Hard du hard • Anatomie d'une alimentation xTX

• En pratique : observation d'un circuit ATX basique

Cette introduction technique aux alimentations à découpage ne serait pas complète sans passer par l'observation concrète d'un circuit électronique issu d'un boîtier ATX. Celui que nous avons choisi est d'entrée de gamme d'une puissance de 300 Watts. Il n'est pas de conception très complexe (contrairement aux boîtiers haut de gamme qui sont devenus d'une incroyable complexité) afin de faciliter la compréhension du rôle de ses principaux composants par rapport à tout ce que l'on vient d'aborder jusqu'ici.

La photo ci-dessus montre les différents éléments labellisés par une lettre de l'alphabet qui sert à illustrer les explications suivantes.

En partant d'en bas à gauche et en remontant, le courant en provenance du secteur en 50Hz entre donc en [A], et continu à travers le fusible de protection [B], un condensateur suppresseur d’interférence [C], deux inductances en mode différentiel [D], un second suppresseur d'interférence et deux varistances [E].

Au niveau du redressage, on a en [F] le pont de diode primaire qui ne laissera plus circuler que du courant continu à ses 2 broches extérieures.

Ensuite en [G] nous avons un condensateur, une diode shottky (pas très visible sur cette vue de haut) et une troisième bobine, tout ça c'est pour le filtrage du continu.

Fixés à ce dissipateur en aluminium [H], il y a 2 transistors de découpage Mosfet dont on ne voit sur cette vue de haut que les fixations par leur radiateur.

En [I] se trouve le circuit chargé de réguler et de contrôler la modulation de largeur d'impulsion (PWM) ainsi que la correction du facteur de puissance. Et pour faire le gros du travail, il utilise un contrôleur CM6800 (pas visible non plus sur la photo).

De l'autre côté, en [J] se trouve le condensateur pour alimenter l'étage de découpage qui joue le rôle d'un réservoir d'énergie.

Il y a 2 transformateurs dans ce système, le transformateur principal [K], et celui qui produit une tension de +5VSTB [L] (aussi appelé Transformateur standby, il fait partie de l'alimentation auxiliaire et produit une tension régulée à 5V nécessaire au système pour démarrer l'alimentation principale). Comme il a été dit précédemment, les impulsions vont donc être injectées à très haute fréquence dans ce transformateur principal, et ce gros transistor de découpage [M] est directement branché au primaire du transformateur. Les points du secondaire sont eux reliées à ce que l'on appelle la barrière shottky [N] qui n'est autre qu'une série de diodes rapides de redressement.

En [O] se trouvent les 3 optocoupleurs qui définissent l'isolation galvanique au même niveau que les 2 transformateurs.

De l'autre côté du dissipateur sur lequel sont fixées les diodes de redressement se trouve en [P] une inductance de lissage et couplage 5/12V et -5/-12V.

Ce circuit intégré [Q] est un superviseur WT7524 qui contrôle et gère les sécurités nécessaires au circuit. Par exemple, dans le cas de cette alimentation, une sonde de mesure de température fixée au second dissipateur y est rattachée pour qu'il puisse monitorer sa température et ajuster le rendement global si nécessaire.

En [R], nous avons les divers condensateurs et petites inductances nécessaires au filtrage juste avant de délivrer les tensions de sortie +12V, -12V, +5V et +3,3V que l'on récupère par ce regroupement de fils [S].

De l'autre côté de ce circuit imprimé simple face sur lequel sont donc présents les pistes et le masque (photo ci-dessus), on peut voir la large séparation entre le primaire à droite et le secondaire à gauche. Il y a environ 1 cm d'écart entre les 2 régions. Il faut savoir qu'il y a des règles strictes à respecter à ce niveau pour passer le contrôle qualité et les contraintes de sécurité. Cela étant, ça n’empêche pas certains fabricants peu scrupuleux de ne respecter que le minimum, car, bien entendu, tout cela a un coût dont certains se passeraient bien.

Toute la région située autour de ce circuit intégré LM339 [T] est peuplée de composants passifs de surface. Ce circuit est un quadri-comparateur de tensions de précision qui travaille pour le compte du superviseur WT7524 situé de l'autre côté de la carte, juste au-dessus de lui.

Si on devait avoir une représentation schématique de la répartition de la puissance à travers l'alimentation à découpage ATX, ça donnerait ça :

On constate donc qu'il y a 2 enroulements issus du transformateur à partir desquels sont produites toutes les tensions de sortie du bloc d'alimentation.

Comme on le disait précédemment, la tension de 3,3V est créée à partir du rail 5V en régulant sa valeur avant le filtrage.

On trouve bien entendu à chaque étape un niveau de sécurité indépendant permettant de prévenir des risques pour chacun des rails. Cependant, il faut garder à l'esprit que les alimentations d'entrée de gamme ne garantiront que le minimum de sécurité car à ces prix, il n'est pas vraiment possible d'intégrer la circuiterie qui prend en charge un niveau de monitoring aussi approfondi.

Au centre, le transistor de découpage rivé à son dissipateur thermique, et à gauche, de l'autre côté du transistor, le transformateur principal qui contient deux enroulements dans son secondaire, un premier qui fourni une tension de +12V et un second qui fournit