Comment transformer une alimentation d'ordinateur en alimentation de laboratoire ?

Coécrit par Marvin Woo

Vous avez besoin d’une alimentation électrique pour votre banc de laboratoire ? Peut-être êtes-vous en train apprendre l’électronique. Une alimentation typique de laboratoire peut couter assez cher, aux alentours de 100 € ou même plus. Par contre, vous pourrez obtenir des blocs d’alimentations ATX pour ordinateurs à des prix allant de 25 à 35 €. Il est aussi possible de prendre le bloc d’un ordinateur usagé et d’économiser de l’argent en le modifiant. En suivant le bon tutoriel, vous arriverez à avoir une alimentation produisant un courant de +3,3 V, +5 V et +12 V et vous saurez aussi assembler des composants électroniques élémentaires. Votre nouvelle alimentation ne produira pas la même puissance qu’une alimentation standard de laboratoire, mais elle sera suffisante pour réaliser des tests et faire fonctionner des circuits électroniques simples. Donc, lancez-vous et apprenez à modifier une alimentation ATX en une alimentation de banc de laboratoire.

Ce qu’il faut savoir

L’acquisition d’une alimentation ATX est généralement moins couteuse que celle d’une alimentation de laboratoire.
Avant de travailler dessus, veillez à laisser l’alimentation débranchée pendant quelques jours pour évacuer les charges électriques résiduelles.
Vérifiez que vous n’êtes pas relié à la masse quand vous manipulez l’alimentation pour ne pas être électrocuté(e).

Partie 1

Partie 1 sur 2:

Préparer le boitier d’alimentation

1
Procurez-vous un boitier d’alimentation ATX. Vous pourrez l’acheter chez votre revendeur de matériels informatiques ou bien en ligne. Vous pourrez aussi le récupérer sur un ordinateur obsolète en l’extrayant simplement du boitier de l’appareil. Certains blocs d’alimentations ATX, parmi les plus anciens, délivrent une tension de -5 V.
- Dans un magasin de votre ville, vous pourrez demander conseil au vendeur.
- Si vous voulez l'acheter en ligne, le prix peut être plus intéressant.
- En ligne, n'achetez que sur des sites réputés.
2
Débranchez le câble d’alimentation. Tous les blocs d’alimentation ne sont pas équipés d’un interrupteur de mise sous tension, mais s’il y en a un, vous le trouverez au dos du boitier. Soyez prudent(e), et ne vous connectez pas à la masse, car vous risquerez de recevoir une décharge électrique pouvant être dangereuse. En effet, la tension résiduelle éventuelle traversera votre corps pour être évacuée vers la terre.
- Pour éviter de recevoir une telle décharge, veillez à porter des chaussures munies de semelles en caoutchouc et évitez de toucher des objets métalliques en manipulant vos composants électroniques.
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Retirez l’alimentation de l’ordinateur. D’abord, enlevez les vis qui fixent le bloc d’alimentation au boitier de l’ordinateur. Détachez les fils de la carte mère et des autres composants. Retirez ensuite le bloc d’alimentation.
4
Déchargez le bloc d’alimentation. Dans ce but, déconnectez et débranchez l’alimentation pendant quelques jours.
- Avertissement : certaines personnes suggèrent de monter une résistance de 10 ohms entre les câbles d’alimentation à la sortie (un fil noir et un fil rouge). Mais, cela ne garantit que la décharge complète des condensateurs basse tension placés sur la sortie. Ces composants ne sont vraiment pas dangereux. Cette méthode peut aussi ne pas décharger les condensateurs haute tension et la situation peut devenir potentiellement dangereuse, voire mortelle.
- Avertissement : si vous pensez que l’alimentation est endommagée, ne l’utilisez pas ! En effet, le circuit de protection risque de ne pas fonctionner. Normalement, ce circuit décharge progressivement les condensateurs à haute tension. Mais si l’alimentation a été connectée à une tension de 240 V alors qu’elle était réglée à 120 V (par exemple), les circuits de protection ont probablement été détruits. Dans ce cas, l’alimentation peut ne pas être coupée en cas de surcharge ou au début d’une panne.
5
Rassemblez vos composants et votre matériel. Pour cette opération, vous aurez besoin des éléments suivants :
- 6 douilles de connexion (terminaux) ;
- 1 résistance d’alimentation de 10 ohms ;
- 2 diodes électroluminescentes (DEL), il est recommandé d'avoir une verte et une rouge ;
- 2 résistances de 330 ohms pour limiter le courant ;
- 1 interrupteur SPST ;
- 1 perceuse ;
- 1 fer à souder ;
- 1 pince coupante ;
- 1 gaine thermorétractable.
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Démontez le bloc d’alimentation de l’ordinateur. Desserrez d’abord les vis qui le maintiennent dans le boitier. Retirez-le de son logement.
- Avertissement : soyez très prudent en travaillant à proximité des condensateurs noirs et de tous les fils qui y mènent, car ils peuvent décharger un fort courant électrique.
- Avertissement : l’opération annulera certainement une garantie éventuelle sur l’unité d’alimentation.
- Avertissement : ne retirez pas le circuit imprimé sauf en cas de nécessité. Les circuits et la soudure sur la face inférieure peuvent encore être à une tension élevée si le bloc d’alimentation n’a pas été déconnecté assez longtemps. Si vous devez le retirer, utilisez un voltmètre pour vérifier la tension sur les broches des condensateurs les plus importants. Quand vous replacez la carte, vérifiez que la feuille de plastique est bien placée sous la carte. Cette opération ne devrait être réalisée que par un technicien en alimentation électrique.
- Avertissement : sachez que les courants dont l’intensité dépasse 30 milliampères par volt peuvent vous tuer ou être douloureux. Veillez à retirer le câble d’alimentation avant d’effectuer le remplacement et à décharger les condensateurs en laissant le bloc au repos pendant quelques jours. En cas de doute, utilisez un multimètre.
7
Coupez les connecteurs des fils. Il s’agit des éléments en plastique qui se connectent à la carte mère de l’ordinateur et à d’autres composants informatiques. Laissez quelques centimètres de fil sur les connecteurs en vue d’une réutilisation ultérieure pour d’autres projets.
8
Groupez les fils par couleur. Il se peut que vous trouviez des fils de couleurs non listées, comme le marron. Voici le code des couleurs des fils ^{[1]
X
Source de recherche} :
- rouge : +5 V ;
- jaune : +12 V ;
- bleu : -12 V ;
- orange : +3,3 V ;
- blanc : -5 V (ce fil n’existe que sur les anciens boitiers d’alimentation) ;
- violet : +5 V (sur le circuit de veille) ;
- noir : c’est le fil de masse électrique (0 V) ;
- gris : ce fil indique que l’alimentation est active ;
- vert : ce fil active l’alimentation lorsqu’il est connecté au 0 V.
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Repérez les emplacements de vos composants externes sur le châssis. Utilisez un marqueur indélébile pour tracer ceux des composants qui seront ajoutés au boitier d’alimentation. Choisissez un des côtés n’ayant ni fentes ni grille de ventilation pour les positionner. Repérez l’endroit de chaque borne de connexion et la tension correspondante. Indiquez à l’aide de votre marqueur les emplacements des DEL, les bornes de sortie et les autres composants.
- Pour libérer de l’espace, vous pouvez placer le ventilateur à l’extérieur ou l’enlever. Prévoyez aussi d’ajouter d’autres ventilateurs si la puissance du bloc d’alimentation est élevée. Si vous manquez d’espace à l’intérieur du boitier d’alimentation, vous pourrez disposer tous les éléments sur une plaque externe.
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Percez des trous dans une zone libre du boitier. Utilisez un foret à métaux (Dremel) pour faire vos avant-trous. Agrandissez-les ensuite à l’aide d’un alésoir manuel afin d’obtenir le diamètre requis pour les douilles de raccordement. Faites de même pour les emplacements des DEL d’indication d’activation et de mise en veille ainsi que pour celui de l’interrupteur.
- Veillez à ne pas percer de trous aux endroits où les bornes risquent de toucher d’autres éléments à l’intérieur du bloc d’alimentation.
- Veillez aussi à ne pas laisser de débris ou de trace de métal à l’intérieur des circuits du bloc d’alimentation.
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Faites les trous nécessaires au passage des DEL. Perforez la tôle à l’aide d’un foret dont le diamètre est suffisant pour permettre la fixation du corps du composant.
12
Réalisez la découpe pour l’interrupteur et les autres composants. Si vous n’avez pas les outils nécessaires pour couper droit, vous pouvez percer des trous suivant la forme désirée. Ensuite, coupez les espaces entre les trous. Il faudra aussi limer les bords pour les lisser.

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Partie 2

Partie 2 sur 2:

Brancher tous les composants

1
Montez les douilles de raccordement dans leurs emplacements. Vissez-les dans leurs trous respectifs et serrez les écrous de fixation à l’arrière. Vérifiez que les composants ne touchent à rien dans le bloc d’alimentation.
2
Connectez la résistance de charge de 10 ohms. Raccordez une de ses extrémités à un fil rouge sortant de l’alimentation et l’autre à un des fils noirs. Elle joue le rôle d’une charge permanente pour garantir le bon fonctionnement de l’alimentation. Cette résistance doit être placée contre une des parois métalliques du boitier ou reliée à un dissipateur thermique pour évacuer efficacement la chaleur produite. Faites attention à ne rien court-circuiter.
- Vous pouvez aussi utiliser un interrupteur contenant une ampoule 12 volts qui remplacera la résistance de charge nécessaire au maintien de l’alimentation en fonctionnement.
- Si la soudure ne vous fait pas peur, vous pourrez remplacer la résistance de charge de 10 watts par un des ventilateurs de refroidissement qui se trouvait initialement à l’intérieur du boitier. Faites attention toutefois aux polarités et connectez-le en faisant correspondre les couleurs (rouge et noire) de ses fils à celles de la sortie de l’alimentation.
3
Branchez l’interrupteur. Raccordez une de ses deux broches au fil vert de la commande de sortie de veille et l’autre à l’un des câbles noirs de masse.
- Certaines alimentations ne fonctionnent qu’après le raccordement des fils gris et verts.
- Si vous ne voulez pas utiliser d’interrupteur additionnel, il vous suffira de connecter de manière permanente le fil vert à l’un des fils de masse. L’appareil sera alors commandé par l’interrupteur placé à l’arrière du boitier s’il en existe un. Dans ce cas, vous n’aurez pas besoin de la diode verte d’indication de mise en veille et il vous suffira d’ignorer le fil gris dont vous pourrez isoler l’extrémité après l’avoir coupé.
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Connectez la diode électroluminescente de mise sous tension. Reliez le fil gris à la broche la plus longue ou anode de la diode rouge. Ce sera votre témoin de mise sous tension.
5
Reliez une résistance de 330 ohms à la diode de mise sous tension. Connectez une des pattes de la résistance de 330 ohms à la broche la plus courte ou cathode de la DEL rouge. Raccordez ensuite la cathode de la résistance à un fil noir de masse. Une fois la DEL connectée, vous pourrez la fixer avec de la colle chaude ou de la colle forte. Vous pouvez souder les fils directement aux anodes et aux cathodes des DEL et des résistances. Recouvrez les fils avec des gaines thermorétractables. Vous pouvez faire la même chose avec les résistances.
6
Installez la diode électroluminescente de veille. Raccordez le fil violet à la broche la plus longue ou anode de la diode verte.
- La ligne +5 V SB correspond au fil +5 V de veille qui fait fonctionner les boutons d’alimentation de la carte mère, du Wake on LAN, etc.). Elle fournit habituellement un courant de 500 mA à 1 A, même lorsque les sorties principales sont désactivées. Il pourrait être utile de placer une DEL sur cette ligne pour indiquer que l’installation est en veille.
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Reliez la DEL de veille à la résistance de 330 ohms. Connectez la cathode (extrémité courte) de la DEL à une patte de l’une des résistances de 330 ohms. Connectez l’autre patte de la résistance à un fil noir de terre. Couvrez les fils et les résistances avec des gaines thermorétractables.
8
Connectez le fil blanc de la ligne −5 V à sa borne de raccordement. Cette ligne de tension négative n’est utilisée que sur les anciens modèles d’alimentation ATX. Raccordez le fil blanc, s’il existe, à la borne correspondante. Prenez soin de recouvrir les fils d’un morceau de gaine thermorétractable (recommandé) ou d’adhésif isolant.
- Si vous avez besoin d’une tension négative de -5 V, recherchez un bloc d’alimentation ATX présentant un connecteur de sortie ayant 20 ou 20 + 4 broches ou bien un bloc d’alimentation AT.
9
Raccordez les fils rouges qui restent à la borne +5 V. Dénudez les extrémités de ces fils, et soudez-les ensemble puis sur la borne correspondant à la tension +5 V. Prenez soin de recouvrir les conducteurs de gaine thermorétractable.
- Si vous n’avez que 3 fils rouges, vous devriez leur connecter un 4e fil, qui sera parfois de couleur rose.
10
Branchez les fils jaunes à la douille correspondant à la tension +12 V. Dénudez les extrémités de ces fils, ensuite, soudez-les ensemble puis sur la douille correspondant à la tension +12 V. Prenez soin de les recouvrir d’un morceau de gaine thermorétractable.
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Raccordez les fils orange à la douille correspondant au 3,3 V. Dénudez les extrémités des fils de couleur orange. Ensuite, soudez-les ensemble puis sur la douille correspondant à la tension +3,3 V. Prenez soin de recouvrir les fils d’un morceau de gaine thermorétractable.
- Notez que certaines alimentations peuvent avoir un fil de couleur grise ou marron qui sert à indiquer si les tensions de sortie sont correctes. La plupart des blocs d’alimentation ont un fil orange plus petit qui est utilisé pour la détection (3,3 V) et ce fil est généralement jumelé à un autre fil orange au niveau du connecteur. Vérifiez que ce fil est connecté aux autres fils orange, sinon votre alimentation de laboratoire ne restera pas allumée. Ce fil doit être connecté soit à un fil orange (+3,3 V) soit à un fil rouge (+5 V) pour que l’alimentation fonctionne. En cas de doute, essayez d’abord la tension la plus basse (+3,3 V).
- Certaines alimentations récentes sont équipées de fils de mesure des tensions de sortie. Ces derniers doivent être connectés aux fils de sortie pour garantir un bon fonctionnement. Si vous n’avez qu’un ou deux fils de couleur orange, vous devriez avoir un fil marron qui doit être connecté à un fil orange.
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Connectez les fils noirs disponibles à la douille de masse. Dénudez les extrémités de tous ces fils et soudez-les ensemble puis sur la douille correspondant à la tension +3,3 V. N’oubliez pas de les recouvrir avec un morceau de gaine thermorétractable.
- Vérifiez que les connexions sont correctes en tirant légèrement dessus puis recouvrez les parties dénudées afin d’éviter tout risque de court-circuit.
- Si vous n’avez pas envie de souder 9 fils ensemble à une borne (comme c’est le cas pour les fils de terre), vous pouvez en couper quelques-uns au niveau de la carte du circuit imprimé (PCB) et ne laisser qu’un à trois fils qui devraient suffire. Cela inclut la coupe de tous les fils que vous n’utiliserez pas.
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Testez votre alimentation. Branchez le câble d’alimentation du secteur au dos de votre appareil et à une prise murale. Mettez votre alimentation sous tension en actionnant l’interrupteur principal au dos du boitier s’il existe et vérifiez que la DEL verte de mise en veille s’allume, puis actionnez l’interrupteur de mise sous tension que vous avez ajouté. Vous devriez voir la DEL d’indication de mise sous tension s’allumer à son tour. Au moyen d’un voltmètre numérique, mesurez les tensions aux douilles de sortie. Faites attention à ne pas provoquer de court-circuit. Si les tensions mesurées sont correctes, votre alimentation fonctionne parfaitement.
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Remontez le boitier. Vérifiez d’abord que tout fonctionne correctement, puis rattachez le boitier à toutes les bornes, l’interrupteur et les DEL au reste du bloc d’alimentation.
- Les tensions qui peuvent être délivrées par cet appareil sont 24 V (+12, -12), 17 V (+5, -12), 12 V (+12, 0 V masse), 10 V (+5, -5), 7 V (+12, +5), 5 V (+5, 0 V masse), ce qui devrait être suffisant pour la plupart des tests électriques.
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Conseils

Vous pouvez profiter du trou de passage des câbles du boitier pour y placer une prise d’allume-cigare d’automobile à laquelle vous pourrez connecter des appareils pour voitures.
Si l’alimentation ne fonctionne pas et qu’aucune DEL ne s’allume, vérifiez si le ventilateur tourne. Si c’est le cas, il se peut que vous ayez mal connecté les diodes témoins, en branchant les fils à l’envers. Ouvrez le boitier de l’alimentation et inversez les fils violets ou gris de la DEL (veillez à ne pas court-circuiter la résistance de la DEL).
Si vous n’êtes pas certain du bon fonctionnement de l’alimentation, testez-la dans l’ordinateur avant de la récupérer. Vérifiez que l’ordinateur s’allume et que son ventilateur tourne. Connectez un voltmètre à une borne prévue pour les unités de disques. Vous devez y lire une tension approchant les 5 V entre le fil noir et le rouge. Une alimentation démontée d’un ordinateur ancien peut vous sembler grillée parce qu’elle n’est chargée sur aucune de ses sorties et son fil d’activation vert n’est pas connecté à la masse.
Vous pourrez utiliser la sortie 12 V de votre alimentation comme un chargeur de batteries de voiture. Faites attention, car si la batterie est presque vide, le circuit de limitation de courant de sortie de votre alimentation se mettra en fonction. Dans ce cas, placez une résistance de 10 ohms et ayant une puissance de 10 ou 20 watts en série sur la sortie 12 V de votre alimentation pour ne pas la surcharger. Quand la tension aux bornes de la batterie avoisine les 12 V (utilisez un voltmètre pour le vérifier), vous pouvez enlever la résistance afin de compléter la charge de la batterie.
Le ventilateur d’une alimentation peut être bruyant. Il a été conçu pour refroidir rapidement l’ordinateur ainsi qu’une alimentation parfois lourdement chargée. Vous pouvez l’arrêter, mais cela n’est pas du tout recommandé. Pour contourner le problème, coupez le fil rouge qui va au ventilateur (12 V) et connectez-le à l’un des fils de sortie 5 V de votre appareil. Le ventilateur tournera plus lentement et sera moins bruyant. Il continuera de refroidir dans une certaine mesure l’intérieur du boitier. Cependant, cette solution n’est pas viable si le bloc d’alimentation délivre des débits élevés de courant. Vous devrez évaluer la situation et la quantité de chaleur qui sera produite. Vous pouvez aussi remplacer le ventilateur d’origine par un modèle moins bruyant. Dans ce cas, vous aurez des travaux de soudure à faire.
Pour utiliser des équipements demandant des courants de fortes intensités lors de leur démarrage, comme des réfrigérateurs pour automobiles, vous devrez connecter une batterie de capacité suffisante afin d’éviter de déclencher les circuits de mise en sécurité de votre alimentation.

Avertissements

Ne touchez jamais les fils connectés aux condensateurs. Ce sont des cylindres de quelques centimètres de haut enrobés dans un film de plastique fin dont le métal de la partie supérieure est parfois exposé et porte souvent le symbole + ou K. Les condensateurs à électrolyte solide sont un peu plus courts et leur diamètre est plus important, mais ils ne sont pas recouverts de film de plastique. Ils retiennent une charge comme une batterie, mais ils se déchargent beaucoup plus rapidement. Même si vous avez laissé votre alimentation se décharger, vous devez éviter de toucher le circuit imprimé, sauf en cas de nécessité et uniquement aux endroits où vous savez pouvoir le faire. Utilisez les cordons et les pointes de touche de votre multimètre pour décharger à la masse les endroits auxquels vous devez accéder.
Votre nouvelle alimentation est capable de fournir des puissances élevées. Si vous faites une erreur, vous risquerez de produire un arc électrique aux bornes de sorties basses tensions ou d’endommager le circuit sur lequel vous travaillez. C’est la raison pour laquelle les blocs d’alimentation de laboratoire ont des limiteurs de courant réglables.
Assurez-vous de décharger les condensateurs. Branchez l’alimentation, mettez-la sous tension et court-circuitez le fil d’alimentation (vert) à la masse, puis débranchez l’alimentation jusqu’à ce que le ventilateur s’arrête de tourner.
Prenez soin à ne pas vous connecter à la terre lorsque vous travaillez sur une alimentation afin de ne pas servir de conducteur à un éventuel courant de fuite.

Éléments nécessaires

Un boitier d’alimentation ATX non modulaire d’une puissance minimum de 150 watts (vous pourrez la récupérer d’un ordinateur obsolète ou l’acheter chez votre détaillant ou en ligne)
Une pince coupante
Une pince à long bec
Une perceuse et un jeu de forets à métaux
Un alésoir pour métaux
Un fer à souder et du fil de soudure
Un rouleau d’isolant adhésif
De la gaine thermorétractable et un pistolet à air chaud ou un sèche-cheveu
Des douilles
Des diodes électroluminescentes (DEL)
Des résistances de limitation de courant de 330 ohms pour les diodes électroluminescentes
Une résistance de puissance pour charger le boitier d’alimentation
Un petit interrupteur de faible puissance
Un câble d’alimentation pour ordinateur