Les types d'alimentations les plus classiques

Les modèles de base des alimentations reposent sur différents principes de conception :

Les alimentations linéaires

Les alimentations linéaires régulées fournissent une tension de sortie très constante, de faibles niveaux de bruit et d'ondulation ainsi qu'une régulation rapide, même avec des transitoires en ligne et en charge élevées. Elles produisent beaucoup moins d'interférences électromagnétiques que les alimentations à découpage. Un transformateur secteur classique isole la ligne électrique des circuits secondaires (étages de sortie). Il est suivi d'un redresseur qui fournit la tension non régulée à une série d'actionneurs. Les condensateurs à l'entrée et à la sortie du circuit régulateur servent de tampons et diminuent l'ondulation.

Une tension de référence très précise contrôle l'amplificateur de sortie analogique. Cet amplificateur est généralement rapide et permet des temps de recouvrement très courts pour les changements de charge.

Les alimentations linéaires R&S Essentials : R&S®NGA100, R&S®NGL200, R&S®NGM200, R&S®NGU201/401.

Alimentations à découpage (SMPS)

Les SMPS, par exemple la R&S®NGP800, ont une efficacité plus élevée que les alimentations linéaires régulées. Dans un premier temps, la tension de ligne est rectifiée. Du fait de la tension d'entrée élevée, des condensateurs tampons dotées de faibles capacités peuvent être utilisés. Dans un second temps, la tension DC à convertir est hachée à une fréquence élevée.

Cela se produit dans le transistor de commutation et ne nécessite que des bobines relativement petites et légères ou des transformateurs à faibles pertes. Le transistor de commutation est activé et désactivé entièrement, de sorte que les pertes de commutation soient faibles. La tension de sortie est généralement régulée en modifiant le rapport cyclique du transistor de commutation. Un redresseur et un filtre passe-bas améliorent la qualité de la sortie.

Alimentations à architecture mixte

Différentes combinaisons des conceptions de base précédentes sont utilisées. Par exemple, les alimentations R&S®NGE100B utilisent un transformateur secteur en entrée, suivi d'un redresseur et d'un circuit à découpage pour réguler la tension de sortie, fournissant ainsi une efficacité élevée. Un étage linéaire réduit les composantes indésirables du signal en sortie. Un autre exemple d'architecture mixte serait les R&S®HMP2000/4000.

Quadrants des alimentations DC

Si un courant circule dans la borne de tension positive, l'alimentation agit comme une charge électronique. Il s'agit d'une charge de puissance au lieu d'une fourniture de puissance. Les instruments qui fonctionnent à la fois comme une source et une charge peuvent simuler des batteries ou des charges; ils sont appelés alimentations deux quadrants (ou quatre quadrants). proposent une architecture deux et quatre quadrants. Les instruments commutent automatiquement du mode source au mode charge. Lorsque la tension appliquée de manière externe excède la tension nominale réglée, le courant circule dans l'alimentation, qui est indiquée par une lecture de courant négative.

L'architecture des alimentations peut être entièrement définie en utilisant un système de coordonnées Cartésien. Les quatre quadrants illustrent toutes les combinaisons positives et négatives des tensions et courants. La figure ci-dessous illustre un système de coordonnées avec la tension sur l'axe vertical et le courant sur l'axe horizontal.

Comme mentionné précédemment, les alimentations standards génèrent généralement uniquement une tension de polarité positive (elles fonctionnent dans le premier quadrant), par exemple de 0 V à 20 V. Si une alimentation peut délivrer une tension positive ou négative sur ses bornes de sortie sans devoir commuter le câblage externe, elle correspond à une alimentation bipolaire et fonctionnera dans les quadrants 1 et 3, délivrant des tensions de –20 V à +20 V, par exemple. De tels instruments peuvent être utilisés, entre autres choses, pour tester le comportement caractéristique des semi-conducteurs pour des tensions bipolaires au point 0 V.

Les alimentations qui peuvent fonctionner dans les quadrants 1 et 3 proposent généralement aussi une fonctionnalité de charge pour les tensions et courants positifs et négatifs. Elles peuvent fonctionner dans les quatre quadrants et sont référencées comme des unités de source et de mesures (SMU). Dans le premier et le troisième quadrant, le courant sort de la borne de tension; l'instrument est en source de puissance. Dans le second et le quatrième quadrant, le courant entre dans la borne de tension; l'instrument est en récupération de puissance.

Des voies avec des gammes de tension identiques

La plupart des alimentations Rohde&Schwarz proposent la même gamme de tension sur toutes les voies. Cela signifie que vous pouvez choisir n'importe quelle voie pour une application spécifique. Chaque voie peut être observée comme une alimentation séparée.

Ondulation et bruit

Un circuit électronique complexe évolué est très sensible aux variations de tension sur les lignes d'alimentation. Afin de minimiser les interférences lors de l'alimentation de dispositifs sous test (DUT), les alimentations doivent délivrer des tensions et des courants de sortie extrêmement stables. Idéalement, une sortie ne présente pas de variations de tension. En pratique, il existe deux types de variations qui peuvent possiblement affecter le circuit ou le dispositif : des variations périodiques (ondulation) et des variations aléatoires (bruit), également référencées comme des déviations périodiques et aléatoires (PaRD). Les alimentations linéaires présentent une ondulation à des fréquences élevées significativement plus faibles que les alimentations à découpage.

Les alimentations spécialisées ainsi que certaines alimentations de base telles que les R&S®NGA100 emploient une régulation de tension linéaire pour un bruit et une ondulation résiduelle minimum.

La conception linéaire des étages de sortie permet de délivrer une tension à faible interférence aux conceptions sensibles telles que des semi-conducteurs complexes. Des valeurs faibles d'ondulation et de bruit sont également parfaites pour le développement d'amplificateurs de puissance et de MMIC.

Impédance de sortie variable

Les sorties des alimentations spéciales peuvent être configurées de différentes manières. Par exemple, des paramètres tels que l'impédance de sortie, un retard à la mise sous tension et différents modes de déclenchement peuvent être réglés. Les alimentations doivent avoir une impédance de sortie aussi faible que possible pour éviter les effets de charge sur le DUT. Cependant, il existe des applications qui nécessitent la simulation de batteries de manière contrôlée, ou la simulation de l'augmentation de l'impédance interne comme pour les décharges de batteries. Les alimentations R&S®NGL200, R&S®NGM200 et R&S®NGU201 prennent en charge ces applications avec une impédance de sortie ajustable.