puissance du transformateur doit être suffisante pour alimenter ce qu'on lui demande. Par exemple, pour alimenter un amplificateur BF pour autoradio ou une CB, vous pourrez tirer de cette alimentation régulée l'énergie nécessaire. Il est important de noter qu'un courant de 5 A n'est pas négligeable du tout ! Il existe différents types de transformateurs : standard, torique, ou spécifique audio (type "R"). Les modèles 600 VA peuvent empêcher leur utilisation dans un rack 1U en raison de leur taille.

Redressement du Courant Alternatif

Le redressement est une étape essentielle pour convertir le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Le redressement de type Mono-alternance est moins performant. Le redressement de type double alternance est fréquemment rencontré. Il utilise quatre diodes au lieu d'une seule, avec une partie pour la partie positive et l'autre pour la partie négative. Ce montage permet de consommer moins d'énergie par rapport à un montage à une seule diode, car il exploite l'amplitude d'une onde complète.

Dans le cas d'une alimentation symétrique avec un secondaire unique, la tension secondaire (négative) est assurée en mono-alternance. Si le courant débité est faible, de l'ordre de 100 mA maximum sur chaque branche (par exemple, pour une alimentation à AOP), cette façon de faire peut être intéressante.

Filtrage et Condensateurs

Après le redressement, le filtrage est nécessaire pour réduire l'ondulation résiduelle alternative en sortie. Des condensateurs de forte capacité, comme 13600 uF, garantissent une très faible variation de tension en sortie. La capacité doit être dimensionnée pour supporter le courant consommé. Il est conseillé d'ajouter des condensateurs en parallèle en sortie du transformateur d'alimentation pour améliorer la capacité sous un volume raisonnable.

Les condensateurs doivent être soigneusement choisis en fonction de leur tension de service. Il est plus prudent de ne pas prendre trop de risques et de choisir des condensateurs dont la tension de service est supérieure à la tension crête du secondaire du transformateur.

Régulation de la Tension

La régulation est cruciale pour obtenir une tension d'alimentation de grande stabilité. Le régulateur doit être parfaitement dimensionné pour supporter le courant qui le traverse. Un régulateur comme le LM350 peut être utilisé, avec le même brochage. La résistance dépend de la tension de sortie désirée. Les résistances R1 et R2 sont utilisées pour ajuster la tension de sortie.

Le régulateur doit être placé le plus près possible du régulateur lui-même pour minimiser l'ondulation résiduelle alternative en sortie.

Dissipation Thermique

La dissipation thermique est un aspect important, car le régulateur peut chauffer. Il est essentiel de ne pas faire sortir beaucoup de courant au régulateur. La dissipation thermique peut être un problème, et il faut s'assurer que le régulateur peut la supporter. La température du régulateur est un indicateur de son bon fonctionnement (une température correcte est essentielle).

Si le régulateur dégage une température importante, il faut un radiateur. Pour une puissance dissipée de 4,8 W, ce qui est beaucoup pour un petit composant nu, un radiateur est indispensable. La dissipation thermique dépend de la tension de sortie et du courant de sortie désirés. Il est important de noter que la puissance n'est pas négligeable. Très important ! Un courant de 5 A n'est pas négligeable du tout !

Autres Considérations

• Câblage: Ne lésinez pas sur le diamètre des fils de câblage pour supporter les ampères.
• Diodes: Les diodes BR1 doivent supporter 5 A au minimum, avec une bonne marge de sécurité. Les diodes BYW98 sont adaptées pour supporter plusieurs ampères.
• Transformateur: Il est possible de monter les secondaires en parallèle pour obtenir un seul secondaire au final.
• Protection: Assurez-vous d'avoir une protection contre les courts-circuits pour éviter des problèmes majeurs.

Une alimentation linéaire est plus facile à fabriquer et à dépanner qu'une alimentation à découpage, mais elle a tendance à chauffer plus. Les alimentations à découpage sont plus compactes et efficaces, mais peuvent être plus complexes à concevoir et à réparer.

Chargeur Booster DC/DC : Une solution moderne pour les véhicules aménagés

En électricité embarquée, l’alimentation de sa batterie de cellule ainsi que ses appareils 12v en camping-car et van aménagé est un sujet important. Lorsque que l’on cherche à mettre en place des solutions de recharge de la batterie, on entend parler du coupleur séparateur, mais de plus en plus du chargeur DC/DC ou booster DC/DC.

En effet, pour charger votre batterie de service en van aménagé, le chargeur booster est désormais LA solution, qui remplace peu à peu le coupleur séparateur. Le chargeur DC/DC dit booster est aujourd’hui la source de charge la plus efficace et la plus simple pour recharger une batterie à base de plomb, ou les batteries à décharge lente Gel et AGM ou encore la batterie de démarrage. C’est également la solution la plus simple et la plus fiable pour la recharge de la batterie lithium.

Fonctionnement du chargeur booster

Le chargeur booster (ou chargeur DC/DC) est un dispositif de charge qui transforme un courant continu (DC) d’une certaine tension en un courant continu (DC) avec une tension différente. Tout cela avec une courbe de charge qui s’adapte à la batterie auxiliaire (que ce soit une batterie lithium, une batterie GEL ou une batterie AGM, et en 12V, 24V, 36V ...). Le terme "DC/DC" signifie "Courant Continu vers Courant Continu". Cela fonctionne un peu comme le chargeur secteur AC/DC, qui transforme le courant alternatif (AC) 230 Volts en courant continu (DC) pour charger une batterie.

De la même manière, un chargeur DC/DC prend une source de courant continu, comme celle d'un alternateur ou d'un panneau solaire, et l'adapte à la tension nécessaire pour recharger une batterie, même si la source de courant est plus ou moins stable. En résumé, un chargeur DC/DC permet de recharger efficacement une batterie en utilisant une source d'énergie continue existante. Il s'assure selon sa capacité (Amp), que la source ou la batterie reçoit ou donne exactement la quantité de courant nécessaire pour une recharge parfaite et sans risque pour la source comme pour la batterie.

Pourquoi utiliser un chargeur booster ?

• Côté source (alternateur, panneau solaire, éolienne,...):Peu importe la tension de la source, le chargeur DC/DC transformera cette tension en l’élevant ou l’abaissant pour la rendre parfaitement compatible avec la tension de charge batterie paramétrée.
• Sur un alternateur, le chargeur DC/DC adapte aussi l’intensité d’entrée en stimulant ou limitant l’alternateur, ainsi il demande exactement l’intensité pour lequel il est conçu. C’est une solution parfaite pour préserver l’usure de l’alternateur et dimensionner le circuit électrique : fusibles, section de câbles,...
• Côté sortie (batterie, consommateur,...): Le chargeur Booster fonctionne exactement comme un chargeur secteur classique 230 V. Il charge la batterie en 3 phases souvent paramétrables avec une intensité maximale en fonction de votre batterie. Que vous ayez une batterie plomb ou lithium, il fournira une charge constante et rapide.
• Autre avantage, le chargeur booster n’a pas de limite de capacité entre 2 batteries. A la différence du coupleur, il n’y a pas de mise en parallèle des batteries avec un booster.

Alors quelle différence entre le chargeur booster de camping-car et le coupleur séparateur « traditionnel » ? Pourquoi favoriser l’installation d’un chargeur DC/DC plus qu’un coupleur séparateur dans mon véhicule ?

La différence principale entre les deux, réside dans leur fonction: Le coupleur séparateur n’est pas un vrai chargeur de batterie. Il agit comme un interrupteur qui connecte (ou "couple") plusieurs batteries pour qu'elles puissent être rechargées par l'alternateur du véhicule. Le chargeur booster (DC/DC), lui, est conçu pour optimiser la charge des batteries auxiliaires en adaptant la tension et l'intensité, en fonction du type de batterie utilisé.

L’alternateur est principalement conçu pour recharger la batterie de démarrage du véhicule. Cependant, il n'est pas idéal pour recharger une batterie auxiliaire profondément déchargée. Voici quelques exemples :

• Une batterie de démarrage légèrement sollicitée pour un démarrage est rechargée en quelques minutes après un démarrage (très rapide !).
• Une batterie auxiliaire au plomb, si elle est déchargée, peut nécessiter 10 heures ou plus pour être rechargée à 100 % (un gros trajet !).
• Les batteries au lithium peuvent être rechargées rapidement par un alternateur, mais cela peut endommager l’alternateur ou la batterie si le courant n’est pas limité. C’est ici que le chargeur DC/DC entre en jeu, en régulant et en protégeant les deux systèmes.

Le courant électrique existe sous deux formes : le courant alternatif (AC) et le courant continu (DC). Dans le courant alternatif, utilisé pour transporter l’électricité sur de longues distances, les électrons circulent dans les deux sens du circuit électrique pour limiter les pertes d’énergie. Dans un courant continu, qu’on retrouve dans les batteries, les électrons circulent dans un seul sens et plus stablement. De ces formes de courant découlent deux typologies de chargeur permettant de recharger efficacement une batterie : le chargeur AC/DC et le chargeur ou convertisseur DC/DC.

Une batterie ne peut pas se recharger directement à partir du courant alternatif en raison de l’incompatibilité de sa tension continue et de la tension alternative du réseau électrique public. Il est donc indispensable de pouvoir transformer le courant alternatif en courant continu de même tension que celle de la batterie afin de la recharger. Le chargeur AC/DC peut être utilisé pour recharger tous types de batteries, de la batterie d’une perceuse électrique à celle d’un véhicule électrique. Grâce à l’intelligence électronique qu’il embarque, il permettra de convertir une tension alternative du réseau public (230V) en tension continue d’une batterie de 12V, 36 ou encore 48V par exemple.

Par définition, la recharge DC/DC permet de convertir un courant continu (DC) en courant continu. Le chargeur ou convertisseur DC/DC alimente une batterie auxiliaire fonctionnant en courant continu à partir d’une batterie moteur, elle aussi fonctionnant en courant continu. Le chargeur ou convertisseur DC/DC est le plus souvent utilisé dans les bateaux, les camping-cars ou les véhicules professionnels (ambulances, foodtruck, gros utilitaires etc) disposant d’une batterie moteur et d’une batterie auxiliaire pour faire fonctionner les équipements annexes du véhicule (électroménager, luminaires, etc.). Le chargeur DC/DC aura pour rôle de recharger la batterie auxiliaire à partir du courant alternatif de la batterie moteur. Ainsi convertir la tension de la batterie moteur en la tension de la batterie auxiliaire.

Afin d’optimiser les performances de votre batterie, tous les chargeurs s’adaptent à toutes les technologies électrochimiques (lithium-ion, Plomb, Ni-MH etc) avec une puissance de charge jusqu’à 1000W en sortie. Ils sont parallélisables afin de délivrer plus de puissance et étanche IP43.

Il peut y avoir des besoins de tensions différentes pour faire fonctionner les équipements électriques du bord. Un propulseur d'étrave ou un winch électrique réclame souvent une alimentation en 24 V, tandis que l'électronique de navigation et de communication se branche généralement sur un circuit 12 V. Par ailleurs, il est agréable de pouvoir faire varier l'éclairage halogène.

Tous nos appareils sont pourvus d'une isolation galvanique ; Cela signifie que toute variation éventuelle de différence de potentiel entre la masse du bateau et le commun de l'alimentation électrique du bord est absorbée. De plus, les convertisseurs DC-DC sont équipés d'une sortie chargeur de batterie. Sur un système électrique 24 V, le Magic 24/12-20 peut être utilisé pour charger n'importe quelle batterie 12 V (de démarrage ou radio) présente dans l'installation.

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