Ch02 – Conversion DC/AC | Terminale ICCER | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 2 juin 2026
Pourquoi un chargeur de smartphone moderne 100 W tient dans la main, alors qu'un chargeur d'ordinateur portable 100 W des années 2000 pesait 800 g ?
Les chargeurs anciens utilisaient un transformateur 50 Hz énorme (le « cube noir »). Les chargeurs modernes utilisent une alimentation à découpage qui hache le courant à 100-500 kHz, ce qui permet un transformateur 100× plus petit (la taille d'un transfo est ∝ 1/fréquence). Plus le composant GaN (Nitrure de Gallium) de dernière génération supporte de hautes fréquences. Résultat : chargeur 100 W qui tient dans la paume, alors qu'avant 200 W = 1 kg.
Romain, technicien SAV chez « Réparation Express 72 » au Mans, analyse un chargeur Anker GaN 100 W USB-C qui ne charge plus correctement. Il doit comprendre l'architecture interne pour diagnostiquer.
Puissance dissipée en chaleur à pleine charge (P_dissipée = P_entrée − P_sortie).
P_sortie = 100 W. P_entrée = 100 / 0,93 = 107,5 W.
P_dissipée = 107,5 − 100 = 7,5 W.
Modeste pour 100 W de puissance gérée. Compacité possible.
Surface du boitier ≈ 100 cm². T° de surface à dissipation 7,5 W (loi de Newton, h ≈ 8 W/m²·K à l'air libre).
ΔT = P / (h × S) = 7,5 / (8 × 0,01) = 94 °C !
T_surface = 20 (ambiant) + 94 = 114 °C. Trop chaud (peau brûle).
En réalité : ventilation interne + matériau bon conducteur → ΔT réelle ≈ 25-35 °C. Surface chargeur : 45-55 °C en pleine charge. Normale mais sensible.
D'où l'importance du boitier métallique ou des grilles de ventilation pour les modèles haut de gamme.
Si Romain mesure 24 W de dissipation au lieu de 7,5 W, que conclure ?
Rendement = 100 / 124 = 80 %. Bien plus bas que les 93 % annoncés.
Cause probable : condensateur électrolytique vieilli. Sa résistance interne (ESR) augmente avec le temps. Pertes Joule supplémentaires sur le bus DC primaire.
Diagnostic : remplacer le condo électrolytique (5-10 €). Si pas suffisant : transistor GaN défaillant (30-50 €). Sinon : alim à remplacer complète.
Pour un chargeur 80 € : seuil de réparabilité = 30 € de pièces + 30 min de travail. Au-delà → remplacement.
Comparaison avec chargeur linéaire ancien (transfo 50 Hz, rendement 50 %, 100 W).
Chargeur linéaire 100 W : P_dissipée = 100 (50/50 perdus). Lourd : 800 g. Surface 200 cm² minimum.
Conso secteur : 200 W pour fournir 100 W au PC. Sur 4 h × 250 j × 0,18 €/kWh = ≈ 36 € de surcoût annuel vs SMPS.
Conclusion : SMPS ≈ 4× plus efficace, 5× plus léger. Standard depuis 2000.
Pourquoi le découpage à 800 kHz permet-il un transfo si petit ?
Loi du transformateur : V = N × dΦ/dt. Pour V donnée, plus la fréquence f est haute, plus dΦ/dt l'est, donc moins on a besoin de spires N (et de noyau ferromagnétique).
Transfo 50 Hz pour 100 W : ≈ 0,5 kg de fer + bobine de 200 spires.
Transfo 800 kHz pour 100 W : 5 g de ferrite + 20 spires. 100× plus léger !
Limite : pertes ferromagnétiques (hystérésis) augmentent avec f. Au-delà de ~ 1 MHz, ferrites spéciales ou cores planaires nécessaires.
Inconvénient des SMPS ?
Conseil de Romain pour le client (réparation ou remplacement ?).
Diagnostic complet : 30 min × 60 €/h = 30 € HT.
Si défaut condo : 10 € pièce + 20 min remplacement = 30 € HT. Réparation justifiée pour chargeur 80 €.
Si défaut GaN ou transformateur HF : 40-60 € pièce + 1 h soudure CMS = 100 €+ HT. Remplacement préférable (acheter neuf).
Tendance 2026 : économie circulaire + indice de réparabilité obligatoire pour électronique. Encourager la réparation low-cost (condos).
Rapport SAV de Romain (4 lignes).
Diagnostic Anker GaNPrime 100 W — Romain (Réparation Express 72 Le Mans)
• Mesure rendement : 80 % (vs 93 % nominal). Surchauffe.
• Cause : condensateur électrolytique vieilli sur bus DC primaire.
• Réparation : 10 € pièce + 20 min. Total 40 € HT. Garantie 6 mois.
• Si non garanti : remplacement chargeur recommandé. Indice réparabilité à consulter.
Le GaN (Nitrure de Gallium) est un semi-conducteur à large bande interdite (3,4 eV vs 1,1 eV silicium). Avantages :
Conséquence : chargeurs 100 W GaN tiennent dans la main. Stations 5G économisent 30 % d'énergie. VE chargent 30 % plus vite.
Inconvénient : prix 2-3× plus cher que silicium. Mais en baisse rapide (8 % par an). Adoption massive prévue 2026-2030.
📚 §5 (Filtrage) + §7 (Onduleur) + §8 (Chaîne) de la leçon Ch02.