Convertisseurs DC/DC
(31 675)Les convertisseurs DC/DC sont généralement de petits composants qui sont utilisés pour changer le courant continu (ang. DC - Direct Current) en courant continu avec différents paramètres. Ils sont utilisés dans différents boîtiers : sous forme d'élément monocorps, adapté au montage THT, par exemple dans des boîtiers conformes à la norme DIP (ang. Dual In-line Package) ou SIP (ang. Single In-line Package) , adaptés pour le montage en surface de SMD, mais aussi dans des boîtiers LGA (ang. Land Grid Array) ou en brique standard de différentes tailles, par exemple demi-brique ou quart de brique (ang. half brick ou quarter brick). Surtout pour les amateurs qui ne créent pas de circuits électroniques complexes, cependant, ils représentent principalement la forme de modules prêts à l'emploi soudés sur des circuits imprimés ou des appareils dans des boîtiers intégrés ou à monter sur un rail DIN. Ce dernier type d'assemblage est principalement utilisé dans les armoires de commande et électriques industrielles. La variété des boîtiers dans lesquels se trouvent les convertisseurs DC/DC est due à leur usage courant. Le courant continu, à l'exclusion des moteurs électriques à courant alternatif, alimente la plupart des appareils électriques et électroniques. Pour cette raison, ces composants peuvent être trouvés, entre autres comme circuits intégrés, par exemple dans les alimentations des ordinateurs, sur les cartes mères ou sur les cartes graphiques, où ils génèrent différentes valeurs de tension continue pour les composants électroniques individuels.
La distinction principale de convertisseurs DC / DC résulte du rapport de la tension de sortie à leur tension d'entrée, donc il est possible de rencontrer les convertisseurs réduisant la tension, appelés les convertisseurs abaisseurs, qui augmentent la tension dite step-up, ou ceux qui sont capables de générer une tension de sortie à la fois supérieure et inférieure à la tension d'entrée, c'est-à-dire avec des convertisseurs élévateurs / abaisseurs (step-up / step-down). Ils sont équipés très souvent d’une régulation de tension de sortie, ce qui permet d'obtenir même une très large gamme de ses valeurs. Dans de tels cas, ils sont généralement réglés à l'aide d'un petit potentiomètre, intégré à l'électronique du convertisseur donné.
Convertisseurs DC/DC – protections
Une très grande partie des convertisseurs DC / DC qui sont actuellement produits ont une entrée et une sortie séparées galvaniquement. De tels systèmes sont souvent appelés convertisseurs isolés. Il s'agit d'une protection supplémentaire du système fourni contre les surtensions et les sautes de tension, qui pourraient endommager le convertisseur lui-même et l'appareil fourni, et par conséquent causer des dommages permanents. Une telle séparation galvanique de l'entrée et de la sortie est requise pour des raisons de sécurité, entre autres dans les dispositifs médicaux. Bien entendu, les convertisseurs DC/DC, ainsi que la grande majorité des autres appareils de puissance, disposent également d'autres protections, notamment une protection continue contre les courts-circuits, une protection contre les surcharges, une protection contre les surtensions, une protection contre l'inversion de polarité, contre la surchauffe ou une protection en cas une chute de tension d'alimentation. Tout simplement, si un appareil possède plus de protections, le risque de dysfonctionnement ou de dommages permanents aux appareils alimentés et au convertisseur lui-même.
Choix du convertisseur DC/DC
En choisissant un bon convertisseur DC/DC pour une application, il faut prendre en considération plusieurs aspects. Premièrement il est nécessaire de considérer la valeur de la tension d'entrée, qui est donnée en volts [V]. La plage de tension d'entrée d'un onduleur donné doit contenir la valeur de la tension avec laquelle il sera alimenté. Une tension d'alimentation trop basse peut provoquer un mauvais fonctionnement du convertisseur, tandis qu'une tension d'entrée trop élevée peut l'endommager de façon permanente. Le paramètre suivant est la tension de sortie. La valeur que l'utilisateur souhaite obtenir à la sortie du convertisseur doit être déterminée en fonction des appareils qui seront alimentés par celui-ci. Elle doit être identique à la valeur indiquée par le fabricant de l'appareil dans la documentation technique. La tension de sortie des convertisseurs DC/DC est souvent régulée dans une plage de valeurs donnée, ce qui peut permettre d'alimenter en électricité des appareils avec des paramètres de puissance différents.
Un autre paramètre qui doit être correctement sélectionné avant d'acheter un convertisseur DC/DC est le courant de sortie maximum, précisé en ampères[A]. Très souvent, cette caractéristique est appelée le rendement de courant de l'appareil. Il s’agit du courant électrique maximal qu'un appareil donné est capable de générer et de fonctionner correctement. Le rendement de courant du convertisseur DC/DC doit être supérieur (dans les cas extrêmes égal) à l'intensité requise par le système alimenté. Un dispositif d'alimentation fonctionnant dans les limites de son rendement de courant maximal va générer une quantité importante de chaleur, ce qui peut l'endommager lors d'un fonctionnement à long terme dans de telles conditions. Cette situation est particulièrement probable si l'onduleur n'est pas équipé d'une protection contre les surcharges ou la surchauffe. C'est une bonne pratique de sélectionner un convertisseur avec une efficacité de courant plus élevée que nécessaire. Tout d'abord, le convertisseur ne devrait pas fonctionner à la limite supérieure de son rendement de courant mais aussi qu'en cas d'une petite expansion du système alimenté, cela ne conduise pas à une situation où il sera nécessaire de remplacer le convertisseur actuellement installé avec un nouveau avec un rendement de courant plus élevé. Souvent, pour comparer quel convertisseur est le plus efficace, la puissance d'un convertisseur donné est prise en compte, qui est donnée en watts [W]. La puissance est le produit de la tension et du courant, donc pour les mêmes valeurs de tension, il est facile de comparer quel appareil sera capable de générer la plus grande quantité de courant.
La plage de température dans laquelle un convertisseur donné peut fonctionner est un autre aspect parfois important. Certaines applications peuvent nécessiter un fonctionnement à des températures négatives ou dans un environnement où la température sera beaucoup plus élevée que la température ambiante. Il existe des convertisseurs conçus pour des températures aussi basses que -50°C, mais aussi des températures extrêmes pouvant atteindre 150°C. La différence de température est importante et lors de la sélection du convertisseur pour une application spécifique, cet aspect ne doit pas être ignoré, afin de ne pas l'endommager.
Certains convertisseurs DC/DC peuvent avoir plusieurs sorties. Chacune des sorties a alors une valeur de tension différente. Bien entendu, outre le nombre de sorties, il peut également être équipé de plusieurs connexions électriques, par exemple sous la forme d'un bornier intégré dans le système. Parfois, les convertisseurs DC/DC ont des câbles intégrés comme connexion électrique. Lors du choix de ce type d'appareil, vous pouvez également faire attention à son efficacité. Si elle est plus élevée, les pertes de puissance sont plus faibles, qui se produisent le plus souvent lors de la conversion d'énergie électrique en énergie thermique. Pour résumer, tous les paramètres du convertisseur DC/DC doivent être sélectionnés principalement pour l'application appropriée et les critères imposés par les éléments coopérants, c'est-à-dire ceux qui alimentent le convertisseur, ainsi que ceux qui seront alimentés par celui-ci.
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