Alimentations à gestion des surcharges

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Une redécouverte

Le progrès technique rend possible aujourd’hui le retour en grâce d’une solution pratiquement plus du tout utilisée. PULS a redécouvert l’ancien mode Hiccup (à-coup) et l'a perfectionné en Hiccup^plus.

L’utilisation de microcontrôleurs dans la conception des alimentations a permis d’éliminer les anciens points faibles de cette méthode d'alimentation électrique. Les circuits Hiccup étaient connus pour leur fragilité, lorsqu’il fallait alimenter des moteurs ou des charges fortement capacitives. L’utilisation des alimentations montées en parallèle pouvait être critique en cas de surcharge. En principe, la régulation Hiccup en cas de surcharge est bien adaptée pour la protection des lignes ou des charges. Le courant réduit de court-circuit permet de réduire les risques de dommages indirects. Cela permet aussi d’utiliser des câbles de section plus faible et des alimentations jusqu‘à 20% moins encombrantes. En développant le mode Hiccup^plus PULS a réussi à éliminer les points faibles, tout en conservant les avantages de cette régulation.

Les alimentations à découpage limitent le courant de sortie en cas de surcharge. Quand le courant maximal est atteint, l’alimentation passe automatiquement en régulation de courant. On distingue différents modes de régulation de courant :

• «Caractéristique dégressive ou rentrante» A : dans ce cas, le courant diminue en fonction de la valeur de la surcharge. Ce comportement ne convient pas aux démarrages des charges difficiles. Ce principe est surtout utilisé dans les alimentations linéaires.

• «Caractéristique droite» B : dans ce cas, le courant est quasiment constant pendant la surcharge.

• «Caractéristique étirée» C : considérée comme la plus performante des gestions de surcharge, mais qui comporte le risque de courant de court-circuit élevé.

• «Régulation Hiccup» D : en cas de surcharge ou de court-circuit, l’alimentation se coupe puis redémarre de façon cyclique jusqu‘à la disparition du défaut.

Les alimentations de forte puissance sont particulièrement exposées au danger de court-circuit. Ce risque est souvent sous estimé. On ne le prend pas suffisamment en compte dans le dimensionnement des câbles, des bornes et des contacts. Les échauffements augmentent avec le carré du courant. Par exemple lorsque le courant passe de 20 à 30 A dans un circuit de 50 mOhm (câble de 2.5 mm² et de 7 m de long), les échauffements passent de 20 W à 45 W, soit 125% de plus pour 50% de plus de courant ! La situation peut être aggravée en augmentant les sections des conducteurs ; en effet, on n’augmente alors pratiquement pas les surfaces de refroidissement.

La situation est encore plus critique pour les montages redondants. On monte en général deux alimentations dans une configuration 1+1 avec des diodes ou un module de redondance afin d’augmenter l’opérabilité des machines. Si on a besoin par exemple de 15 A, on montera deux alimentations de 20 A en parallèle. La caractéristique étirée permet d’avoir 30 A de courant de court-circuit. C‘est-à-dire qu’en cas de court-circuit de la charge, il est possible d‘avoir jusqu‘à 60 A, soit 4 fois plus que le courant nécessaire à la charge et 16 fois plus de perte. Dans ce cas, le mode Hiccup présente un avantage indéniable.

Le nouveau mode Hiccup^plus

Contrairement au mode Hiccup classique, le nouveau comportement Hiccup^plus des alimentations PULS combine caractéristique étirée et comportement hiccup. Lors d’une surcharge ou d‘un court-circuit, l’alimentation fournit un courant constant pendant 2 secondes, puis commute automatiquement en mode Hiccup^plus. Pendant 2 secondes, l’alimentation fournit 2 fois le courant nominal. Ainsi les charges difficiles peuvent être démarrées.

Ce courant peut servir à faire déclencher les fusibles et ainsi déconnecter les circuits défectueux. Grâce à la longue durée de la coupure (18 secondes) le courant effectif est nettement inférieur au courant nominal en cas de court-circuit. Les câbles, les contacts et les points de raccordement ne sont pas surchargés. Le comportement Hiccup^plus démarre à partir d’une chute de tension de sortie de 40%. On évite une disjonction involontaire par exemple lors de la charge de batterie ou lors de montage en parallèle de plusieurs alimentations sans équilibrage de charge.

La régulation Hiccup^plus a été choisie pour toutes les alimentations PULS monophasées 480 W et 960 W. Les alimentations ultracompactes CS20 sont les dernières ajoutées à la gamme. Avec leur 65 mm de large, les alimentations CS20 fournissent en toute sécurité 24 V /20 A ou 48 V 10 A, elles sont équipées de l’Hiccupplus. La pleine puissance est disponible sur une large plage de température ( -25°C à 60°C). Il est possible d’avoir 20% de plus si la température n’excède pas 45°C. Les alimentations peuvent fournir jusqu‘à 4 fois le courant nominal pendant 15 ms, ce qui peut permettre le déclenchement des fusibles de sortie. Autres avantages: rendement de 94% à pleine charge; il reste excellent à charge partiel. PFC actif, limitation des pointes de courant à la mise sous tension, DC OK pour la surveillance de tension de sortie, système d’équilibrage de charge lors des montages en parallèle. Afin de réduire les coûts, une version uniquement 230 V est proposée.

Les autres modèles bénéficient d’une entrée à plage étendue, elles peuvent être utilisées avec des réseaux monophasés de 100 V_AC à 240 V_AC.

Il existe aussi des variantes ATEX, ou des modèles optimisés pour les entrées en courant continu de 88 à 375 V DC. Les modèles CS 20 sont disponibles pour des tests, les produits de série seront sur le marché au deuxième trimestre 2012. <<

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