De l’influence d’un montage de mesure pour alimentations électriques

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Au moment de concevoir une alimentation électrique, un ingénieur doit la tester soigneusement et à cet effet, procéder à des mesures physiques. De multiples erreurs peuvent en effet survenir lors de ce type d’opération. Dans cet article, nous allons nous intéresser à l’influence de la ligne de branchement qui relie l’alimentation testée et la charge. Si une carte est branchée hâtivement en laboratoire, le montage se présentera souvent sous la forme illustrée en figure 1. Une longue ligne de branchement raccorde l’alimentation à une charge électronique (à droite), les deux câbles étant posés de façon aléatoire avec une surface de boucle relativement étendue sur la table.

Figure 1. Ligne de branchement disposée de façon aléatoire entre une carte d’alimentation électrique et une charge.

La Figure 2 présente un montage plus soigné. Ici, les deux fils sont torsadés afin de minimiser la surface de la boucle de courant dans le circuit. Théoriquement, cette approche permet de réduire l’inductance parasite de la ligne entre l’alimentation testée et la charge. Théoriquement !… Mais quel est l’impact des deux configurations représentées aux figures 1 et 2 sur les mesures ? Pour le vérifier, nous avons connecté une carte d’évaluation ADP2386 en tant que convertisseur abaisseur (buck) pour un courant de sortie pouvant atteindre 6 A dans les deux configurations mentionnées ci-dessus ; ensuite, nous avons mesuré la réponse de la tension de sortie aux transitoires de charge afin de montrer concrètement le rôle joué par la disposition de la ligne d’alimentation. Dans cet exemple, la carte ADP2386 convertit une tension d’alimentation de 5 V en une tension de sortie de 3,3 V. Le transitoire de charge est généré par une charge électronique et bascule de 10 mA à 4 A en 30 µs environ. Dans l’un et l’autre cas, la longueur du câble de branchement est de 1 mètre.

Figure 2. Ligne de branchement soignée entre une carte d’alimentation électrique et une charge.

 

Figure 3. Réponse de la tension de sortie aux transitoires de charge avec une ligne de branchement disposée de façon aléatoire (voir Figure 1).

La Figure 3 montre le pic observé sur la tension de sortie (mesure en couplage AC) pendant la réponse au transitoire de charge dans la configuration de mesure illustrée à la Figure 1. La valeur crête est d’environ 103 mV. A contrario, la Figure 4 représente la mesure effectuée avec une ligne de branchement dont les fils sont correctement torsadés (voir Figure 2). Dans ce cas, le pic de tension observé sur la tension de sortie est de seulement 96 mV, soit une différence de près de 7 mV. Cette différence souligne que l’amélioration induite par une disposition soignée des lignes de branchement est d’environ 7 %.

Figure 4. Réponse de la tension de sortie aux transitoires de charge avec ligne de branchement disposée de façon soignée (voir Figure 2).

Il apparaît clairement qu’un montage de mesure bien ordonné apporte des résultats nettement supérieurs. Outre la configuration géométrique de la ligne qui relie l’alimentation testée à la charge, la longueur du câble et le type de branchement associé — pince crocodile dans cet exemple, ou brasage — jouent également un rôle majeur. Une ligne plus courte présente moins d’inductance parasite et aura moins d’effet sur le résultat d’un essai en régime transitoire de charge. En deux mots, on utilisera toujours la ligne de branchement la plus courte.

En conclusion, l’utilisation de câbles torsadés influence les mesures et justifie cette étape supplémentaire pour réaliser un montage de mesure plus performant.

Frederik Dostal, Ingénieur d’applications senior, Analog Devices

Source : Analog Devices



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