Un adaptateur pour courant alternatif, aussi appelé adaptateur CA/CC ou convertisseur CA/CC, est un type d'alimentation externe, souvent enfermé dans un boîtier similaire à une prise secteur. Les autres noms communs incluent plug pack, adaptateur enfichable, bloc adaptateur, adaptateur secteur domestique, adaptateur secteur, verrue murale, câble d'alimentation, et adaptateur secteur. Les adaptateurs pour équipements alimentés par batterie peuvent être décrits comme chargeurs ou chargeurs de batterie.
Utilisation et Avantages des Adaptateurs Secteur
Les adaptateurs secteur sont utilisés avec des appareils électriques nécessitant de l'énergie mais ne contenant pas de composants internes pour dériver la tension requise et l'alimentation du secteur. L’utilisation d’une source d’alimentation externe permet la portabilité des équipements alimentés soit par le secteur, soit par batterie, sans l’encombrement supplémentaire des composants d’alimentation internes, et évite de devoir produire des équipements destinés à être utilisés uniquement avec une source d’alimentation spécifiée; le même appareil peut être alimenté par une batterie secteur, de véhicule ou d'avion de 120 VAC ou 230 VAC en utilisant un autre adaptateur.
Sécurité
Des adaptateurs d'alimentation externes peuvent éviter aux concepteurs de produits de se préoccuper de certains problèmes de sécurité. Une grande partie de ce type d'équipement utilise uniquement des tensions suffisamment basses pour ne pas constituer un danger pour la sécurité en interne, bien que l'alimentation électrique doit obligatoirement utiliser une tension secteur dangereuse. Si une alimentation externe est utilisée (généralement via un connecteur d'alimentation, souvent de type coaxial), il n'est pas nécessaire de concevoir l'équipement de manière à tenir compte des tensions dangereuses à l'intérieur de l'enceinte.
Réduction de la Chaleur
La chaleur réduit la fiabilité et la longévité des composants électroniques et peut entraîner l'inexactitude ou la défaillance de circuits sensibles.
Facilité de Remplacement
Les blocs d'alimentation sont plus sujets aux pannes que les autres circuits en raison de leur exposition aux pics de puissance et de leur génération interne de chaleur perdue.
Inventaire, Distribution et Certification de Produits Simplifiés
Un produit électronique vendu et utilisé à l'échelle internationale doit être alimenté par un large éventail de sources d'alimentation et doit respecter les réglementations en matière de sécurité des produits dans de nombreuses juridictions, nécessitant généralement une certification coûteuse par les agences de sécurité nationales ou régionales telles que Underwriters Laboratories ou Technischer Überwachungsverein. Une seule version d'un périphérique peut être utilisée sur de nombreux marchés, les différentes exigences d'alimentation étant satisfaites par différentes sources d'alimentation externes, de sorte qu'une seule version du périphérique doit être fabriquée, stockée et testée.
Types d'Adaptateurs : Linéaires vs. Alimentations à Découpage
À l'origine, la plupart des adaptateurs CA / CC étaient des alimentations linéaires, contenant un transformateur pour convertir la tension du secteur en tension inférieure, un redresseur pour la convertir en CC pulsé et un filtre pour lisser la forme d'onde pulsée en CC, avec des variations résiduelles d'ondulation assez petit pour ne pas affecter le périphérique sous tension. La taille et le poids de l'appareil étaient en grande partie déterminés par le transformateur, qui était à son tour déterminé par la puissance de sortie et la fréquence du secteur. Les puissances nominales supérieures à quelques watts ont rendu les appareils trop gros et trop lourds pour être physiquement soutenus par une prise murale. La tension de sortie de ces adaptateurs variait avec la charge; pour les équipements nécessitant une tension plus stable, un circuit régulateur de tension linéaire a été ajouté.
Au début du XXIe siècle, les alimentations à découpage sont devenues presque omniprésentes à cette fin. La tension secteur est redressée en une tension continue élevée pilotant un circuit de commutation, qui contient un transformateur fonctionnant à une fréquence élevée et fournissant un courant continu à la tension souhaitée. L'ondulation haute fréquence est filtrée plus facilement que la fréquence du secteur. La haute fréquence permet au transformateur d'être petit, ce qui réduit ses pertes; et le régulateur de commutation peut être beaucoup plus efficace qu'un régulateur linéaire. Le résultat est un appareil beaucoup plus efficace, plus petit et plus léger.
Un circuit linéaire doit être conçu pour une plage de tension d'entrée spécifique et étroite (220-240 VCA, par exemple) et doit utiliser un transformateur adapté à la fréquence (généralement 50 ou 60 Hz), mais une alimentation en mode commuté peut fonctionner de manière efficace. Cependant, à moins de concevoir avec soin et d'utiliser des composants appropriés, les adaptateurs de commutation risquent davantage de tomber en panne que les anciens, en raison notamment de la complexité des circuits et de l'utilisation de semi-conducteurs. Si ces adaptateurs ne sont pas bien conçus, ils peuvent facilement être endommagés par des surcharges, même transitoires, pouvant provenir de la foudre, d’une brève surtension secteur (parfois provoquée par une lumière incandescente sur le même circuit électrique défaillant), de la dégradation de composants, etc. Un mode très courant de défaillance est due à l'utilisation de condensateurs électrolytiques dont la résistance série équivalente (ESR) augmente avec l'âge; Les régulateurs à commutation sont très sensibles aux fortes ESR (l'ancien circuit linéaire utilisait également des condensateurs électrolytiques, mais l'effet de la dégradation est beaucoup moins dramatique).
Efficacité Énergétique et Impact Environnemental
La question de l’inefficacité de certaines sources d’alimentation est bien connue. Une législation est en cours d’adoption dans l’UE et dans plusieurs États américains afin de réduire le niveau d’énergie gaspillé par certains de ces appareils. Mais d'autres ont fait valoir que ces dispositifs inefficaces sont des appareils de faible puissance, par exemple, utilisés pour de petits chargeurs de batterie.
Compte tenu du rendement total des blocs d’alimentation pour les petits équipements électroniques, un rapport de 2002 indiquait que l’ancienne source d’alimentation à transformateur linéaire à fréquence secteur avait un rendement allant de 20 à 75% et entraînait une perte d’énergie considérable, même lorsqu’elle était alimentée mais non alimentée. Les alimentations en mode commuté (SMPS) sont beaucoup plus efficaces; une bonne conception peut être efficace à 80-90% et est également beaucoup plus petite et plus légère.
Les fournitures externes sont généralement laissées branchées, même lorsqu'elles ne sont pas utilisées, et consomment de quelques watts à 35 watts dans cet état. Depuis la publication du rapport, les SMPS ont en effet largement remplacé les sources d'approvisionnement linéaires, même en cas de verrues murales. Le rapport de 2002 estimait que 6% de l’énergie électrique utilisée aux États-Unis «passait par» des sources d’alimentation (sans compter uniquement les verrues murales). Le site Web où le rapport a été publié en 2010 indiquait que, malgré l’extension des SMPS, "les blocs d’alimentation actuels consomment au moins 2% de toute la production électrique américaine. Étant donné que l'énergie électrique gaspillée est libérée sous forme de chaleur, une alimentation électrique inefficace est chaude au toucher, tout comme une autre qui gaspille de l'énergie sans charge électrique.
Remplacement d'un Adaptateur Défectueux
Les adaptateurs d'alimentation externes peuvent tomber en panne et se séparer du produit qu'ils sont censés alimenter. Par conséquent, il existe un marché pour les adaptateurs de remplacement. Le remplacement doit correspondre aux tensions d'entrée et de sortie, correspondre ou dépasser la capacité actuelle, et être équipé d'un connecteur approprié. De nombreux produits électriques sont mal étiquetés avec les informations concernant l’alimentation dont ils ont besoin. Il est donc prudent de noter à l’avance les spécifications de l’alimentation d’origine pour faciliter le remplacement si l’original est perdu par la suite.
Certaines alimentations de remplacement "universelles" permettent de commuter la tension de sortie et la polarité pour correspondre à une gamme d'équipements. Avec l’arrivée des alimentations à découpage, les adaptateurs pouvant fonctionner avec toute tension de 110 VAC à 240 VAC sont devenus largement disponibles; Auparavant, des versions 100-120 VCA ou 200-240 VCA étaient utilisées.
Quatre chemins Connecteurs X ou à six connecteurs étoiles, aussi connu sous le nom connecteurs d'araignée, avec des tailles et des types de prises multiples sont courants sur les alimentations génériques. D'autres blocs d'alimentation de remplacement ont des arrangements pour changer le connecteur d'alimentation, avec quatre à neuf alternatives différentes disponibles lors de l'achat dans un ensemble. RadioShack vend des adaptateurs secteur universels de différentes capacités, portant la marque "Enercell Adaptaplug" et équipés de prises femelles à deux broches compatibles avec leur gamme de connecteurs Adaptaplug. Cela permet d'assembler de nombreuses configurations différentes d'adaptateurs secteur sans avoir à souder.
Précautions à Prendre Lors du Remplacement
L’étiquette d’une source d’alimentation peut ne pas être une indication fiable de la tension réelle qu’elle fournit dans diverses conditions. De nombreuses alimentations à faible coût sont "non régulées", leur tension pouvant changer considérablement avec la charge. S'ils sont faiblement chargés, ils risquent de produire beaucoup plus que la tension nominale indiquée sur la plaque signalétique, ce qui pourrait endommager la charge. S'ils sont fortement chargés, la tension de sortie peut chuter sensiblement, parfois même en dessous de la tension nominale indiquée sur l'étiquette, même à l'intérieur du courant nominal, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement ou endommager l'équipement alimenté.
Les alimentations à découpage modernes (SMPS) sont plus petites, plus légères et plus efficaces. Ils émettent une tension beaucoup plus constante que les alimentations non régulées, car la tension d'entrée et le courant de charge varient. Certains adaptateurs universels définissent automatiquement leur tension de sortie et leur courant maximal en fonction de la gamme d'embouts interchangeables installée; des conseils sont disponibles pour adapter et fournir une alimentation appropriée à de nombreux ordinateurs portables et périphériques mobiles. Des embouts différents peuvent utiliser le même connecteur, mais fournissent automatiquement une alimentation différente. Il est essentiel d’utiliser le bon embout pour l’appareil alimenté, mais aucun commutateur ne doit être réglé correctement par l’utilisateur.
Standardisation et Tendances Actuelles
L'avènement des alimentations à découpage a permis aux adaptateurs de fonctionner avec n'importe quelle alimentation secteur de 100 à 240 V avec une prise appropriée; Le fonctionnement à partir de fournitures de véhicule et d'avion standard 12 V CC peut également être pris en charge.
Le connecteur USB (et la tension) est devenu un standard de facto en matière d’adaptateur secteur basse consommation pour de nombreux périphériques portables. En plus de l’échange de données numériques en série, le standard USB fournit également 5 VDC puissance, Jusqu'à 500 mA (900 mA sur USB 3.0). De nombreux gadgets accessoires ("décorations USB") ont été conçus pour se connecter à l'USB uniquement pour l'alimentation en courant continu et non pour l'échange de données.
En mars 2007, le forum des développeurs USB a publié la spécification de charge de batterie USB qui définit "… ainsi que des mécanismes de détection, de contrôle et de génération de rapports permettant aux périphériques de consommer un courant supérieur à la spécification USB 2.0 pour le chargement …". Les ventilateurs électriques, les lampes, les alarmes, les chauffe-café, les chargeurs de batterie et même les jouets ont été conçus pour être alimentés par un connecteur USB.
En 2009, l'Union internationale des télécommunications (UIT) a annoncé la prise en charge de la norme OMTP (Open Mobile Terminal Platform) "Connexion commune aux données et connectivité des données locales". La Recommandation UIT-T L.1000, "Solution universelle de chargeur et d’adaptateur pour terminaux mobiles et autres dispositifs informatiques portables", a été publiée par l’UIT. Elle spécifie un chargeur similaire à la plupart des propositions de la GSMA / OMTP et de la directive européenne. Alimentation externe commune.
L'Union européenne a défini un bloc d'alimentation externe commun pour les "téléphones portables portables avec données" (smartphones) vendus à partir de 2010, destiné à remplacer les nombreux blocs d'alimentation propriétaires incompatibles et à éliminer les déchets en réduisant le nombre total de produits fabriqués.
Comprendre les Étiquettes d'Alimentation
Chaque alimentation dispose d'informations obligatoirement fournies par le fabricant. Le modèle de votre adaptateur électrique est noté sur l'étiquette. Il suffit d'identifier le "input" tension d'entrée et le "output" tension de sortie que vous devez respecter. Par exemple ici, on peut voir un input en 120V AC 60Hz, ce qui correspond au courant d'une prise anglaise (c'est une alimentation anglaise). Dans votre cas à vous, vous auriez plutôt besoin d'une alimentation 220V qui correspond au courant domestique européen disponible dans nos murs. Nous constatons également une tension de sortie de 12V 400mA pour l'appareil.
Il est impératif de respecter le voltage (exprimé en V ou Volts) d'origine imposé par l'appareil et une intensité supérieure ou égale (exprimée en milliampère mA, ou en Ampère A) pour que l'appareil fonctionne correctement. Exemple : Si vous avez une alimentation de 350mA, c'est que votre appareil a besoin d’au moins 350mA. Avec une alimentation de 600mA, ça marche. Avec une alimentation de 300mAh, ça ne marche pas !
Polarité et Connectique
Le dernier élément, et non des moindre, qui est à prendre en compte est le type de connecteur (embout). Associé au schéma électrique (cf.dernière ligne) ici - sur +. Toutes les alimentations universelles permettent de mettre la polarité dans un sens ou l'autre. C'est donc en réalité très simple.
Voici les connecteurs disponibles : Vous n'avez pas le bon connecteur ? Il faudra peut-être bricoler un peu, on est en basse tension donc aucun danger : on coupe, on dénude, on met un "sucre" pour faire la liaison avec le connecteur d'origine, et c'est parti !
Résumé : Choisir son Alimentation Électrique de Remplacement
Pour sélectionner son alimentation électrique de remplacement, nous devons donc déterminer la tension (3V / 4.5V / 6V / 7.5V / 9V / 12V / 24V) et la puissance (mA) ce qui nous permettra de choisir une alimentation au minimum aussi puissante. A domicile, nous serons vigilant sur le schéma électrique, que nous reproduirons pour permettre le bon fonctionnement de notre appareil. C'est à dire comment positionner l'embout mâle sur la fiche femelle. Cela en ayant préalablement sélectionné la tension nécessaire grâce à la clé de réglage permettant de positionner le commutateur rotatif.
Ici nous avons pris l'exemple d'un schéma électrique + sur - , ce qui détermine la manière dont nous devrons positionner notre connecteur dans le bon sens avant mis en service. Ce procédé s'applique au bloc alimentation de TOUT appareil. Un chargeur n'est souvent qu'une alimentation.
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