Fonction Alimenter
1) « Fonction Alimenter » : rôle & portée
La fonction Alimenter fournit l’énergie appropriée (tension, courant, qualité) aux fonctions principales et supports, en assurant continuité, sécurité et efficacité.
2) Chaînes d’énergie typiques (AC→DC, DC→DC, backup)
3) Critères de la fonction Alimenter (CdCF)
| Critère | Niveau typique | Flexibilité | Vérification |
|---|---|---|---|
| Tension fournie | \(5{,}00\,\text{V}\) | \(\pm5\%\) | Multimètre/oscillo |
| Courant max | \(2{,}0\,\text{A}\) | \(\pm0{,}1\,\text{A}\) | Banc de charge |
| Ondulation (ripple) | \(\le 50\,\text{mV}_{pp}\) | 0 | Oscillo (20 MHz) |
| Rendement \(\eta\) | \(\ge 85\%\) | \(\pm3\%\) | Mesure \(P_\text{in}/P_\text{out}\) |
| Temps de maintien | \(\ge 30\,\text{s}\) | \(\pm5\,\text{s}\) | Coupure secteur |
4) Mini-simulateurs (autonomie, rendement, ripple)
| \(E \approx U\cdot C\) (Wh) | \(P_\text{amont}=\dfrac{P_\text{charge}}{\eta}\) (W) | \(t=\dfrac{E}{P_\text{amont}}\) |
|---|---|---|
| — | — | — |
Formules utilisées
Énergie : \(E \approx U\,[\text{V}] \times C\,[\text{Ah}] \;\Rightarrow\; E\,[\text{Wh}]\).
Puissance demandée en amont : \(P_\text{amont}=\dfrac{P_\text{charge}}{\eta}\).
Autonomie : \(t=\dfrac{E}{P_\text{amont}}\).
5) Dimensionnement rapide (fils, chutes, protections)
- Courant nominal : \(I=\dfrac{P}{U}\). Ajouter une marge (ex. \(\times1{,}25\)).
- Chute de tension : \(\Delta U \approx 2\,I\,R_\text{lin}\,L\) (aller-retour). Limiter à \(\lt 5\%\).
- Fusible/disjoncteur : au-dessus du courant nominal mais \(\lt I\) admissible du câble.
- Découplage : condensateurs proches des charges (HF + réservoir).
- Inrush : NTC ou soft-start si gros condensateurs d’entrée.
6) Sécurité & CEM
- Isolement secteur/BT, terre si châssis métallique.
- Protections : fusible, limitation courant, thermique.
- CEM : filtrage EMI, masses courtes, boucles minimisées.
7) Exercices (10) avec solutions
Exercice 1 — Tolérance 5 V
Carte \(5\,\text{V}\pm5\%\). Quelle plage ?
\([4{,}75\ \text{V};\,5{,}25\ \text{V}]\).
Exercice 2 — Courant requis
Charge \(12\,\text{W}\) sous \(5\,\text{V}\). \(I\) nominal +25 % ?
\(I=12/5=2{,}4\,\text{A}\) → avec marge ≈ \(3\,\text{A}\).
Exercice 3 — Autonomie
Batterie \(12\,\text{V}\)–\(7\,\text{Ah}\), \(\eta=85\%\), \(P=10\,\text{W}\). \(t\)?
\(E=84\,\text{Wh}\) ; \(P_\text{amont}=11{,}76\,\text{W}\) ; \(t\approx7{,}1\,\text{h}\).
Exercice 4 — Ripple
Spéc. \(\le 50\,\text{mV}_{pp}\). Mesuré \(60\,\text{mV}_{pp}\). Actions ?
Filtrage LC/Cap, pistes courtes, masse en étoile.
Exercice 5 — Rendement
Sortie \(20\,\text{W}\), \(\eta=80\%\). Pertes ?
\(P_\text{perdue}=20/0{,}8-20=5\,\text{W}\) → prévoir dissipation.
Exercice 6 — Chute de câble
\(5\,\text{V}/3\,\text{A}\), \(L=1\,\text{m}\) (aller), \(R_\text{lin}=0{,}034\,\Omega/\text{m}\). \(\Delta U\)?
\(\Delta U\approx0{,}204\,\text{V}\) (≈ 4,1 %).
Exercice 7 — Fusible
\(I_n=2{,}4\,\text{A}\), câble \(5\,\text{A}\). Valeur ?
Entre \(2{,}5\) et \(3{,}15\,\text{A}\).
Exercice 8 — Régulateur
Entrée \(7–12\,\text{V}\), sortie \(5\,\text{V}/2\,\text{A}\) : linéaire ou buck ?
Buck (rendement, thermique).
Exercice 9 — Inrush
Disjonction au branchement (gros \(C\) d’entrée). Mesures ?
Soft-start, NTC, précharge.
Exercice 10 — Mini CdCF
Complète 3 lignes (critère, niveau, flex, vérif).
| Critère | Niveau | Flex | Vérif |
|---|---|---|---|
| Tension 5 V | \(5{,}00\,\text{V}\) | \(\pm5\%\) | Multimètre |
| Ripple | \(\le 50\,\text{mV}_{pp}\) | 0 | Oscillo 20 MHz |
| Rendement | \(\ge 85\%\) | \(\pm3\%\) | \(P_\text{in}/P_\text{out}\) |
8) Récapitulatif
- Spécifie \(U\), \(I\), ripple, \(\eta\), backup + tests.
- Dimensionne avec marges, protections, thermique, CEM.
- Relie « Alimenter » au FAST (support de Commander/Actionner).