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Electronique

Le transformateur de veille (STDBY)

Repérer les enroulements d'un transformateur inconnu

 image d'un transformateur d'alimentation à découpage ATX...image d'un transformateur d'alimentation à découpage ATX...
Voici un exemple concret d'un transformateur "inconnu" sans aucun repère visuel (en l'occurence, celui-ci est le transformateur STDBY de mon alimentation ATX...)
Il porte cependant cette référence "singulière" :
 E216944 H-P CWT 0437
10L 190022-ON
VIKING B-2 CLASS(B)

 

 


Il s'agit durant cette série de manipulations de repérer les différents enroulements Primaires et Secondaires, et d'en déterminer le sens des enroulements, qui conditionne bien évidemment la phase du signal présent sur chacun de ces enroulements.
J'ai décidé d'écrire cet article, car je n'ai rien trouvé sur Internet qui me satisfasse...
Schéma d'un Transformateur STDBY d'une alimentation à découpage ATX...
Symbole normalisé d'un transfoLe schéma de ce transformateur est celui indiqué ci-contre. Certaines connexions possèdent un "point" qui sert à repérer le début de l'enroulement, et par-delà aussi le sens du courant traversant cet enroulement.
Ma méthode de repérage vaut ce qu'elle vaut, mais elle est efficace et sans aucun danger. Cela suppose bien entendu que le transformateur soit démonté...
Le matériel nécessaire à ces manipulations consiste en ceci :

  • Un Oscilloscope double trace
  • Un Générateur GBF
  • Un Ohmmètre (numérique si possible)
    1. On procède dans un premier temps au repérage des différents enroulements à l'aide d'un ohmmètre afin de déterminer celui du Primaire. Cet enroulement doit posséder la résistance la plus élevée, et ici c'est P1 avec environ 5Ω, les autres enroulements posssèdant des résistances nettement plus faibles.
    2. On applique un signal de forme sinusoïdale sur l'entrée CH1 de l'oscilloscope ainsi qu'à l'un des enroulements Primaires, ici nous choisirons l'enroulement P1 puisqu'il possède la résistance la plus élevée (la sonde sur la broche 4, et sa masse sur la broche 5), et la sonde CH2 connectée sur le second enroulement Primaire P2 (la sonde sur la broche 7, et sa masse sur la broche 6).
      On règle la fréquence du GBF sur 1 KHz pour commencer, avec un niveau de 2Vc/c, ce qui sur un GBF délivrant 20Vc/c correspond à une atténuation de 20dB. Si le signal visible sur CH2 n'est pas trop lisible ou parasité, rien ne vous empêche alors d'augmenter le niveau de sortie du GBF jusqu'à 20Vc/c par exemple, ce qui correspond à une atténuation de 0dB. C'est d'ailleurs ce que j'ai été amené à faire pour cette première manipulation, le signal numérisé étant trop parasité.
      Avec ce type de transformateur, il y a de très fortes chances pour que vous n'observiez rien sur CH2 et pour cause !
      Ces transformateurs fonctionnent couramment à plusieurs dizaines de KHz...
      Sur le GBF, sélectionnez des gammes de fréquences plus élevées, par multiple de 10 et balayez la plage de fréquence complète du minimum au maximum jusqu'à ce que vous observiez enfin un signal d'amplitude maximum (la fréquence du GBF à ce moment correspondra à la fréquence de résonnance du transformateur, comme dans le cas d'un circuit RLC...).
      ♦ Une astuce : Afin de mieux visualiser le niveau maximum du signal sur CH2, j'utilise la fonction ADD (Addition des 2 canaux CH1 et CH2), synchronisation sur CH1 avec le Trigger Mode en couplage AC (Couplage Tension Alternative). Je n'obtiens ainsi plus qu'une seule trace, mais qui me facilitera grandement le réglage de la fréquence du GBF. Il me suffit alors de tenter d'obtenir le niveau maximum, ensuite je repasse en mode DUAL (Double trace).
      Avec le transformateur présenté ici, j'obtiens le niveau maximum (4,24Vc/c) sur CH2 à la fréquence de 312,500 KHz très précisément.
      Enroulement Primaire P2
      Oscillogramme Transfo STDBY 1

      Nous pouvons constater ici une légère différence de phase, que je vais mesurer.
      Pour ce faire, il existe 2 méthodes, dont la première est celle de Lissajous, histoire de ce faire une première idée...comparaison Lissajous
      Il y a lieu de tenir compte :
      • de ne pas utiliser une fréquence de mesure trop élevée. Aux fréquences supérieures à 120 KHz, le décalage de phase des deux amplificateurs de l'oscilloscope (HAMEG HM407-2) peut être supérieur à un angle de 3° en fonction X-Y.
      • qu'à partir de l'image d'écran seule il n'est pas possible de voir si la tension de test est en avance ou en retard par rapport à la tension de référence. Un élément RC placé en série devant l'entrée de tension de test de l'oscilloscope peut aider. La résistance d'entrée de 1MΩ peut de suite servir de R, si bien que seul un condensateur adéquat C est à brancher. Si l'ouverture de l'ellipse s'agrandit (par rapport à C court-circuité) alors la tensin de test est en avance et inversement. Ceci n'est cependant valable que dans la plage d'un décalage de phase jusqu'à 90°. C'est pourquoi C doit être suffisamment grand et ne provoquer qu'un décalage de phase relativement petit mais suffisant pour être remarqué.
        ♦ Note : J'ai testé cette méthode avec différentes valeurs pour C, et je n'ai pas pu constater de différence au niveau de la forme de l'ellipse...
        Source : Notice d'utilisaton de l'oscilloscope HAMEG HM407-2 (pages 28-29)
      Déphasage de l'enroulement Primaire P2
      Lissajous Transfo STDBY 1


      Grâce à cette figure de Lissajous, et si je me réfère aux figures indicatives mentionnées dans le paragraphe précédent, l'angle de phase serait superieur à 30° (ce n'est pas très précis, juste indicatif !).
      Mesure différence phaseLa seconde méthode, je ne l'ai pas inventée tout seul, je me suis pour cela rapproché de la notice d'utilisation de mon Oscilloscope HAMEG HM407-2 (page 29) . Elle consiste à mesurer l'écart horizontal qui existe entre les 2 traces, en 2 points que l'on définit par rapport à l'axe des temps (X) afin de mieux pouvoir se repérer.
      Pour ce faire, je vais utiliser la méthode dite "des 9 carreaux" qui s'établit comme suit :
      Pour mesurer aisément le déphasage, il est utile de régler finement la base de temps et d’étaler la période du signal de référence CH1 sur 9 carreaux. Une période complète équivaut à 360°. Avec ce réglage, 1 carreau correspond à un déphasage de 40° (360/9). Il ne reste plus alors qu'à mesurer l'écart séparant les 2 traces (t) et de le multiplier par 40. Le déphasage φ sera le résultat de cette équation.
      Dans le cas qui nous préoccupe, une période complète sur CH1 nous montre qu'elle mesure 6,4 carreaux. J'effectue donc le réglage fin de ma base de temps de manière à obtenir les fameux 9 carreaux pour une période complète de CH1. La trace CH2 pour un même point donné est alors en décalage de 1,1 carreaux (ce sera notre valeur t). Si l'on applique la formule indiquée, nous obtenons : φ = t x 40° = 1,1 x 40 = 44°
      Mon estimation supérieure à 30° avec la méthode de Lissajous était bonne, mais celle-ci est nettement plus précise !

      Enroulement Primaire P2
      Oscillogramme Transfo PWM 1a

      Sur cette figure, qui n'est autre qu'une représentation différente de l'oscillogramme "Enroulement Primaire P2" présenté dans un paragraphe précédent, j'ai aligné les 2 courbes et équilibré leurs niveaux de manière à bien pouvoir distinguer la différence de phase. Est-elle positive ou négative ?
      Pour le savoir, le temps t0 qui sépare 2 fronts montants (ou 2 fronts descendants) s’appelle le décalage horaire entre les 2 signaux : t0 = t1 - t2
      → Si t0 est positif alors CH2 est en avance sur CH1
      → Si t0 est négatif alors CH2 est en retard sur CH1
      Ceci induit que le signal de sortie (CH2) est en avance par rapport à celui présent en entrée (CH1), selon un angle de 44°.
      T et T constituent la durée d'une période complète pour chaque trace concernée, soit 360°.
      Source : http://physique.vije.net/1STI/electricite.php?page=sinusoidaux2


















    3. Tout comme lors de la mesure précédente, je connecte la sonde CH1 à l'enroulement Primaire P1. Ceci restera inchangé durant l'ensemble de mes mesures.
      Je vais cette fois effectuer la mesure sur l'enroulement Primaire P3 (la sonde CH2 sur la broche 8, et sa masse sur la broche 6). Première constatation, le niveau en sortie est nettement plus faible que précédemment... normal, tous les enroulements ne sont pas constitués de la même façon. Le nombre de spires anisi que le diamètre du fil émaillé utilisé pour les bobiner peut différer...
      Enroulement Primaire P3
      Oscillogramme Transfo STDBY 2





      Il reste à mesurer le déphasage puisqu'il existe, et je vais à nouveau utiliser la méthode de Lissajous, puis je confirmerai ensuite par calcul la valeur réelle de l'angle de phase.
      Déphasage de l'enroulement Primaire P3
      Lissajous Transfo STDBY 2
      Un rapide coup d'œil tendrait à me faire dire que le déphasage est inférieur à 180°... mais il faut mieux vérifier cela plus sûrement !
      Je vais à nouveau appliquer la méthode "des 9 carreaux", afin d'obtenir un résultat plus probant :
      J'effectue le réglage fin de ma base de temps de manière à obtenir les fameux 9 carreaux pour une période complète de CH1. La trace CH2 pour un même point donné est alors en décalage de 3,4 carreaux (ce sera notre valeur t). Si l'on applique la formule indiquée, nous obtenons :
      φ = (t/T) x 360° = (3,4/9) x 360 = 136°

      La courbe CH2 est en retard de 136° par rapport à la courbe de référence CH1.
      C'est tout de même plus précis comme cela ! Si la figure de Lissajous est un bon indicateur visuel du déphasage entre 2 signaux, ce calcul reste incontournable.










    4. Pour la partie Secondaire, je vais appliquer le même principe que précédemment, immuable. La sonde CH1 toujours sur son enroulement Primaire (en broche 5 et massse en broche 4), la sonde CH2 va tout naturellement trouver sa place tour à tour sur chacun des enroulements secondaires, avec la masse de la sonde sur la broche commune qui n'est autre ici que le point milieu (broche 1, ce qui n'est pas toujours le cas...).
      Je connecte la sonde CH2 sur la broche 2 pour commencer.
      Enroulement Secondaire S1
      Oscillogramme Transfo STDBY 3
      Sur cet oscillogramme, une légère différence de phase est perceptible, que je vais mesurer. Même procédure que pour les autres mesures, j'utilise en premier lieu la méthode de Lissajous, histoire de me faire une première idée... et là, selon la figure ci-dessous, on constate un déphasage d'environ 180° (je dis environ, car ce n'est pas très précis, juste indicatif !).
      Déphasage de l'enroulement SECONDAIRE S1
      Lissajous Transfo STDBY 3
    5. Toujours la même méthode "des 9 carreaux", vraiment facile à utiliser et accessible à tout le monde :
      J'effectue le réglage fin de ma base de temps de manière à obtenir les fameux 9 carreaux pour une période complète de CH1. La trace CH2 pour un même point donné est alors en décalage de 0,9 carreaux (ce sera la valeur t). Si l'on applique la formule indiquée, nous obtenons : φ = (t/T) x 360° = (0,9/9) x 360 = 36°
      La courbe CH2 est en avance de 36° par rapport à la courbe de référence CH1.
    6. Traitement du second enroulement Secondaire, toujours la même méthode, je laisse le GBF sur CH1 et sur l'enroulement Primaire (broche 2), et je déplace la sonde CH2 sur la broche 3.
Enroulement Secondaire S2
Oscillogramme Transfo STDBY 4

      Comme pour l'enroulement précédent, une petite figure de Lissajous pour voir à quoi ressemble ce faible déphasage...
Déphasage de l'enroulement SECONDAIRE S2
Lissajous Transfo STDBY 4
      A première vue, le déphasage semble faible... je vérifie de suite comme pour les oscillogrammes précédents :

        J'effectue le réglage fin de ma base de temps de manière à obtenir les 9 carreaux pour une période complète de
CH1
      . La trace
CH2
      pour un même point donné est alors en décalage de 0,9 carreaux (
ce sera la valeur t
      ). Si l'on applique la formule indiquée, nous obtenons :
φ = (t/T) x 360°
      = (0,9/9) x 360 =
36°
      La courbe
CH2
      est en avance de 36° par rapport à la courbe de référence
CH1
      . Exactement comme pour l'enroulement
S1
      .
      En voici terminé avec l'auscultation de ce transformateur particulier, qui n'est autre que celui qui transmet les implusions PWM provenant du circuit intégré TL494 aux 2 transistors montés en circuit "Push-Pull" et qui "découpent" l'alimentation positive de près de +300V dans le circuit Primaire ce cette alimentation de type ATX.
      J'en suis arrivé là car je possède cette alimentation pour PC, neuve car n'ayant jamais servi, et qui affiche brâvemant 400W max alors qu'elle ne peut malheureusement en fournir guère plus de 230W max (
voir l'article concernant les "écarts" des alim ATX
      )... schéma introuvable sur Internet, c'est pourquoi j'ai entrepris de la démonter pour en recréer son schéma le plus fidélement possible, afin de peut-être la modifier, mais cela est déjà une autre histoire...
      Je tiens à vous remercier d'avoir eu le temps et le courage de me lire jusqu'à la fin de cet article que j'ai eu grand plaisir à rédiger.

      Je suis commme je me plais à le dire de temps à autre pour le partage de l'information et de la connaissance...
    Philippe

♦ Voici le lien vers le blog de mon ami Félix, qui présente la transformation d'une alimentation de type ATX pour PC en petite alimentation de laboratoire :
http://xaaander.blogspot.fr/2014/04/concevez-votre-alimentation-de.html?showComment=1396618334812#c5713801989805613594

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