cycle de service

Un cycle de service est la fraction de temps pendant laquelle un signal, un interrupteur ou un appareil est dans son état actif au cours d'un cycle répétitif. Dans une onde carrée ou un train d'impulsions, il est exprimé en pourcentage : le temps pendant lequel le signal est haut divisé par la période totale, multiplié par 100. Un cycle de service de 50 % signifie que le signal est activé pendant la moitié de la période et désactivé pendant l'autre moitié. Un cycle de service de 75 % signifie qu'il est activé les trois quarts du temps. Cette métrique s'applique aux signaux d'horloge, aux sorties PWM, à la commutation de relais, à l'actionnement de solénoïdes et à toute charge intermittente.

Le cycle de service est fondamental pour la modulation de largeur d'impulsion (PWM), la technique standard pour contrôler la fourniture de puissance dans les entraînements de moteurs, la luminosité des LED et les alimentations à découpage. En faisant varier le cycle de service d'une onde carrée à fréquence fixe, la tension ou le courant moyen délivré à une charge change sans gaspiller d'énergie sous forme de chaleur. Un moteur entraîné par un signal PWM de 25 kHz à un cycle de service de 60 % reçoit la même puissance moyenne qu'un moteur alimenté par une tension constante mise à l'échelle proportionnellement, mais avec des pertes de commutation plus faibles et une meilleure résolution de contrôle.

Température et durée de vie des composants

Le cycle de service affecte directement le stress thermique et la durée de vie des composants. Un relais ou un solénoïde fonctionnant à un cycle de service continu de 100 % génère une chaleur constante et vieillit par cyclage thermique et fatigue mécanique. Le même appareil fonctionnant à un cycle de service de 30 % permet un temps de refroidissement entre les activations et prolonge considérablement la durée de vie. Les condensateurs électrolytiques dans les alimentations se dégradent plus rapidement sous un courant élevé continu que sous une charge intermittente au même courant moyen. Les fabricants spécifient les valeurs nominales continues et intermittentes ; le cycle de service est le lien entre elles.

La mesure du cycle de service nécessite un oscilloscope ou un multimètre avec capacité de mesure d'impulsions. Pour une onde carrée simple, divisez la largeur d'impulsion (le temps pendant lequel le signal est haut) par la période (le temps d'un front montant au suivant). Le résultat est souvent appelé rapport cyclique dans la documentation des équipements plus anciens. En pratique, le cycle de service est rarement parfaitement stable ; l'ondulation, la gigue et la tolérance des composants créent de petites variations qui n'ont généralement d'importance que dans les applications de synchronisation de précision ou à haute fréquence.

Le terme trouve son origine dans les systèmes mécaniques, où le cycle de service désignait la fraction de temps pendant laquelle une machine était sous charge. Le concept a été directement transféré à l'électronique : un appareil sous charge électrique (le service) pendant une partie de son cycle de fonctionnement. Aujourd'hui, c'est un vocabulaire essentiel dans tous les domaines où l'alimentation est commutée plutôt qu'appliquée en continu, de l'automatisation industrielle à l'électronique grand public en passant par l'aérospatiale.