Canard PC Hardware

Outre la qualité des tensions générées, un autre point primordial concerne les systèmes de sécurités et autres protections mises en œuvre dans une alimentation. En effet, lorsqu’un problème survient (surcharge, court-circuit, microcoupures, perturbations secteur, …etc.) il est important que l’alimentation résiste à ces phénomènes et n’endommage pas les composants connectés. Pour cela, nous allons tester l’efficacité de différentes protections de l’alimentation, en commençant par les perturbations côté secteur.

Secteur : Tolérance aux sur- et sous-tension

Les alimentations ATX sont conçues pour fonctionner aussi bien avec le réseau 230V européen qu’avec le réseau 115V américain. Selon la norme, celles-ci doivent être capable de tenir leurs spécifications sur une plage de 180 à 265 Volts en mode 230V et de 90 à 125 Volts en mode 115V. Nous testerons donc la stabilité des tensions (et particulièrement celle du +12V) avec une tension secteur qui fluctue entre 180 et 265 Volts. Pour générer ces tensions, nous utiliserons un transformateur variable (aussi appelé variac) de 2 KVA, capable de générer une tension comprise entre 0 et 265 Volts à partir du 230 Volts du secteur :

Ce que nous allons mesurer : Tolérance aux sur/sous-tension

Nous mesurerons l'impact d'une variation de la tension du secteur de 180 Volts à 265 Volts sur les tensions continues en sortie de l'alimentation. Les valeurs seront relevées grâce au Fluke 287 sur les rails +3.3,+5 et +12 Volts ainsi qu'à l'oscilloscope sur le rail +12V afin de s'assurer qu'aucune perturbation grave ne parvient côté continu.

Secteur : Tolérance aux pics de tensions

Le réseau EDF n'est pas parfait. Celui-ci génère parfois des pics de tensions importants pendant une fraction de seconde. Une alimentation bien conçue doit impérativement absorber ces pics de tensions sans que ceux-ci n'influent sur les tensions continues générées. Pour reproduire dans notre laboratoire de telles surtensions, nous utiliserons un générateur de bruit électrique de Berkeley Instruments, spécialement dédié à cet usage. Cet appareil est capable de générer des pics de tension jusqu'a 1000 Volts sur une charge électrique connectée et cela, sur n'importe quel front du signal. Pour les tests, nous générerons des pics de tensions d’une amplitude d’environ 600 Volts, comme on peut le voir ici :

Ce que nous allons mesurer : Tolérance aux pics de tensions

Nous commencerons par charger l’alimentation à 50% de sa capacité nominale. Ensuite, nous générerons des pics de 600 Volts sur les fronts montants et descendants du secteur EDF toutes les 5 secondes pendant une minute. Grâce à un oscilloscope, nous vérifierons le comportement des tensions continues (+12V et +3.3V) pendant les surintensités. Ce test étant potentiellement destructif, il sera réalisé à la fin des tests.

Résistance aux micro-coupures

Nous le savons tous : la tension délivrée par EDF n'est pas parfaite et des microcoupures de quelques millisecondes apparaissent parfois sur le réseau. Heureusement, la norme ATX a tout prévu et stipule que les alimentations doivent supporter des microcoupures d’au moins 16 ms sans que les tensions continues ne passent sous les tolérances. Bien sur, plus une alimentation disposera de gros condensateurs en entrée, plus elle supportera longtemps une microcoupure. C’est ce temps que nous allons mesurer. Pour cela, l’oscilloscope est encore une fois, de rigueur :

En haut, la tension du secteur, en bas, l'état de la ligne PWR_OK. Sur notre exemple, l'alimentation a tenu 21.20 ms et aurait donc supporté une microcoupure de cette durée. Ceci est directement représentatif de la qualité d'une alimentation puisqu'un modèle bien conçu disposera de condensateurs de plus grosse capacité en entrée, ce qui lui permettra de tenir plus longtemps en cas de microcoupure.

Ce que nous allons mesurer : Résistance aux micro-coupures

Afin de mesurer la qualité des condensateurs d’entrée et, d’une façon plus pratique, la résistance d’un bloc d’alimentation aux microcoupures, nous relèverons le temps mis pour le signal PWR_OK à passer à l’état bas après une coupure du secteur. Ces tests seront effectués avec une charge connectée de 300 Watts (à titre de comparaison) ainsi qu’avec le charge maximum nominale.

Gestion des sur-intensités et des court-circuits.

Chaque rail d'un bloc d'alimentation est spécifié à un courant maximum. Dans ces tests, nous vérifierons que le bloc est bien capable de débiter le courant indiqué ainsi que ses limites par rail. Nous surchargerons ainsi toutes les lignes de l’alimentation jusqu’à obtenir une mise en sécurité de l’alimentation pour surintensité. Ces tests seront effectués sur les rails +3.3, +5 et +12 Volts ainsi que le sur le rail +5 VSB, qui doit être capable de délivrer 2.5A de manière continue, alimentation éteinte. Nous comparerons bien sur les valeurs obtenues avec celles indiquées sur l'étiquette.

Une fois ces mesures effectuées, nous testerons un type particulier de surtension particulièrement violet : le court-circuit. En effet, la norme ATX stipule qu'une alimentation doit être capable de supporter un court circuit franc sur n'importe laquelle de ses sorties et ce, sans être endommagée. Pour cela, nous utiliserons un coupe circuit de voiture pour court-circuiter les rails +3.3,+5 et +12 volts, alternativement. Nous relèverons aussi à l’aide d’une pince ampère-métrique connectée à l’oscilloscope la valeur maximale du pic de courant, qui doit bien sur être le plus faible possible :

Sur cet exemple, l'alimentation a généré un courant de 25 Ampères avant de se mettre en sécurité. Une valeur raisonnable bien qu'en théorie hors limite. En effet, sur ce rail +12 Volts, la valeur à n’est pas censé dépasser les 20 Ampères (soit 240 VA).

Ce que nous allons mesurer : Gestion des sur-intensités et des court-circuits

Nous commencerons par vérifier le courant maximum admissible sur les différents rails de l'alimentation afin de les comparer avec les valeurs nominales. Ceci fait, nous terminerons ces tests en court-circuitant joyeusement tous les rails de l’alimentation avec la masse, ainsi qu’entre eux. Aucun dommage ne doit en résulter, même en repeignant une courgette (si vous ne participez pas au concours du numéro 200 de Canard PC, merci de ne pas tenir compte de la courgette).

Sécurité du laboratoire

En mai 2008, suite à de nombreux problèmes électriques survenus avec des alimentations bas de gamme qui ne résistaient pas aux tests de sécurités, nous avons repensé la sécurité des installations électriques du laboratoire. Pour cela, nous avons monté un second tableau miniature destiné à alimenter les alimentations en cours de test :

Le tableau est constitué d'un interrupteur différentiel Legrand de 30 mA. Celui-ci est un modèle de type A (et pas AC), capable de disjoncter également lors de fuite de courant à composante continue. Il est accompagné d’un disjoncteur de 6A (soit une puissance maximale de 1380 Watts) en courbe B. Contrairement aux disjoncteurs domestique classique en courbe C, celui-ci se déclenche nettement plus rapidement lors d’une surintensité. En cas de départ de feu, un extincteur à poudre ABC adapté aux incendies d’origine électrique reste à portée de main…

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