Panne alimentation à découpage

Il n'y a parfois qu'à changer une diode pour réparer une alimentation à découpage qui ne donne plus de tension et donc un appareil qui ne s'allume plus. La panne de la diode se manifeste de façon assez particulière et peut ainsi se repérer avec certaines techniques.

Pourquoi un court-circuit de la diode de redressement peut-il causer une passe de l'alimentation à découpage ?

Panne de l'alimentation à découpage : la diode

Les alimentations à découpage reposent sur une commande électronique à haute fréquence (entre 30 et 100kHz environ) du petit transformateur qui transfère ou convertit la puissance vers la sortie isolée et basse tension. Les petites alimentations à découpage reposent sur une structure Flyback où la tension de sortie est régulée par un optocoupleur ou éventuellement la tension issue d'un enroulement auxiliaire du côté du primaire.

Le redressement de la tension de sortie (5V, 12V, etc) se fait par une diode. Le filtrage est confié aux condensateurs de sortie qui ont souvent des valeurs importantes (1000uF, 2200uF) et une tension nominale un peu supérieure à la tension de sortie prévue. On trouvera des condensateurs 16V pour une alimentation à découpage qui fournit 12V par exemple. On peut ainsi reconnaître de quels condensateurs il s'agit.

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Panne sur une alimentation à découpage : la diode de redressement (Schottky)

Lorsque la diode de redressement est en court-circuit, elle empêche le bon fonctionnement de l'alimentation et crée une impédance très faible du côté du primaire pendant que le transistor de découpage ou le circuit intégré de commande est passant. La plupart des alimentations à découpage possèdent une protection contre ce type de courts-circuits et la protection s'active donc. Cependant, aucune tension en sortie n'est présente.

On peut représenter schématiquement une alimentation à découpage Flyback (très utilisée pour des petites puissances) :

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Schéma fonctionnel d'une alimentation à découpage Flyback

Test à faire sur l'alimentation à découpage

Il faut vérifier la tension de seuil aux bornes de la diode de redressement. Il s'agit souvent d'une diode Schottky (SB360 par exemple). Pour les cartes d'alimentation à découpage qui délivrent plusieurs Ampères, la diode est souvent montée sur un radiateur. Elle possède parfois 3 broches et contient deux diodes en parallèle. Si les diodes sont en court-circuit, il faut changer le composant.

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Diode à remplacer sur l'alimentation à découpage (ici une diode STPS20150CT 10A 150V)

Détecter la panne : méthode avancée

En testant au multimètre aux bornes de la diode ou aux bornes de la sortie, on trouve un court-circuit. La diode de redressement est défectueuse (ou éventuellement un condensateur ou un autre élément qui se trouve entre le + et le - de la tension de sortie.

Il arrive qu'on entende un faible "tic tic tic" qui a lieu toute les secondes ou demi-secondes. C'est la manifestation des tentatives de redémarrage ("auto restart") du contrôleur de découpage ("hiccup mode"). Si vous entendez ce "tic tic tic", il y a de grandes chances que le contrôleur de découpage soit encore bon.

Il faut être très prudent et ne pas toucher le secteur ou le primaire de l'alimentation à découpage avec son oreille !

Réparer l'alimentation à découpage

La réparation de l'alimentation consiste donc à remplacer la diode. On peut la remplacer par une diode ultra rapide si on ne trouve pas de Schottky équivalente.

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Diode Schottky à démonter du radiateur

Voici la diode défectueuse à remplacer :

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Diode à remplacer sur l'alimentation à découpage

Défaillance des diodes Schottky

Les défaillances des diodes Schottky se produisent relativement fréquemment comparées à d'autres composants. Il arrive qu'aucune explication satisfaisante ne soit trouvée à l'origine de la panne : pas de surtension du réseau (et tension inverse excessive aux bornes de la diode Schottky durant la conduction du transistor primaire), pas d'oscillation et de surtension transitoire lors des commutations, pas de courant excessif, pas d'échauffement excessif...

Cela signifie que la défaillance de la diode Schottky n'est pas due à une mauvaise conception ni à un mauvais routage propice aux oscillations intempestives.

Colle corrosive : une cause de panne en électronique

La colle utilisée pour maintenir fixés les condensateurs est parfois corrosive. Cela occasionne des pannes liées à des ruptures de contact sur les broches de composants, les soudures ou même les pistes du circuit imprimé. On retrouve cette cause de défaillance sur les amplis hifi vintage et les amplis à lampe. Ici, un cavalier ("strap") est oxydé à cause de la colle utilisée :

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Corrosion et cause de défaillance : la colle

On peut remplacer les condensateurs de sortie, eux aussi collés par cette colle qui est corrosive sur le long terme :

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Condensateurs 2200uF remplacés sur l'alimentation à découpage

Les condensateurs n'étaient pas gonflés et affichaient encore une valeur tout à fait correcte mais on a profité de la réparation pour les remplacer. Il est inutile de prendre des valeurs de capacités plus élevées.

Autres pannes possibles

Les alimentations à découpage peuvent avoir d'autres pannes. L'autre point à vérifier est le transistor au primaire. Si des résistances semblent grillées du côté du primaire, on peut suspecter une défaillance du transistor ou du contrôleur de découpage. L'origine peut être une surtension sur le réseau ou simplement la défaillance statistique des composants (transistor). La température réduit fortement la fiabilité des composants et le transistor de découpage est un élément critique.

On peut aussi vérifier l'état des condensateurs du côté primaire de l'alimentation :

- condensateur de filtrage primaire (souvent un condensateur 400V ou 450V)

- condensateur sur un enroulement auxiliaire (22uF 25V, 47uF 50V...) : plus petite valeur et basse tension

- condensateurs à proximité d'un élément qui chauffe (radiateur, grosse résistance, etc). La température fait beaucoup diminuer la durée de vie des condensateurs. A chaque augmentation de 10 degrés supplémentaires, la durée de vie est réduite de 50% !

- mauvaises soudures des composants qui chauffent (visible par un léger changement local de la couleur du circuit imprimé)

Attention

La manipulation des alimentations à découpage est dangereuse. Le condensateur primaire 400V ou 450V peut rester chargé longtemps après la déconnexion. La tension à ses bornes peut être mortelle !

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Alimentations à découpage : danger électrique

Vallet
Le 12 sept. 2020 à 18:59

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