Présentation
Cette alimentation permet de disposer d'une tension de +5 V ininterruptible : en cas de présence tension secteur, c'est cette énergie qui est mise à profit, et qui sert en même temps à recharger un ou plusieurs accumulateurs. En cas d'absence tension secteur, le ou les accus prennent la relève. Pour le principe général de fonctionnement, voir aussi côté "théorique" expliqué en page Alimentation secourue par batterie 001.
Schéma
Ca ressemble à une alimentation standard, mais ce n'en est pas tout à fait une...
Source principale
Tension du réseau EDF de 230 Vac, abaissée à 9 Vac au moyen du transformateur d'alimentation TR1. Redressement double alternance via les quatres diodes D1 à D4 montées en pont, et filtrage assuré par le condensateur C1. La source de tension continue principale est présente au point V1 et vaut environ 11,5 V.
Source de secours
La source de secours issue du ou des accus (notés BAT1 sur le schéma) est disponible au point V2. Cette tension est voisine de 9,6 V, voire 10 V quand les accus sont pleinement chargés. La charge du ou des accus est assurée en temps normal (quand le secteur est présent) par un générateur de courant constant construit autour de Q1 et Q2, qui fournit un courant de charge assez faible, de l'ordre de quelques mA, pour ne pas les faire chauffer trop et préserver leur durée de vie (voir avertissements un peu plus loin). Ce courant est voisin de 10 mA pour des accus dont la capacité est de 1A/h, ce qui correspond à une charge d'entretien au 1/100. Avant une première utilisation, il convient de charger "normalement" les accus à 1/10 ou 1/20 de leur capacité nominale (50 mA à 100 mA pendant 10 à 15 heures).
Commutation Normal / Secours
La commutation du mode normal (secteur 230 V présent) au mode secours (secteur 230 V absent) se fait très rapidement, grâce aux deux diodes D5 et D6.
- Tension secteur présente - Lorsque le secteur 230 V est présent, la tension V1 est supérieure à la tension V2 et c'est la première - plus élevée - qui l'emporte. Des deux diodes D5 et D6 qui se font tête (leur cathode sont reliées ensemble, point V3), seule la diode D5 conduit, D6 reste bloquée. Le ou les accus voient un courant circuler dans le sens "entrant", c'est à dire en mode de charge. La tension présente au point V3 ne peut aller vers le ou les accus, puisque la diode D6 est branchée en inverse quand on regarde dans ce sens.
- Tension secteur absente - Quand le secteur 230 V disparait, la tension V2 devient prédominante sur la tension V1 (puisque cette dernière s'écroule subitement), et c'est cette fois la diode D5 qui se bloque et la diode D6 qui se met à conduire. La diode D5 étant bloquée, et de plus étant en sens inverse quand on regarde "de droite à gauche", la tension V3 issus des accus et qui passe par D6, ne peut remonter vers le pont de diodes D1 à D4.
Autre tension de sortie ?
Le schéma est conçu pour délivrer une tension secourue de +5 V, mais il est bien sûr possible de disposer d'une autre valeur, il suffit d'adapter le montage en conséquence. Les élements sur lesquels doit porter votre attention sont les suivants :
- le transformateur d'alim TR1.
- le ou les accus BAT1.
- le générateur de courant constant (Q1 / Q2) et notament la résistance R2.
- le régulateur de tension U1. La tension V3 doit être d'au moins 3 V supérieure à sa tension de sortie, sil s'agit d'un régulateur standard.
Il est important que la tension redressée soit supérieure d'au moins 1 V à la tension du ou des accus, afin d'avoir conduction et blocage francs des deux diodes D5 et D6 quand le secteur 230 V est présent. Par exemple, si vous souhaitez disposer d'une tension secourue de 9 V, vous devez avoir au moins 12 V à l'entrée du régulateur (en V3), régulateur qui pourra par exemple être un LM7809. Le ou les accus devra avoir une tension nominale d'au moins 12 V (en V2), et il faudra avoir une tension au moins égale à 13 V avant la diode D5 (en V1). Cette dernière donnée obligera à prendre un transfo de type 230 V / 12 V.
Remarques et avertissement
- La charge permanente d'accumulateurs, même avec en mode d'entretien au 1/100, n'est pas la meilleure solution si les accus ne sont jamais utilisés. Il est plus que très fortement recommandé de faire travailler les accus, et de les décharger une fois par mois au moins (traduisez par "il faut le faire"). Cette décharge peut être faite de façon manuelle quand vous êtes présent ou de façon automatique. Mais évidement dans ce second cas il faut penser à ce qui se passerait si la batterie était déchargée au moment où l'alarme en a justement besoin...
- La LED câblée en sortie du régulateur de tension sera de préférence un modèle haute luminosité ou faible consommation, avec une résistance série de valeur plus élevée que celle indiquée sur le schéma (au moins 2,7 kO, valeur à ajuster bien sûr en fonction de la LED et du courant qui y circulera). En mode secouru (fonctionnement sur batterie), il est intéressant de savoir que la tension désirée est toujours présente mais autant limiter la consommation de courant à cet instant précis.
- Le circuit est prévu pour des accus de type CdNi qu'on ne trouve guère plus à ce jour. Il peut aussi convenir pour des accus NiMh car ici le courant de charge est de 1/100 de la capacité de l'accu. Avec un accu NiMh, il est très imprudent de monter le courant de charge à 1/10 de sa capacité car il supporte très mal les surcharges. L'idéal (façon de faire professionnelle) consisterait à utiliser un circuit spécialisé dans la charge d'accus NiMh tel un de ceux proposés par Telefunken (U2402, U2405 ou U2407 par exemple), Maxim (MAX712, MAX713 ou MAX2003 par exemple), Philips (TEA1103 par exemple) ou encore National Semiconductor (LM3647 par exemple).
Remplacement accus par pile 9 V ?
C'est tout à fait possible et même plus simple, mais on ne peut bien sûr plus appeler ce montage une alimentation secourue par batterie ! On remplace le ou les accus par la pile 9 V et on supprime le circuit de charge à courant constant, comme le montre le schéma suivant.
Conseil : pour une autonomie maximale en absence secteur, utiliser une pile 9 V de type alcaline et un régulateur de tension à faible chute de tension (LDO, Low Drop Out). Par exemple un LM2940-CT5 (pour un courant de sortie max de 1 A) ou un LP2950-5.0 (si le courant demandé en sortie n'excede pas 100 mA) en remplacement du classique LM7805. Mais entre nous, une petite pile rectangulaire de 9 V pour 1 A en sortie...