Chargeur de PC portable 19V 90W : composants
En ouvrant un chargeur de PC portable, on constate que le refroidissement des transistors et des diodes se fait par toute la surface du boitier en plastique grâce à un système astucieux.

Chargeur de PC portable 19V 90W : vue d'ensemble

Chargeur de PC portable 19V 90W
Ici, quelques composants ont été démontés.
Principe de fonctionnement du chargeur
Il s'agit d'une alimentation à découpage. Le secteur est filtré (inductances de mode commun et condensateurs X2), redressé par un pont de diodes, lissé par un condensateur 68uF/450V qui sert de réserve d'énergie. Entre le pont de diodes et le condensateur, il y a une correction de facteur de puissance (PFC) active basé sur une inductance, une diode et un transistor.

Etage PFC (transistor + diode) et hacheur
Cette structure est classique et comparable à un montage boost. Le hacheur découpe la tension redressée pour le primaire du transfo, le montage est un Flyback. Le transfo assure l'isolation électrique tout en adaptant (ici abaissé) le niveau de tension pour la sortie. La tension de sortie est redressée par des diodes de puissance et lissé par 2 condensateurs en parallèle. Une LED et son guide de lumière indiquent la présence de tension de sortie.

Circuit imprimé du chargeur
Circuit de découpage : TEA1751LT (Flyback avec PFC actif)
Ce chargeur de PC portable utilise un TEA1751LT : c'est un contrôleur d'alimentation à découpage avec correction de facteur de puissance active de chez NXP ("TEA1751T; TEA1751LTGreenChip III SMPS control IC"). Le TEA1751 date de 2009.
Les contrôleurs de découpage Flyback intègrent de plus en plus la fonction correction de facteur de puissance. Chez ST Micro, le L6562 est autre un exemple qui se passe même de tout condensateur chimique 400V ou 450V côté primaire.

Contrôleur de découpage en boitier SO16

Schéma de principe du chargeur 19V 90W basé sur un TEA1751
Transfo du chargeur
Etant donné qu'il s'agit visiblement d'un transfo fait sur mesure, on ne peut pas le trouver chez les distributeurs de composants électroniques. Son profil bas lui permet d'entrer dans le format de chargeurs standard 90W.

Transfo du chargeur de portable
Les transfos électroniques pour lampe halogène sont aussi basés sur un transfo à découpage de petite taille et de faible hauteur, mais n'assurent ni redressement ni régulation de leurs sorties 12V efficaces.
Redressement
Le redressement est confié à 2 diodes Schottky (2x10A 100V) STPS20H100CT en parallèle. Chaque diode STPS20H100CT contient 2 diodes. Au total, les 4 diodes sont en parallèle. Les diodes sont montées directement sur le radiateur (barrette d'alu en L). Ces diodes supporteraient 40A (courant moyen) mais le courant de sortie nominal ne vaut que 4.74A : il y a de la marge.

Redressement basé sur 2 diodes STPS20H100CT
Référence de tension pour la sortie
On reconnait le classique 431 (TL431 pour les connaisseurs) qui sert de référence de tension.

Référence de tension type TL431
C'est une diode zener de précision dont la tension est ajustable avec 2 résistances.
Refroidissement du chargeur
Deux parties sont montées sur radiateurs :
- découpage au primaire (PFC + hacheur)- redressement au secondaire
Etant donné que le boitier est complètement fermé et assez hermétique (pour une utilisation domestique facile et non dangereuse), la chaleur ne peut pas s'évacuer par convection, comme dans un ampli hifi par exemple (radiateur à ailettes et grilles d'aération). La chaleur passe donc par conduction dans le plastique du boitier lui-même. Comme le plastique est mauvais conducteur de chaleur (forte résistance thermique), il faut assurer la plus grande surface d'échange. C'est pourquoi les radiateurs sont complétés par deux plaques en alu qui couvrent toute la surface interne du plastique.

Plaques en alu pour le refroidissement

Photo infrarouge thermique d'un chargeur de PC portable en utilisation
Pour les curieux : lien vers d'autres photos infrarouge thermique
L'isolation électrique est assurée par les plastiques jaunes sur l'intérieur des plaques en alu
Panne du chargeur ?
Si vous avez un chargeur de PC portable qui ne fonctionne plus, et qui fait un bruit du genre (" bip bip"), c'est peut-être tout simplement un court-circuit dans le fil entre le chargeur et l'ordinateur : soit du côté chargeur, soit du côté embout à brancher sur le portable.
Vous pouvez trouver des détails dans cet article :
Panne de chargeur de PC portable
Conclusion
Le chargeur de PC portable présenté dans cet article est basé sur une alimentation à découpage compacte et performante, intégrant un PFC actif. Les contrôleurs de découpage modernes intègrent cette fonction sans véritable encombrement supplémentaire. La chaleur est dissipée en passant par le plastique du boitier, un système de refroidissement spécifique est donc mis en place. Il est intéressant pour l'électronicien amateur ou professionnel de suivre les avancées en termes d'intégration, de choix de composants mais aussi de souci d'améliorer la consommation électrique.
lundi 15 octobre 2012 03:39
Bonjour, J’apprécie votre étude sur ces petites alimentations relativement puissante. Peut-on facilement faire varier la tension de sortie sans perdre en intensité en jouant sur la 431 et l'isolation est-elle suffisante pour utilisation en toute sécurité avec des éclairage Led dans une salle de bain. Cordialement.