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S'éclairer sous terre :
modifier une alim de PC en alimentation de labo
Page mise à jour le : 07-Oct-2020

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ATTENTION : une alimentation étant destinée à être reliée au secteur (230V), faites preuve d'une extrême prudence. Les risques d'électrocution en cas de mauvaise manipulation sont élevés.
Avant d'ouvrir une alim ATX laissez-la reposer plusieurs heures pour que les condensateurs se déchargent. Ne pas tripatouiller à l'intérieur si elle est branchée au secteur !

Plutôt que d'acheter plus de 75 € une alimentation stabilisée de labo dans le commerce, je vous propose à travers CET ARTICLE* de réaliser vous-même votre alimentation stabilisée en recyclant une vieille alimentation d'ordinateur. Vous obtiendrez une alimentation fournissant les tensions +3.3V, +5V et +12V avec des courants de l'ordre de 5 à 7A (on peut aussi, si nécessaire, avoir du -5V et du -12V, voire ajouter une partie permettant d'avoir une tension variable entre 3V et 10V).

Alimentation ATX  

Deux modèles différents d'alimentation ATX de PC : récent à gauche, plus ancien à droite.

Prenez garde aux gros condensateurs, il se peut qu'ils soient encore chargés donc attention aux doigts ! Pensez à court-circuiter leurs pattes avec un tournevis afin de les décharger (étincelle le cas échéant) ou, mieux, attendez 24h après avoir fait un essai de votre alim avant de l'ouvrir.

Ensuite, coupez les connecteurs plastique blancs (Molex) pour ne garder que les fils que l'on regroupe par couleur, profitez-en pour retailler leur longueur afin de l'adapter à votre montage : d'origine ils sont bien trop longs.

Chaque couleur correspond à une tension positive, négative ou nulle (terre ou "ground" en anglais, abréviation "GND").


Correspondance couleur/tension, cliquez sur l'image pour avoir plus d'infos.

Il est possible, selon l'âge de votre alimentation, que certaines couleurs soient absentes. Par exemple, il est plus courant de trouver le -5V (fil blanc) dans les vieilles alimentations AT que dans les récentes et à l'inverse, il est plus courant de trouver le fil 3.3V Sense (marron) dans les alimentations récentes ATX. D'ailleurs voici comment différencier les alims récentes des anciennes.

Ces alimentations nécessitent que l'on branche une charge de quelques Ohms afin que les tensions délivrées soient stables, sinon l'alimentation risque même de ne pa démarrer. Sur le PC, c'est la résistance interne du dique dur qui fait office de charge. Mais comme ill n''est pas très pratique de laisser un DD branché sur l'alim en permanence il est bien plus confortable de le remplacer par quelque chose qui a la même résistance : une ampoule peut convenir mais elle chauffe, est encombrante et a une durée de vie limitée, d'où l'utilisation d'une résistance.

Pour les vieilles alimentations AT, il faut brancher une charge d'environ 5Ω 10W entre le +5V et la masse pour réguler les tensions et pour les alimentations ATX récentes, une charge d'environ 22Ω 10W entre le +12V et la masse pour qu'elles puisent démarrer (apparemment, d'après certaines sources, on peut aussi "charger" le +5V de 5Ω sur celle-ci à la place du +12V et ça fonctionne aussi bien). L'important c'est que cette résistance doit être solide pour ne pas être détruite par le courant par échauffement excessif, il faut donc prendre une bobinée bobinée de 10W :

                     
        
Différents types d'implantation de la résistance bobinée et son placement dans ou sur le boîtier de l'alim.

Si votre alimentation possède déjà un bouton switch sur l'alimentation générale (petit interrupteur à bascule noir O/I à l'arrière, près de l'arrivée du fil 220V) , vous n'avez à rajouter qu'un interrupteur Switch ON (sur le fil vert, voir plus bas), sinon, il est judicieux et même conseillé d'en rajouter un. Un simple interrupteur sur la phase du 230V suffit, à condition que les soudures soient protégées de tout faux contact et que l'interrupteur soit adapté (tension 220V).

Au total vous aurez donc 2 inters sur votre alim : un derrière pour mettre sous tension (avec une diode de signal rouge) et un devant pour l'allumer (avec une diode de signal verte). Pour ces diodes voir ci-dessous.

Voici ce qui s'est produit en 2017 :

En pleine charge de batterie, mon alim principale (celle qui est en photo au bas de cet article) s'arrête net. Impossible à redémarrer. Je l'ouvre et comme le fusible est intact et qu'elle n'était pas toute récente quand je l'ai modifiée, je la laisse de côté... J'en ai une seconde en dépannage, mais je me dis que ce serait l'occasion d'en fabriquer une autre avec une alim neuve cette fois. Je commande donc une ENERMAX 450W et une platine chinoise à monter dessus (voir illustrations ci-dessous à "Astuce pour bricoleurs pressés ou fatigués").
À réception du tout je fais un montage rapide mais avec ou sans charge (j'avais connecté un vieux DD pour tester) impossible de la démarrer. Aïe : la neuve serait-elle en rade ?Je vois alors que pour ne pas tout déballer j'ai monté la nouvelle alim avec le câble 220V de l'ancienne. Quand même, un câble ça ne "tombe pas en panne" !!! J'essaie malgré tout avec le câble neuf et là ... ô miracle la nouvelle alim fonctionne très bien et même sans la charge d'un DD !!!

Je change alors le câble (j'en ai en stock) sur l'ancienne qui était au rebus et hop elle redémarre impeccablement.

Conclusion 1 : en cas de panne se méfier de tout, même de l'improbable.
Conclusion 2 : ces nouvelles alims démarrent sans ajouter de résistance en sortie mais je ne sais pas encore pourquoi !

Deux astuces pour le perçage des trous : percez d'abord avec un petit foret puis ensuite avec le foret au bon diamètre, ça sera plus facile et surtout évitez de répandre de la limaille de fer partout à l'intérieur de l'alim : elle sera la cause de courts-circuits par la suite !

  Perçage des trous 

Perçages des avant-trous puis trous terminés (sur deux modèles différents) et une alim ATX bien garnie où il ne sera pas facile de rajouter du matériel.

D’autres variantes sont possibles. Vous pouvez par exemple tomber sur une alim ATX dont l’intérieur est très encombré. Comme cela ne vous laisse pas beaucoup de place pour bricoler, il est possible à ce moment-là de fabriquer une plaque supplémentaire que vous fixerez sur l’alim et où viendront se monter les prises, voyants et interrupteur. Cette plaque peut être libre, c’est à dire reliée à l’alim uniquement par les fils (mais ce n'est pas très élégant) ou bien fixée à demeure au châssis de l’alim (plus "pro", plus solide mais aussi plus encombrant). Dans ce cas il sera tout de même nécessaire de percer le châssis pour le système de fixation de la plaque, à moins d’utiliser des trous ou des fentes déjà existants.

        

De gauche à droite, d'abord quatre plaques : une en multiplis vue de l'arrière, la seconde au format ATX en isorel percé au laser, la troisième montée à l'horizontale
(l'ampoule jaune sert de "charge"), la dernière en PVC avec variateur de tension et sortie USB 5V et enfin un modèle en deux modules séparés (bloc alim / connexions).

Une autre variante consiste à câbler les connecteurs dont vous avez besoin pour alimenter votre chargeur (ou vos montages électriques et électroniques) directement sur les fils sortant de l’alim. C’est moins esthétique mais beaucoup plus rapide à mettre en œuvre : pas besoin de plaque, peu de perçage. Si vous êtes pressés c'est la bonne solution. Mais attention, il vous faudra quand même faire au moins des trous pour l'inter et les voyants : par sécurité on ne peut pas les laisser se balader au bout des fils en l'air. De plus la "charge" (résistance 10W) devra de toute façon être câblée à l'intérieur du châssis de l'alim, quelque part à l'abri des courts-circuits et à un endroit où elle pourra refroidir.

Un de nos lecteurs (merci Patrick) nous a signalé que les chinois, qui ne sont jamais à court d'idées, ont commercialisé des platines déjà toutes prêtes avec plusieurs sorties sur fiches bananes femelles (5V, 3.3V, +12V, -12V, masse), un interrupteur d'allumage et une diode de fonctionnement et même des entretoises de fixation. De plus ces platines sont généralement munies de fusibles sur chaque canal de sortie et d'une prise ATX permettant de les connecter directement à la sortie 24 broches de votre alim (attention : donc uniquement pour des alims récentes). Le prix tourne la plupart du temps autour de 8 € et il vous faut chercher "ATX Benchtop Power Board Alimentation" sur votre navigateur préféré. ATTENTION : on a l'impresssion que la connexion est constituée de fiches bananes femelle mais souvent il n'en est rien, il vous faudra les remplacer en dévissant les plots fournis pour y visser des fiches femelles bananes de chassis.

Nous en avons testé un modèle qui fonctionne parfaitement bien sur une alimentation ATX modèle ENERMAX 450W (voir ci-dessus). Il n'y a même pas besoin d'ajouter une résistance de charge à l'alim car elle démarre dès que l'inter de la platine est commuté. Comme il n'y a aucune résistance de puissance incorporée à la platine, je pense plutôt qu'il s'agit de la conséquence d'une modification des alimentations de dernière génération (est-elle liée au fait que de plus en plus de DD sont en SSD et n'ont pas la même résistance que les anciens DD à plateaux ???).

  

Alimentation ATX2 de 2017 et platine préfabriquée trouvée sur le Net.

 

Schéma de câblage du BP ON + LED
 

 

Schéma de câblage des deux voyants.
Interrupteur d’origine ON (stand-by)
le voyant rouge s'allume.
Inter supplémentaire ON (alim en fonction)
les deux voyants sont allumés.

N'oubliez pas de souder les petites résistances R1 et R2 (de 150 ou 175Ω) en série avec les diodes, sinon elles vont griller car elles ne supportent pas 5V.
À ce stade, on peut vérifier que notre interrupteur fonctionne correctement. Mais attention, si vous avez fait un test, les condensateurs sont à nouveau chargés et potentiellement dangereux ! De plus vous testez capot ouvert et il y a un étage 220V dans votre alim avec tous les risques connus d'électrocution mortelle !

Si tout est câblé correctement, vous devriez voir les Leds s'allumer comme ci-dessus puis entendre le ventilateur de l'alimentation se mettre en route. Vous pouvez maintenant vérifier avec un multimètre que les tensions de sorties sont correctes.
On relie ensuite les fils à chaque connecteur. Poue cela soudez tous les fils noirs entre eux, puis reliez-les à "GND". Ensuite soudez entre eux la moitié des fils jaunes et reliez chaque groupe vers un des deux connecteurs rouges "+12V". Vous pouvez aussi laisser libre une partie des fils jaunes et une prise banane en vue d'ajouter un variateur de tension sur cette sortie (voir plus bas). Soudez ensuite les fils rouges +5V vers les connecteurs rouges "+5V" et le marron vers "+3V". Optionnel : le fil bleu vers "-12V" mais on se sert trarement du 12V négatif. Refermez la boitier de l'alim et collez une petite étiquette sous chaque connecteur.

Pour le fun vous pouvez coller des patins caoutchouc au-dessous du chassis métallique et c'est fini !

  Alimentation terminée   

Vue finales de différents modèles d’alims à prises bananes sur le châssis principal ou montées sur une plaque supplémentaire externe.

          

Vue finale d'un modèle totalement reconditionné dans un autre boîtier, avec vu-mètre / Détails du module externe de connexion de l'alim à deux modules ci-dessus.

Bon, là c'est plus difficile car il va falloir ajouter de l'électronique qui n'est pas livrée avec l'ATX récupérée. On passe donc à un niveau supérieur où il faudra un peu de soin et un minimum de composants.

Le principe est de faire baisser la tension +12V à volonté, pour cela il faudra récupérer le +12V (fils jaunes) et le faire passer par un circuit auquel est relié (entre autres) un potentiomètre.
Montage N°1 simple, les valeurs de R1 et R2 sont à calculer.
Montage N°2 avec diodes de protection (partie en bleu)
ATTENTION : ici les valeurs de R1 et R2 sont données pour une tension de sortie de 24V

Le potentiomètre rotatif R2 permettra de choisir la tension de sortie. Cette fonction est assurée par le régulateur LM317 qui permet de faire varier la tension entre 1,2 volt et 37 volts (maxi selon montage) avec un courant moyen de 1.5A. Ici, monté sur ce circuit relativement simple, la tension +12 V (fil jaune) est alors réduite à une valeur plus basse qui dépend de la résistance du potentiomètre et des autres composants : elle variera de 1.5V à 10.5V environ pour le montage N°1 (avec 12V en entrée). Pour le montage N°2 la variation serait d'environ 1.5V à 24V (avec 28V en entrée), ce qui n'est pas notre cas ici avec notre alim, mais il suffit de changer les valeurs des R1 et R2 pour adapter le schéma N°2 à notre alim 12V.

Le modèle LM317K donnera un courant exploitable de 1.5A maxi, si vous voulez avoir plus, il faut passer au modèle LM318 qui pourrait fournir 5A. Ces régulateurs existent montés dans des boitiers différents comme le rond : TO-3 ou (sous une forme plus pratique à implanter et à refroidir) vertical et carré :TO-220 (voir illustrations ci-dessous). Si vous voulez le refroidir avec un petit radiateur (en alu noir collé à la pâte thermique) il faudra bien l'isoler de la masse car les trous de fixation sont reliés à Vout donc au courant de sortie !

Dans le montage du type N°2, la diode D1 protège le dispositif contre un éventuel court-circuit à l'entrée, alors que la diode D2 protège le condensateur contre un court-circuit en sortie.

Afin d'optimiser le fonctionnement, la résistance R1 (voir figure ci-dessus) devrait être soudée aussi proche que possible du régulateur, alors que la terre de R2 devrait être soudée au plus près de la terre générale de l'alim.

Les condensateurs doivent être de types différents (voir plus loin aux fournitures).

      
Quelques-uns des composants nécessaires.

La fiche technique du LM317 comporte une équation   qui permet de calculer les valeurs appropriées des résistances R1 et R2. Dans ce calcul, Vref vaut 1.25V (données constructeur extraites du descriptif du composant) et Iadj doit rester inférieure à 100 µA (données constructeur), on veut aussi que Vo (en sortie) tourne chez nous autour de 12V. De plus, R1 ne doit pas dépasser 240Ω pour garantir au moins 5mA de courant de sortie (infos constructeur), dans le cas contraire la tension de sortie sera mal régulée.

Cette formule doit donc nous permettre de calculer R1 mais elle semble bien compliquée. En réalité c'est moins difficile que ça en a l'air si vous avez fait un tout petit peu d'algèbre élémentaire. Suivez bien...

D'abord on va simplifier la manoeuvre par élagage. La valeur de Iadj est très basse : 100µA ou 0.0001A (données constructeur ci-dessus) donc le facteur Iadj*R2 est faible car il va tourner autour de R2*0.0001. Et comme R2 c'est un potentiomètre qui fait dans les 2 à 5KΩ, 0.0001*R2 ça va faire dans les 2 à 5*1000*0.0001=0,2 à 0,5. On va donc le négliger car on n'est pas à 0,5V près, tout de même !

La formule devient donc maintenant : Vout=Vref*(1+R2/R1) ce qui est déjà plus simple. On trouve d'ailleurs trè souvent cette formule simplifiée sur les plans de montage libellée comme ça : où Vs veut dire V sortie donc V out.

Là, on va modifier l'égalité et il faut faire un minimum de bidouille : Vout=1.25*(1+R2/R1)  ou en développant Vout=1.25 + 1.25*R2/R1 d'où Vout-1.25=1.25*R2/R1 puis (Vout-1.25)*R1=1.25*R2 donc R1=(1.25*R2)/(Vout-1.25). Et voilà, on a trouvé R1, il n'y a plus qu'à remplacer les lettres par leurs valeurs. Si cette partie vous semble ésotérique, rassurez-vous, il existe sur le Web des calculatrices pour vous permettre de trouver la valeur de R1 en fonction de R2 et de la tension que vous avez à l'entrée. Et puis vous pouvez passer directement au montage ci-dessous.

Pour un potar variable de 2kΩ soit 2000Ω, ça va nous donner R1=(1.25*2000)/(12-1.25) soit R1=2500/10.75=232.558 (environ). On va donc décider que R1 fera 240Ω qui est une valeur classique facile à trouver. Nous voilà avec R1 et R2 !