Adaptateur secteur – Wikipedia

Un adaptateur secteur de type "verrerie murale" pour une console de jeu domestique

Un bloc d'alimentation pour ordinateur portable Lenovo

Circuit adaptateur interne

Un adaptateur pour courant alternatif, Adaptateur ca / ​​cc, ou Convertisseur ca / ​​cc^[1] 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, Cable d'alimentation, et adaptateur secteur. Les adaptateurs pour équipements alimentés par batterie peuvent être décrits comme suit: chargeurs ou des chargeurs (voir aussi chargeur de batterie). 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. Le circuit interne d'une alimentation externe est très similaire à celui qui serait utilisé pour une alimentation intégrée ou interne.

Les alimentations externes sont utilisées avec des équipements sans autre source d'alimentation et avec des équipements alimentés par batterie, où l'alimentation, une fois branchée, peut parfois charger la batterie en plus d'alimenter l'équipement.

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. Un autre avantage de ces conceptions peut être une sécurité accrue; puisque le secteur dangereux de 120 ou 240 volts est transformé en une tension plus basse et plus sûre à la prise murale et que l’appareil manipulé par l’utilisateur est alimenté par cette tension plus basse.

Modes de fonctionnement[[[[modifier]

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. Les pertes dans le transformateur et le régulateur linéaire étaient considérables; l'efficacité était relativement faible et une puissance importante dissipée sous forme de chaleur même sans charge.

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. La sécurité est assurée, comme dans l'ancien circuit linéaire, car un transformateur fournit toujours une isolation galvanique.

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. une très large gamme de tensions et de fréquences; une seule unité 100–240 VCA gérera presque toutes les sources d’alimentation du monde.

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). Les circuits bien conçus tiennent compte de l'ESR, du courant nominal ondulé, du fonctionnement par impulsions et de la température nominale des condensateurs.^[2]

Avantages[[[[modifier]

Les adaptateurs secteur externes sont largement utilisés pour alimenter des appareils électroniques portables ou de petite taille. Les avantages comprennent:

• 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. Ceci est particulièrement important pour les équipements avec des boîtiers légers qui peuvent se briser et exposer des pièces électriques internes.
• 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. Une alimentation séparée élimine une source de chaleur de l'appareil.
• Réduction du bruit électrique – Étant donné que le bruit électrique rayonné diminue avec le carré de la distance, il est dans l'intérêt du fabricant de convertir une alimentation secteur potentiellement bruyante en courant alternatif ou automobile en courant continu filtré "propre" dans un adaptateur externe, à une distance de sécurité circuits sensibles au bruit.
• Réduction du poids et des dimensions – Le retrait des composants d'alimentation et de la fiche de secteur des équipements alimentés par des batteries rechargeables réduit le poids et les dimensions à transporter.
• 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. Les blocs d'alimentation externes peuvent être remplacés rapidement par un utilisateur sans qu'il soit nécessaire de faire réparer le périphérique alimenté.

Adaptateur secteur prenant en charge quatre systèmes de fiche secteur différents

• Polyvalence de la configuration – Les produits électroniques à alimentation externe peuvent être utilisés avec différentes sources d'alimentation (par exemple, 120 VCA, 240 VCA, 12 VCC ou une batterie externe), pour une utilisation pratique sur le terrain ou en déplacement.
• 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 en tant 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. Si la conception de l'appareil est modifiée au fil du temps (une situation fréquente), il n'est pas nécessaire de tester à nouveau la conception de l'alimentation elle-même (et inversement).
• Une tension constante est produite par un type spécifique d'adaptateur utilisé pour les ordinateurs et les ordinateurs portables. Ces types d’adaptateurs sont communément appelés éliminateurs.

Problèmes[[[[modifier]

Une enquête menée auprès des consommateurs a révélé une insatisfaction généralisée à l'égard des coûts, des inconvénients et du gaspillage de la profusion d'adaptateurs utilisés par les appareils électroniques.^[3]L’auteur de science-fiction et satiriste Douglas Adams a écrit un essai déplorant la profusion et la confusion des adaptateurs de puissance et appelant à davantage de normalisation.^[4]

Efficacité[[[[modifier]

Des millions d’adaptateurs secteur toujours utilisables sont jetés chaque année en raison d’une compatibilité médiocre ou inconnue avec le nouvel équipement.

La question de l’inefficacité de certaines sources d’alimentation est bien connue, le président américain George W. Bush évoquant en 2001 des dispositifs comme «Energy Vampires».^[5] 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. De telles initiatives incluent l'alimentation en veille et l'initiative One Watt.

Mais d'autres^[[[[qui?] ont fait valoir que ces dispositifs inefficaces sont des appareils de faible puissance, par exemple, utilisés pour de petits chargeurs de batterie. Ainsi, même s'ils ont un faible rendement, la quantité d'énergie qu'ils gaspillent est inférieure à 1% de la consommation d'énergie électrique des ménages.^{[[[[citation requise]}

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. Puissance. 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. En 2002, la plupart des adaptateurs d’alimentation externes «verrerie murale» enfichables couramment utilisés pour les appareils électroniques grand public de faible puissance étaient de conception linéaire, ainsi que des consommables intégrés à certains équipements.

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. Le rapport a conclu qu'environ 32 milliards de kilowattheures (kWh) par an, soit environ 1% de la consommation totale d'électricité, pourraient être économisés aux États-Unis en remplaçant toutes les alimentations linéaires (efficacité moyenne de 40 à 50%) par des conceptions de commutation avancées (efficacité 80-90%), en remplaçant les anciens équipements de commutation (efficacité inférieure à 70%) par des conceptions avancées (efficacité d'au moins 80%) et en réduisant la consommation en veille des fournitures à un maximum de 1 watt.^[6]

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. Des modèles d’alimentation plus efficaces pourraient réduire de moitié cette utilisation".^[7]

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. Cette chaleur dissipée est elle-même un problème par temps chaud, car elle peut nécessiter une climatisation supplémentaire pour éviter une surchauffe, voire même pour éliminer la chaleur indésirable de sources importantes.

Adaptateurs universels[[[[modifier]

Un connecteur à six voies sur une alimentation CC "universelle", composé d'un connecteur X à quatre voies et de deux connecteurs individuels séparés (l'un est le connecteur de batterie à neuf volts). Le connecteur X fournit ici des fiches téléphoniques de 3,5 et 2,5 mm et deux tailles de connecteur d'alimentation coaxial

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. L'étiquetage soigneux des adaptateurs d'alimentation peut également réduire les risques de confusion pouvant endommager l'équipement.

Certaines alimentations de remplacement "universelles" permettent de commuter la tension de sortie et la polarité pour correspondre à une gamme d'équipements.^[8] 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. Adaptateurs pouvant également être utilisés avec des véhicules automobiles et des avions (voir EmPower) sont disponibles.^[9]

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. Philmore et d’autres marques concurrentes proposent des adaptateurs secteur similaires avec des connecteurs interchangeables.

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 fournitures avec des régulateurs linéaires (par opposition à commutés) sont lourdes, encombrantes et coûteuses.

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. Quand ils ont été introduits, leurs prix étaient élevés, mais au début du 21e siècle, les prix des composants en mode de commutation avaient chuté de manière à permettre à des fournisseurs même peu coûteux d'utiliser cette technologie, économisant ainsi le coût d'un transformateur de fréquence réseau plus gros et plus lourd.

Adaptateurs à détection automatique[[[[modifier]

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. 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. Avec l'adaptateur, les accessoires et les embouts appropriés, une variété d'équipements peut être alimentée à partir de presque toutes les sources d'alimentation.

Un système "Green Plug" a été proposé, basé sur la technologie USB, permettant au dispositif consommateur d'indiquer à l'alimentation externe le type d'alimentation nécessaire.^[10]

Utilisation de l'USB[[[[modifier]

Tailles courantes des adaptateurs secteur USB

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 …". .^[11] 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. Les adaptateurs plug-in équipés de prises USB sont largement disponibles pour la conversion 120 VCA ou 240 VCA pouvoir ou 12 VDC puissance automobile à 5 VDC Alimentation USB (voir photo à droite).

La tendance vers des appareils électroniques plus compacts a entraîné une évolution vers les connecteurs micro-USB et mini-USB, qui sont compatibles électriquement en fonction du connecteur USB d'origine, mais physiquement plus petits.

En 2012, une spécification de fourniture d'alimentation USB a été proposée pour standardiser la fourniture d'un maximum de 100 watts, ce qui convient aux périphériques tels que les ordinateurs portables qui dépendent généralement d'adaptateurs propriétaires.

Normes[[[[modifier]

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".^[12] 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. La recommandation de l'UIT a été étendue et mise à jour en juin 2011.^[13] L’espoir est de réduire considérablement la profusion d’adaptateurs secteur non interchangeables.

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. Les alimentations conformes délivrent 5 VDC via un connecteur micro-USB, avec une tension d'entrée préférentielle gérée allant de 90 à 264 VAC.

En 2006, Larry Page, fondateur de Google, proposa un 12 V et jusqu'à 15 A standard pour presque tous les équipements nécessitant un convertisseur externe, avec de nouveaux bâtiments équipés de 12 VDC câblage, rendant inutile le circuit d'adaptateur CA-CC externe.^[14][15]

La CEI a créé une norme pour les blocs d’alimentation interchangeables pour ordinateurs portables, IEC 62700
(Nom complet "Spécification technique CEI 62700: Alimentation en courant continu pour ordinateur portable"), publiée le 6 février 2014.

Voir également[[[[modifier]

Références[[[[modifier]

Liens externes[[[[modifier]