Points clés
- Les modules AC-DC pour circuit imprimé, tels que la série TPS-AWS10/1523S, sont des convertisseurs AC-DC compacts conçus pour une intégration directe sur PCB dans des systèmes industriels à encombrement réduit.
- La large plage d’entrée de 85 à 305 VAC ou de 100 à 430 VDC permet une utilisation dans différentes conditions d’alimentation secteur.
- L’isolation renforcée, la plage de température étendue et les fonctions de protection intégrées les rendent adaptés aux environnements industriels exigeants.
- Leur format compact facilite la mise en œuvre d’architectures d’alimentation décentralisées pour les équipements industriels intelligents.
- La prise en compte des exigences liées aux normes IEC/UL 62368-1 et EMC peut être facilitée par l’ajout de circuits externes adaptés.
1. Que sont les modules AC-DC pour circuit imprimé ?
Malgré leur appellation, les modules AC-DC pour circuit imprimé ne sont pas liés à l’impression. Le terme « print » renvoie ici au montage sur circuit imprimé (PCB). Il s’agit de convertisseurs AC-DC encapsulés, conçus pour être intégrés directement dans des ensembles électroniques.
Ils convertissent une tension secteur AC ou une tension continue élevée en une sortie DC régulée de faible tension, par exemple 3,3 V, 5 V, 12 V ou 24 V, afin d’alimenter notamment :
- les étiquettes électroniques de rayonnage (ESL),
- les systèmes RFID,
- les capteurs et contrôleurs,
- les afficheurs industriels.
Ces caractéristiques les rendent adaptés à l’électronique industrielle distribuée, lorsque l’espace disponible et la continuité de fonctionnement constituent des critères importants.
2. Alimentation distribuée dans l’Industrie 4.0
Les environnements industriels relevant de l’Industrie 4.0 s’appuient sur un nombre croissant d’équipements décentralisés. Les architectures d’alimentation centralisées, associées à de longues liaisons par câble, peuvent entraîner :
- des chutes de tension,
- des perturbations électromagnétiques (EMI),
- une intégration plus complexe.
L’installation de convertisseurs AC-DC compacts à proximité de la charge peut contribuer à limiter ces effets. Les modules AC-DC pour circuit imprimé s’inscrivent dans cette logique en convertissant localement la tension AC disponible en la tension DC requise.
3. Principales caractéristiques techniques
3.1 Large plage de tension d’entrée
La série TPS-AWS10/1523S prend en charge :
- 85 à 305 VAC (47 à 63 Hz),
- 100 à 430 VDC.
Cette plage permet une utilisation dans différents environnements d’alimentation et contribue au maintien du fonctionnement en cas de variations de la tension d’entrée.
3.2 Tension d’isolation
Les modules offrent une isolation renforcée de 4000 VAC entre l’entrée et la sortie. Cette caractéristique peut contribuer à :
- la protection des circuits basse tension,
- la réduction du bruit en mode commun,
- la prise en compte des exigences applicables en matière de sécurité.
3.3 Plage de température de fonctionnement
Plage de fonctionnement typique :
- de -40 °C à +85 °C, avec derating au-delà des seuils spécifiés.
Cela permet une utilisation dans des environnements soumis à de fortes variations thermiques, comme les entrepôts ou les lignes de production.
3.4 Fonctions de protection
Les protections intégrées comprennent :
- une protection contre les courts-circuits (SCP) avec reprise automatique,
- une protection contre les surintensités (OCP),
- une protection contre les surtensions (OVP) prise en charge via des composants externes, par exemple une diode TVS.
Ces mécanismes peuvent contribuer à réduire le risque de dégradation en cas de défaut.
3.5 Ondulation résiduelle et bruit
Valeurs typiques d’ondulation et de bruit :
- environ 80 mV en valeur typique,
- jusqu’à 150 mV avec une bande passante de 20 MHz.
Ce niveau convient généralement aux applications intégrant des modules de communication ou des composants électroniques sensibles.
3.6 Rendement et comportement thermique
Avec un rendement pouvant atteindre environ 84 % selon le modèle et les conditions de charge, ces modules peuvent contribuer à :
- réduire les pertes thermiques,
- permettre un refroidissement par convection naturelle.
Dans des conditions d’utilisation typiques, aucun refroidissement forcé n’est requis.
3.7 Conception mécanique
Dimensions typiques :
- 32,0 × 14,5 × 20,0 mm,
- masse d’environ 10 g.
Ce format permet une intégration directe sur PCB et s’adapte bien aux conceptions électroniques compactes.
3.8 Normes et conformité
Les modules sont conçus en cohérence avec les référentiels suivants :
- IEC/UL 62368-1,
- IEC/EN 60335-1,
- IEC/EN 61558-1.
La conformité EMC, par exemple selon EN55032 classe B, peut être obtenue avec le circuit externe recommandé.
4. Applications industrielles typiques
4.1 Étiquettes électroniques de rayonnage (ESL)
Ces modules peuvent fournir une alimentation basse tension aux systèmes ESL, ce qui peut réduire la dépendance aux batteries et permettre un fonctionnement continu.
4.2 Systèmes RFID
Dans les systèmes RFID sur convoyeurs, une conversion AC-DC décentralisée peut simplifier le câblage.
4.3 Afficheurs industriels (HMI)
Les modules peuvent alimenter la logique d’affichage et le rétroéclairage à partir d’une source AC locale, ce qui favorise une intégration compacte.
4.4 Indicateurs intelligents et équipements IO-Link
L’intégration de modules AC-DC permet d’alimenter directement certains équipements à partir du secteur AC tout en conservant des interfaces de communication distinctes.
5. Critères de sélection
Lors du choix d’un module AC-DC pour circuit imprimé, il convient notamment d’examiner les points suivants :
- la tension de sortie et la puissance requises,
- la compatibilité avec la plage de tension d’entrée,
- les exigences d’isolation,
- les conditions thermiques et le comportement en derating,
- les exigences de conception EMC.
6. Comparaison avec des solutions d’alimentation conventionnelles
Par rapport aux alimentations centralisées ou aux blocs d’alimentation fermés, les modules montés sur PCB peuvent présenter certains avantages selon l’application :
- Encombrement : le montage direct sur PCB peut réduire les besoins en boîtier séparé.
- Câblage : des liaisons basse tension plus courtes peuvent simplifier l’installation.
- Architecture système : l’approche modulaire convient aux topologies distribuées.
- Intégration : l’incorporation dans des équipements compacts est généralement plus simple.
7. Considérations d’installation
- Montage traversant compatible avec le soudage à la vague.
- Respect du routage PCB recommandé dans la fiche technique.
- Surface de cuivre suffisante pour la dissipation thermique.
- Prise en compte des courbes de derating à température élevée.
8. Exemple de scénario d’application
Dans une ligne de production utilisant des unités d’affichage réparties, des modules AC-DC pour circuit imprimé peuvent être intégrés directement derrière chaque afficheur. Cette approche peut réduire le recours à une distribution DC centralisée et simplifier l’installation.
Les bénéfices obtenus dépendent toutefois de la conception du système et des conditions d’exploitation.
9. Tendances d’évolution
Les évolutions en cours dans le domaine des modules AC-DC peuvent inclure :
- une réduction supplémentaire de l’encombrement,
- une amélioration du rendement,
- l’intégration de fonctions de surveillance ou de commande,
- une compatibilité accrue avec des architectures industrielles basées sur une distribution DC.
10. FAQ
Q : Ces modules prennent-ils en charge les réseaux 50 Hz et 60 Hz ?
R : Oui. La plage d’entrée typique est de 47 à 63 Hz.
Q : Un fusible externe est-il nécessaire ?
R : Oui. Les fiches techniques recommandent généralement un fusible de protection.
Q : Une charge minimale est-elle requise ?
R : À très faible charge, l’ondulation peut augmenter, sans affecter en général le fonctionnement de base du module.
Q : Peuvent-ils être utilisés en extérieur ?
R : Oui, à condition d’être intégrés dans un boîtier adapté avec un niveau de protection approprié, par exemple un boîtier à indice IP approprié.
11. Conclusion
Les modules AC-DC pour circuit imprimé constituent une solution compacte pour convertir directement la tension secteur sur PCB. L’association d’un format réduit, d’une large plage d’entrée et de fonctions de protection intégrées favorise leur utilisation dans des systèmes industriels distribués.
Ils peuvent contribuer à simplifier la conception des systèmes et à rendre l’architecture d’alimentation plus flexible, en particulier dans les environnements Industrie 4.0 où plusieurs équipements fonctionnent en parallèle.
