Les laboratoires d’électronique modernes ont besoin d’alimentations DC associant une régulation précise de la sortie, des fonctions de protection électrique et une intégration flexible dans des environnements de test manuels ou automatisés. Les alimentations DC de table programmables de TPS répondent à ces besoins avec une régulation programmable de la tension et du courant, une faible ondulation résiduelle et un faible bruit, des interfaces de commande à distance ainsi que des fonctions de protection configurables.
Pour les applications nécessitant une très basse tension de sécurité, le modèle 40 V fournit une sortie DC située dans la plage SELV. Sa plage de sortie de 0–2 A et sa résolution de réglage du courant de 1 mA permettent également de réaliser des essais à faible courant sur des composants électroniques sensibles.
L’alimentation fonctionne avec une tension d’entrée de 90–264 V AC et intègre une correction active du facteur de puissance (PFC). Elle fournit une sortie DC régulée pour les applications de laboratoire, de développement, de formation et de test automatisé. Les cas d’usage typiques comprennent les essais de semi-conducteurs, le développement de systèmes embarqués, les dispositifs IoT, l’électronique automobile, les systèmes de gestion de batterie et l’évaluation de convertisseurs basse tension.
Sortie SELV pour les essais basse tension en laboratoire
La SELV est particulièrement pertinente lorsque des circuits basse tension accessibles doivent rester séparés des tensions dangereuses. Avec une tension de sortie maximale de 40 V DC, le modèle TPS 40 V est destiné aux applications nécessitant un fonctionnement dans la plage de tension SELV.
La limitation de la tension ne constitue toutefois qu’un aspect de la protection en laboratoire. La maîtrise du courant est tout aussi importante lorsqu’il s’agit d’alimenter des composants sensibles ou d’étudier des circuits dans lesquels un courant excessif pourrait endommager le dispositif sous test, ou DUT (Device Under Test).
La sortie programmable offre :
- une plage de tension de 0–40 V ;
- une plage de courant de 0–2 A ;
- une résolution de réglage du courant de 1 mA ;
- une précision en courant de 0,1 % + 3 mA ;
- une protection programmable contre les surintensités (OCP).
Ces caractéristiques permettent aux ingénieurs de définir des limites de courant maîtrisées, y compris des seuils de l’ordre de 30 mA lorsque cela est approprié pour le DUT et la procédure d’essai.
Pourquoi une régulation précise à faible courant est importante
Les composants électroniques sensibles peuvent nécessiter des limites de courant nettement inférieures à celles généralement utilisées pour alimenter des sous-ensembles complets. Les composants CMOS, capteurs MEMS, diodes laser et autres dispositifs à faible consommation peuvent être endommagés si une condition de défaut autorise un courant excessif.
Une alimentation DC programmable offrant une résolution de réglage de 1 mA permet de définir des limites de fonctionnement plus strictes lors de la mise au point de prototypes et de la caractérisation de composants. Par exemple, un dispositif fonctionnant sous 5 V et consommant environ 20 mA peut être testé avec une limite supérieure de courant choisie à proximité de son régime de fonctionnement attendu, plutôt qu’avec un seuil par défaut sensiblement plus élevé.
Cette fonction peut notamment être utile pour :
- la mise en service de prototypes ;
- la caractérisation de composants ;
- les essais de courant de fuite ;
- l’analyse de défaillances ;
- le développement de firmware ;
- le tri automatisé de composants.
Les limites de courant appropriées doivent toujours être déterminées à partir des spécifications du DUT et des exigences applicables à l’essai.
Fonctions de protection configurables
Protection contre les surtensions (OVP)
Le seuil OVP peut être configuré afin de limiter la tension de sortie maximale admissible. Lorsque ce seuil est dépassé, la fonction de protection coupe la sortie.
Protection contre les surintensités (OCP)
La protection OCP programmable permet de définir un seuil de courant maximal pour l’essai. Des seuils faibles peuvent être utiles lors de l’utilisation de composants sensibles susceptibles d’être endommagés par un courant trop élevé.
Protection contre les surpuissances (OPP)
La protection OPP limite le fonctionnement lorsque le seuil de puissance configuré est dépassé. Elle constitue ainsi un paramètre de protection supplémentaire pour les essais au cours desquels la tension et le courant varient simultanément.
Protection contre les surtempératures
La surveillance interne de la température protège l’alimentation contre les charges thermiques excessives, notamment lorsque la circulation d’air est insuffisante.
Décharge de la sortie
La fonction intégrée de décharge de sortie réduit la tension résiduelle après la désactivation de la sortie. Elle est particulièrement pertinente lorsque les condensateurs de sortie peuvent conserver de l’énergie après la fin d’un essai.
Les seuils de protection doivent être configurés en fonction des limites du DUT et des conditions d’essai prévues. Ils ne doivent pas être considérés comme un substitut aux mesures de sécurité exigées par les normes applicables ou par les procédures du laboratoire.
Faible ondulation résiduelle et faible bruit pour l’électronique sensible
L’alimentation spécifie une ondulation résiduelle et un bruit inférieurs à 1 mVrms / 10 mVpp. Un faible niveau de bruit en sortie est important pour l’alimentation de circuits dont le comportement peut être influencé par des perturbations présentes sur le rail d’alimentation.
Cela concerne notamment :
- les circuits analogiques ;
- l’électronique RF ;
- les capteurs ;
- les circuits de conversion de données ;
- les amplificateurs à faible bruit ;
- les composants semi-conducteurs.
Une source DC propre peut aider les ingénieurs à distinguer le comportement propre du DUT des perturbations introduites par l’alimentation de laboratoire.
Remote Sensing pour améliorer la précision de la tension au niveau du DUT
Les chutes de tension dans les câbles et les cordons de test deviennent de plus en plus significatives à mesure que la tension d’utilisation diminue. Même une résistance relativement faible peut générer un écart mesurable entre la tension présente aux bornes de l’alimentation et celle réellement appliquée au DUT.
Le Remote Sensing compense ces chutes de tension liées aux conducteurs en régulant la sortie à partir de la tension mesurée directement au niveau de la charge.
Cette fonction est particulièrement utile lorsque :
- des câbles de test longs sont nécessaires ;
- le courant varie sensiblement pendant le fonctionnement ;
- le DUT fonctionne à basse tension ;
- de faibles écarts de tension peuvent affecter le résultat de mesure.
Dans un circuit basse tension, une chute de 0,1 V peut déjà être significative par rapport à la tension nominale d’alimentation. Le Remote Sensing permet donc d’améliorer la précision de la tension réellement appliquée aux bornes du DUT.
Étage de puissance Auto-Ranging
L’étage de puissance Auto-Ranging permet d’utiliser la puissance de sortie disponible sur une plage plus large de combinaisons tension/courant qu’une architecture conventionnelle à plage fixe.
Cette caractéristique peut être avantageuse dans les laboratoires qui testent plusieurs catégories de dispositifs. Plutôt que de réserver différentes alimentations à plusieurs combinaisons de tension et de courant, une alimentation DC programmable avec Auto-Ranging peut couvrir une plage de fonctionnement plus étendue dans les limites de ses caractéristiques nominales.
Cela apporte davantage de flexibilité sur les postes de développement, dans les laboratoires de caractérisation de composants et dans les systèmes de test automatisés où les besoins évoluent régulièrement.
PFC active et entrée AC large plage
L’étage d’entrée fonctionne sous 90–264 V AC et intègre une correction active du facteur de puissance (PFC), avec un facteur de puissance spécifié supérieur à 0,99.
La large plage d’entrée permet une utilisation sur les principaux réseaux électriques sans sélection manuelle de la tension d’entrée. La PFC active améliore également la forme du courant d’entrée par rapport à un étage redresseur non compensé.
Pour les laboratoires utilisant leurs instruments dans plusieurs régions du monde ou intégrant des équipements dans des systèmes destinés à différents marchés, cette architecture peut simplifier la compatibilité avec les réseaux d’alimentation.
Commande par USB, Ethernet, SCPI et interface analogique
La programmabilité devient particulièrement importante dans les laboratoires où sont réalisés des essais répétitifs, des tests longue durée ou des validations automatisées.
Les alimentations DC de table programmables de TPS prennent en charge la commande à distance via plusieurs options d’interface.
Connectivité USB
L’interface USB permet une communication directe avec un PC pour la commande de l’instrument, sa configuration et son intégration dans des processus de test pilotés par logiciel.
Connectivité Ethernet
Une interface Ethernet optionnelle permet une utilisation en réseau, adaptée aux laboratoires pilotés à distance, aux systèmes de test automatisés et aux installations d’essais longue durée.
Commandes SCPI
La prise en charge de SCPI permet d’intégrer l’alimentation à des environnements de test automatisés existants. Les ingénieurs peuvent piloter les paramètres de l’instrument depuis des environnements logiciels compatibles SCPI et des outils de programmation, notamment des systèmes de test basés sur Python ou LabVIEW.
Les opérations pouvant être automatisées comprennent notamment :
- le réglage de la tension et du courant ;
- l’activation ou la désactivation de la sortie ;
- la configuration des seuils de protection ;
- l’exécution de séquences de test prédéfinies ;
- la lecture des paramètres de fonctionnement.
Interface analogique isolée
Une interface analogique galvaniquement isolée prend en charge des signaux de commande 0–10 V pour le réglage de la tension, du courant et de la puissance, et fournit les sorties de surveillance correspondantes.
Cette interface peut être utile dans les systèmes de test industriels et les architectures d’automatisation existantes reposant sur une commande analogique plutôt que numérique.
Séquences de sortie dynamiques et génération de formes d’onde
Des fonctions optionnelles de générateur de fonctions et de formes d’onde arbitraires étendent les possibilités de l’alimentation au-delà du fonctionnement DC statique.
Des séquences programmables comportant jusqu’à 99 étapes peuvent être utilisées pour reproduire des conditions d’alimentation variables. Les ingénieurs peuvent ainsi analyser le comportement du DUT lors de variations contrôlées de tension ou de courant.
Les applications possibles comprennent :
- les variations de tension de batterie ;
- les creux de tension d’alimentation ;
- les séquences de mise sous et hors tension ;
- les variations répétées de tension ;
- les essais de réponse transitoire ;
- les essais de sollicitation de composants ou d’équipements.
Par exemple, une séquence peut faire varier la tension entre 3,3 V et 5 V pendant que le comportement du DUT est surveillé. Les limites de courant et les paramètres de protection configurables restent disponibles pendant l’essai.
Lorsque des variations programmées de niveaux DC sont suffisantes, ces fonctions peuvent réduire le besoin de recourir à un équipement distinct de génération de formes d’onde.
Application : dispositifs IoT basse consommation et systèmes embarqués
Les systèmes radio embarqués utilisant LoRa, BLE, NB-IoT ou d’autres protocoles fonctionnent souvent dans des états de consommation très différents. Leur développement peut donc nécessiter une alimentation capable de fournir aussi bien de faibles courants en régime stable que des courants plus élevés pendant les phases actives.
La régulation programmable de la tension et du courant peut prendre en charge les essais fonctionnels pendant le développement du firmware. Parallèlement, l’OCP configurable permet de définir une limite supérieure de courant afin de détecter des conditions de fonctionnement anormales telles qu’un court-circuit ou une consommation excessive.
Pour une analyse détaillée de la consommation à très faible courant, il convient toutefois de comparer l’ensemble des caractéristiques de mesure de l’alimentation à la plage de courant et à la précision requises.
Application : laboratoires d’enseignement en électronique
Une source 40 V située dans la plage SELV peut également convenir aux laboratoires pédagogiques supervisés travaillant sur des circuits électroniques basse tension.
Les enseignants peuvent configurer les limites de tension et de courant avant le début des travaux pratiques. Les projets étudiants peuvent par exemple utiliser des rails d’alimentation de 5 V, 12 V ou 24 V, tandis que le seuil OCP peut être choisi en fonction du circuit testé.
Les protections programmables peuvent contribuer à limiter les conséquences d’erreurs de câblage ou de courts-circuits. La fonction de décharge réduit par ailleurs la tension résiduelle après la désactivation de la sortie.
Ces fonctions complètent les procédures de sécurité électrique requises dans le laboratoire, mais ne les remplacent pas.
Application : contrôle automatisé de composants
La connectivité SCPI et Ethernet permet d’intégrer l’alimentation dans des systèmes automatisés de test de composants.
Une séquence de test peut, par exemple, régler la tension, définir un seuil de courant, activer la sortie, surveiller les paramètres de fonctionnement et enregistrer le résultat via un logiciel de test externe.
Cette approche peut être utilisée pour l’évaluation automatisée de différents composants, notamment :
- condensateurs ;
- diodes ;
- transistors ;
- capteurs ;
- circuits intégrés à faible consommation.
Les valeurs précises de tension, de courant et de durée ainsi que les critères de réussite ou d’échec doivent être déterminés à partir des spécifications des composants concernés et de la méthodologie d’essai appliquée.
Application : test de convertisseurs de puissance et d’alimentations informatiques
Une sortie DC programmable peut également être utilisée pour la caractérisation de convertisseurs DC/DC et d’autres sous-ensembles d’électronique de puissance.
Un convertisseur 24 V peut, par exemple, être évalué sous différentes conditions d’entrée, tandis que le Remote Sensing compense la chute de tension entre la source et le DUT. Des séquences programmables peuvent reproduire des variations de la tension d’alimentation afin d’observer la réponse du convertisseur aux changements de tension d’entrée.
Pour le test d’alimentations informatiques ou d’autres applications similaires en électronique de puissance, la source DC programmable peut être intégrée dans un banc d’essai plus large destiné à l’analyse du comportement d’entrée et des conditions de fonctionnement transitoires.
SELV et limitation de courant : deux fonctions distinctes
La SELV et la limitation programmable du courant répondent à des aspects différents de la protection électrique et ne doivent pas être considérées comme des mesures équivalentes.
La SELV concerne la limitation de la tension et la séparation des circuits présentant des tensions dangereuses dans des conditions définies. Une sortie de 40 V DC se situe en dessous de la limite de 60 V DC couramment associée à la plage SELV, mais le respect effectif des exigences dépend de l’architecture complète du circuit et de la norme de sécurité applicable.
La limitation de courant ou l’OCP agit, quant à elle, sur le courant de sortie disponible pour le DUT. Un seuil tel que 30 mA peut être pertinent pour certains essais de composants, mais ne doit pas être présenté comme une limite universelle de sécurité pour les personnes.
La réponse physiologique au courant électrique dépend de nombreux facteurs, notamment du trajet du courant, de la durée de contact, de l’état de la peau, de la tension, de la forme d’onde et des conditions environnementales. Une OCP programmable ne doit donc pas être utilisée comme substitut aux mesures de protection requises, par exemple, par IEC 61010-1, IEC 62368-1 ou par les exigences de sécurité propres à l’application.
Dans le cadre des essais de composants en laboratoire, l’intérêt technique d’une régulation précise du courant réside avant tout dans la possibilité de fixer des limites adaptées au DUT et à la procédure d’essai.
Associer une alimentation DC propre à des essais dynamiques
La combinaison d’une faible ondulation résiduelle et d’un faible bruit, d’une régulation programmable de la tension et du courant, du Remote Sensing, de fonctions de protection et d’une génération de formes d’onde optionnelle permet d’effectuer avec un même instrument aussi bien des essais statiques que dynamiques.
L’ingénieur peut d’abord alimenter le DUT avec une tension DC stable en fonctionnement normal, puis appliquer des variations de tension contrôlées afin d’étudier son comportement lorsque les conditions d’alimentation évoluent. Cette approche peut être utile lors de la validation de prototypes, car le montage de test peut rester identique tandis que le stimulus électrique est modifié de manière contrôlée.
Les interfaces de commande à distance permettent également d’automatiser ces séquences et de les répéter sous contrôle logiciel.
Commande en face avant et configurations enregistrées
Pour les essais manuels en laboratoire, l’écran tactile couleur et les commandes dédiées donnent un accès direct aux principaux paramètres de fonctionnement.
Cinq profils utilisateur peuvent mémoriser les réglages fréquemment utilisés afin de les rappeler ultérieurement. Cette fonction est particulièrement utile lorsqu’une même alimentation de laboratoire est utilisée pour plusieurs configurations d’essai récurrentes ou différents types de DUT.
Dans les environnements automatisés, les mêmes fonctions essentielles peuvent être accessibles via les interfaces de commande à distance disponibles.
Choisir une alimentation DC programmable pour les essais dans la plage SELV
Lors du choix d’une alimentation DC programmable de table pour des applications basse tension en laboratoire, les ingénieurs ne doivent pas se limiter à la tension et au courant de sortie maximaux.
Les principaux critères de sélection comprennent :
- la plage de tension et de courant requise ;
- la résolution de réglage de la tension et du courant ;
- la précision de sortie ;
- l’ondulation résiduelle et le bruit ;
- les fonctions de protection et leurs plages de réglage ;
- la fonction Remote Sensing ;
- le comportement de la décharge de sortie ;
- les caractéristiques de l’Auto-Ranging ;
- la plage d’entrée AC et la PFC ;
- les besoins en interfaces USB, Ethernet, SCPI ou analogiques ;
- les fonctions de séquencement et de génération de formes d’onde ;
- les exigences d’intégration dans un équipement de test automatisé.
Pour le test de composants sensibles, il convient d’accorder une attention particulière à l’interaction entre la résolution du courant, la précision, les seuils de protection et les valeurs maximales absolues du DUT.
Conclusion
Les alimentations DC de table programmables de TPS associent une régulation programmable de la tension et du courant à une faible ondulation résiduelle et un faible bruit, au Remote Sensing, à des fonctions de protection configurables ainsi qu’à plusieurs possibilités de commande à distance et d’intégration système.
Le modèle 40 V est particulièrement adapté aux applications de laboratoire nécessitant un fonctionnement dans la plage de tension SELV. Sa résolution de réglage du courant de 1 mA permet des essais contrôlés à faible courant, tandis que les interfaces USB, Ethernet, SCPI et analogiques facilitent l’intégration dans des environnements de test manuels ou automatisés.
Pour les ingénieurs travaillant sur l’électronique embarquée, les composants semi-conducteurs, les capteurs, les convertisseurs de puissance, les systèmes pédagogiques ou les essais automatisés de composants, ces fonctions constituent une plateforme flexible pour fournir une alimentation DC contrôlée. Les paramètres de tension, de courant et de protection doivent toutefois toujours être définis à partir des spécifications du DUT, de la méthodologie d’essai et des exigences de sécurité applicables.
