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Attention aux bosses !

Hard du hard • Condensateur d’alimentation, une histoire de taille
Attention aux bosses !

On en parle souvent, mais jamais on ne les explique. Parfois électrolytique, parfois en film ou en plastique, entre deux plaques, l’électricité ils immobilisent. Qui sont-ils ? Les condensateurs bien entendu. Ces composants passifs - ils n’ont pas besoin d’être alimentés par une source externe pour jouer leur rôle au sein d’un circuit - basiques et primordiaux se retrouvent partout dans nos machines avec pour souvent des buts de filtrages ou de lissage de tensions. Aujourd’hui nous allons donc parler des condensateurs pour l’alimentation (parce que ce serait trop long sinon) de type électrolytique. Important : les condensateurs d’alimentations ne sont pas uniquement présents dans votre distributeur de Watt mais se trouvent aussi sur la plupart des autres modules : VRM, découplage de puces, lissage des tensions.

 

hard du hard

 

Les fondements d’une tension bien propre

Pour commencer, nos cours de physiques de fin du lycée sont incomplets. Parce qu’un condensateur électrolytique, aussi bon soit-il, n’est pas parfait. Il est constitué d’une électrode métallique baignant dans une gelée conductrice qui par électrolyse – d’où le nom – permet de créer une légère isolation. Cette isolation supprime ainsi le courant continu mais conserve les variations de tension : on obtient donc un condensateur. Les condensateurs tantales font partie des électrolytiques, la différence étant que le conducteur n’est pas une gelée mais un solide. Cependant, cela créé 2 paramètres parasites : une résistance nommée ESR – Equivalent Serial Resistance - et une inductance – comme une bobine ou self - détériorant les capacités hautes fréquences du condensateur. Ce qui veut dire qu’en plus de sa capacité de base, il se retrouve avec ces deux nuisibles comme sur la figure suivante :

 

condo alim electronique schema

Un p'tit schéma de condensateur réel : C la capacité, Rs l’ESR et Ls l’inductance série


Alors pourquoi les utiliser s’ils ne sont pas parfaits ? Parce qu’ils permettent d’obtenir de grandes capacités sur des faibles tensions à prix et taille réduite, et puis parce qu’un condo parfaitement parfait, ça n’existe pas. A savoir, les autres technologies de condensateurs - film plastique, papier huilé, céramique… - ne peuvent pas fournir d’aussi grosse capacité sans ressembler à des grosses piles à coût exorbitant. Il y a bien d’autres parasites comme l’hystérésis de charge – ce qui fait que les faibles signaux ne passent pas – mais ils ne sont pas influents dans notre cas.


C’est bien beau mais ça fait quoi au juste ?

Ce genre de condensateur est surtout utilisé pour filtrer et lisser les tensions de sortie de nos alimentations. Comme leur capacité est de stocker cette tension, ils vont compenser ces fluctuations, acceptant des variations d’autant plus fortes ou lentes que leur capacité est élevée. Pour le filtrage, il s’agit d’une combinaison avec d’autres composants qui laisse passer que certaines fréquences selon le bon vouloir de l’électronicien.

 

condo lissage tension

Démonstration du lissage : en gris, la tension sans condensateur, en rouge la tension "lissée"


Mais la vie réelle n’est pas aussi simple : si l’alimentation génère des signaux de trop haute fréquence, ceux-ci ne seront pas forcément amortis à cause de l’inductance parasite. Ce souci est particulièrement dérangeant sur les alimentations à découpage – car elles hachent la tension sur plusieurs centaines de kilohertz pour améliorer l’efficacité des régulateurs - de nos chers composants informatiques. Quant à l’ESR, elle va absorber tous les pics de courant qui sont fréquents sur les gros condensateurs, plus un condensateur compense en tension, plus il génère de gros pics de courant en conséquence. En passant à travers cette résistance, ces pics génèrent une dissipation d’énergie qui augmente la chauffe du condensateur. De plus, lors d’utilisation avec d’autres composants, cette résistance peut amener à des instabilités et des interférences une fois le condo placé dans un circuit plus complexe.

 

Attention aux bosses ! [cliquer pour agrandir]

On voit que pour une intensité donnée de 50 mA, on obtient des pics de courant 8x plus élevés durant la charge du condensateur. Ces pics sont dissipés dans l'ESR via la relation suivante : Puissance dissipée = ESR x (Intensité pics)2


A cela il faut rajouter un dernier point vital pour nos condensateurs : la tension et la température. Vous avez du remarquer que le marketing gaming les fabricants sortent souvent des chiffres sur la durée de vie. Et bien il ne s’agit que de la durée standard en sortie d’usine. Car cette durée varie de beaucoup en fonction de la tension : plus on a une tension maximale du composant élevée par rapport à celle de fonctionnement plus la durée de vie augmente. Pareil pour la chaleur : il faut à tout prix éloigner les condensateurs de la chaudière centrale du PC ou penser à les refroidir avec votre moulin favori. Un bête refroidissement via une petite brise peut doubler leur durée de vie et stabilité.

 

condos mal placees

Un exemple de mauvais élève (MSI MEG X399 Creation) : les condensateurs se retrouvent entre les VRM et le processeur sans être dans le flux d'air


Et comment on identifie tout ça doc ?

Un premier constat simple : la taille. Un condensateur de qualité se remarque souvent par une taille plus imposante. Cependant, ces dernières années les fabricants s’améliorent et ont optimisé le rapport taille/performance de ces bestioles. Mais dans le cas de gros courant – par exemple ceux goinfrés par les VRM – plus c’est gros plus c’est bon. Dans l’idéal, un couplage en parallèle avec un condensateur à film – qui est petit, carré et plus stable en fréquence - est un luxe non négligeable permettant d’éliminer les parasites hautes fréquences.

 

nzxt e850 pcb

Exemple d'une alimentation bien construite (NZXT base seasonic) qui ne met pas les condensateurs au milieu de flux d'air chaud

 

De même, la capacité et la tension sont marquées sur les condensateurs. Parfois une loupe s’impose, mais c’est toujours lisible. De même, certaines dénominations – gold, military grade – sont signes d’un ESR plus faible et d’une durée de vie améliorée. Par contre l’appellation Japan ne veut rien dire car elle indique juste un pays. C’est comme ramener chez des Anglais du vin Français en disant qu’il est bon parce que Français, alors que c’est en fait du Beaujolais pas très nouveau : ça peut piquer. Enfin, on vérifiera surtout le positionnement des condensateurs : éviter de les laisser trop proches des parties qui chauffent (radiateurs, processeurs, unités de calculs…) et assurer qu’ils sont dans le flux de circulation de l’air.

 condo panasonic

Il n’est pas beau mon petit Panasonic ?

 

Un nouveau format sur CDH ? Oui, ce hard du hard est destiné à venir ponctuellement vous faire la lumière sur les entrailles de vos machines. Cela n'a pas pour vocation d'aller autant dans le détail qu'un dans le cambouis, mais une évocation++ et de la démystification qui, si elle vous interpelle, pourra donner lieu à des articles plus poussés. Cela vous plaît ? Faites-le-nous savoir !
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Les 37 ragots
Les ragots sont actuellement
ouverts à tous, c'est open bar !
par Jemporte, le Dimanche 26 Août 2018 à 21h37  
par Guillaume L., le Dimanche 26 Août 2018 à 21h18
Ah oui, je parlais de 15/20 ans, la boulette

Pour les tensions, une erreur de sonde probablement, il n'y a pas de raisons que ça dérive
15/20 ans, autant changer d'alim : condos, ventilo, une ou deux prises... tant pis pour l'écologie et le recyclage.
par Guillaume L., le Dimanche 26 Août 2018 à 21h18  
Ah oui, je parlais de 15/20 ans, la boulette

Pour les tensions, une erreur de sonde probablement, il n'y a pas de raisons que ça dérive
par pascal2lille, le Dimanche 26 Août 2018 à 17h30  
par Guillaume L., le Dimanche 26 Août 2018 à 16h31
En général, on change les condos d'alimentation tous les 15/20 max. Même si visiblement ils n'ont rien, ils s'abîment à terme.
(...)
Pour la tension des cores, pas de lien direct : ils partagent tous (et heureusement) la même arrivée de jus.
Quand tu dis 15/20 max, tu parles de 15 à 20 ans max ? Mes tensions CPU : capture 1 capture 2 le CPU VID dans AIDA64 varie de 1,249 V à 1,252 V.
par Guillaume L., le Dimanche 26 Août 2018 à 16h31  
par pascal2lille, le Dimanche 26 Août 2018 à 11h16
Quand tu as une trentaine de condensateur chimique à vérifier et que tous semble en parfait état, tu changes d'abord les plus gros ?
Je demande ça car mes enceintes PC ne fonctionnent plus, j'ai démonté la carte électronique du caisson et il y a 4 gros condos.
Sinon, mon alimentation Enermax, ma carte mère + DAC Asus utilisent des condo japonnais, dois-je m'en inquiéter ?
J'ai remarqué que la tension sur l'un de mes cores est différente, 1,252 V et les autres 1,249 V. Problème de VRM ? Condos ?
En général, on change les condos d'alimentation tous les 15/20 max. Même si visiblement ils n'ont rien, ils s'abîment à terme.

Pour tout ce qui utilise de japonais, je décris dans l'article comment reconnaître un condo de qualité correcte en apparence. Qu'il soit japonnais, chinois ou français, un condo est un condo. Il peut être bon comme mauvais.

Pour la tension des cores, pas de lien direct : ils partagent tous (et heureusemetn) la même arrivée de jus.
par pascal2lille, le Dimanche 26 Août 2018 à 11h16  
par Jemporte, le Jeudi 23 Août 2018 à 15h08
Normalement un condo chimique qui est HS ou en train de le devenir va gonfler et baver.
Au pire, on doit voir comme une sorte d'oxydation dessus ou à son niveau sur la carte. Il en suffit d'un pour que tout ne marche plus. Généralement ça arrive à l'un des gros. (...) Je parle en connaissance de cause, du temps ou je perdais mon temps à bidouiller tout ça.
Quand tu as une trentaine de condensateur chimique à vérifier et que tous semble en parfait état, tu changes d'abord les plus gros ?
Je demande ça car mes enceintes PC ne fonctionnent plus, j'ai démonté la carte électronique du caisson et il y a 4 gros condos.
Sinon, mon alimentation Enermax, ma carte mère + DAC Asus utilisent des condo japonnais, dois-je m'en inquiéter ?
J'ai remarqué que la tension sur l'un de mes cores est différente, 1,252 V et les autres 1,249 V. Problème de VRM ? Condos ?
par Guillaume L., le Jeudi 23 Août 2018 à 18h46  
par Jemporte, le Jeudi 23 Août 2018 à 15h00
Il serait bon de préciser dans l'article une source de questionnement sur le pouquoi les fabricants se glorifient de leurs condensateurs Japonais.
C'est vrai, le Japon a abrité de nombreux fabricants de qualité, mais le papier est court et j'ai pas le temps de sortir mes vieux papiers de recherches.
Cependant, attention aux raccourcis : les condensateurs sont effectivement designés par des Japonnais mais pas forcément construits par eux. Cet argument est souvent raccourci et n'est pas gage de qualité : certains fabricants américains ou européens, voir chinois, sont souvient excellents aussi. Seul les datasheets sont des preuves fiables.
par Jemporte, le Jeudi 23 Août 2018 à 15h16  
par Un alsacien à l'heure duGrand Est, le Mardi 14 Août 2018 à 18h13
Tu sembles avoir un a priori contre les cours en ligne mais je vais te rappeler un petit détail important, ce qui fait la qualité d'un cours et sa capacité à transmettre des connaissances ne tient pas au média utilisé mais à la qualité de celui qui le conçoit. Un mooc conçu par un super prof sera bien meilleur qu'un cours en salle donné par un mauvais prof. Ensuite, ici, il ne s'agit pas de former la prochaine génération française d'ingénieurs en électronique mais juste de permettre à des néophytes de comprendre un peu mieux à quoi servent les condensateurs. Après, si ton objectif était juste de rager pour rager, alors : mission remplie !
Je plussoie pour le Formation en Ligne : gain de temps énorme. On est déjà dans le bain et on acquiert les infos supplémentaires selon son emploi du temps. De plus un "bainstorming" final en ligne permet de mettre toutes les choses en adéquation, clarifier les points restés sombres.
par Jemporte, le Jeudi 23 Août 2018 à 15h08  
par Guillaume L., le Jeudi 16 Août 2018 à 09h05
Ouais, pas de panne visible directement, ce qui voudrait dire changer tous les condensateurs. A moins que l'appareil le vaille ou que tu en a besoin, si tu le sens pas ne le fait pas. Trouve qqun qui voudra bien le réparer pour lui sinon
Normalement un condo chimique qui est HS ou en train de le devenir va gonfler et baver. Au pire, on doit voir comme une sorte d'oxydation dessus ou à son niveau sur la carte. Il en suffit d'un pour que tout ne marche plus. généralement ça arrive à l'un des gros. D'ailleurs rien ne permet de dire que la carte, un circuit intégré ou autre chose n'aie grillé au passage du fait du condensateur. L'idée c'est de repérer le problème avant que ça se produise (les condos chimiques montrent généralement leur faiblesse avant qu'elle n'arrive vraiment). Je parle en connaissance de cause, du temps ou je perdais mon temps à bidouiller tout ça.
par Jemporte, le Jeudi 23 Août 2018 à 15h00  
Il serait bon de préciser dans l'article une source de questionnement sur le pouquoi les fabricants se glorifient de leurs condensateurs Japonais.
Il y a plus d'une dizaine d'années, les taïwanais avaient copié la formule des condos chimiques japonais, super-performants et résistants par rapport aux leurs. Mais le fabricant japonais victime de l'espionnage avait introduit une petite erreur dans la formule, que les copieurs n'ont pas pris soin de vérifier. Résultat : toute une série de carte mères produites pendant des années (à Taïwan) ont été victimes de fuites dans leur condo de façon particulièrement précoce et parfois de façon explosive.
Ce coup, à permis aux condensateurs japonais de se forger une réputation en béton, probablement surfaite, mais du coup les concurrents ont acquis la réputation inverse. Conclusion : les bons condos solides sont made in Japan. Les made in China/Taïwan, il faut s'en méfier. Une alim avec des condos non made in Japan ou par des marques japonaise, il est bon de s'en méfier aussi bonne qu'elle paraisse.
par Jemporte, le Jeudi 23 Août 2018 à 14h51  
par BloodBrother, le Mardi 14 Août 2018 à 08h05
Article très Intéressant.
Le condensateur Chimique est souvent Utilisé pour l'obsolescence programmée puisqu'il est souvent plus fragile que les autres composants et sa durée de vie est assez bien prédictible. C'est d'ailleurs le seul composant électronique qui a un filtre de recherche "durée de vie" chez le fournisseur de composants RS. Durée de vie qui va de 500 à 2 millions d'heures a une température donnée...
Avant de jeter un appareil électronique tel que Moniteur, TV, Carte-mère?. ; ca vaut le coup de démonter la carcasse et voir si c'est pas juste un petit condo car des fois, c'est juste ca ! Condo Chimique Gonflé ou qui a bavé. Et c'est facile à remplacer !
Ce qui fait râler, c'est que toutes ces pannes électroniques sont évitables, car avec des composants électroniques de qualité et bien utilisés ( Pas trop de chaleur ni de tension), l'electronique est très fiable. Mais pour le consommateur, impossible de savoir ce qu'il a acheté et des fois, on achète de la merde à prix d'or.
Il faudrait une loi qui impose aux fabricants d'indiquer la durée de vie théorique de leurs cartes électroniques.

Enfin Bon, elle est bien loin l'époque ou l'electronique était faite pour durer...Maintenant, on prend les consommateurs pour des cons tout en faisant semblant se soucier de l'impact écologique.
La répression de l'obsolescence programmée est une ânerie appliquée aux fabrications industrielles. N'importe quel fabrication moderne intègre des éléments de coûts et de durée de vie (usure). Le problème est plutôt dans l'obsolescence programmée gratuite voire coûteuse dans le produit (difficile à démontrer sur un produit industriel). Par contre tous les (sous)produits ont un MTBF
par pascal2lille, le Mercredi 22 Août 2018 à 19h14  
par Guillaume L., le Jeudi 16 Août 2018 à 12h52
Ah nan, ce n'est pas moi. Je viens bien d'une région d'alcoolique mais il s'agit de la Bretagne
ok
par Guillaume L., le Jeudi 16 Août 2018 à 12h52  
Ah nan, ce n'est pas moi. Je viens bien d'une région d'alcoolique mais il s'agit de la Bretagne