Condensateurs en série : le plus petit décide, puis il lâche

Pourquoi on les met malgré tout en série

Pas pour la capacité, que le montage réduit, mais pour la tenue en tension : deux pièces identiques tenant chacune 400 V forment une chaîne qui supporte 800 V, à moitié de capacité. Le piège est que le partage n'est équitable que tant que les deux sont vraiment identiques, et les pièces réelles diffèrent en tolérance et en courant de fuite. Celle qui fuit le moins finit par tenir plus de tension, donc à être plus sollicitée, donc en général à fuir encore moins. C'est cet emballement qui explique que les chaînes série de production portent des résistances d'équilibrage aux bornes de chaque condensateur — des composants dont l'unique rôle est de forcer la répartition à rester là où le concepteur l'a mise.

La tolérance est plus large que le calcul

Annoncer 56,9 µF à partir de trois valeurs nominales suppose une précision que les composants n'ont pas. Les condensateurs électrolytiques portent couramment des tolérances de vingt pour cent ou pire, et leur valeur dérive avec la température et avec l'âge à mesure que l'électrolyte sèche : la chaîne se situe dans une bande, pas en un point. C'est sans importance pour un filtrage ou un découplage, où toute valeur au-dessus d'un minimum convient, et c'est rédhibitoire pour un circuit de temporisation ou de filtre, où la valeur fixe une fréquence. Dans ces cas-là, une pièce film ou céramique à tolérance serrée est le composant dont le montage a réellement besoin, et il ne vaut la peine de pousser le calcul à la décimale qu'une fois cette pièce en place.

Questions fréquentes

Et en parallèle ?

Elles s'ajoutent simplement : 100 et 220 en parallèle font 320 µF, et la tenue en tension de l'ensemble est celle du membre le plus faible, non leur somme. Le parallèle est le montage qu'on emploie quand on veut plus de capacité, et c'est aussi pourquoi une carte porte plusieurs petits condensateurs de découplage plutôt qu'un gros — les petits ont une inductance interne plus faible et réagissent plus vite, si bien que le groupe se comporte mieux en haute fréquence qu'une pièce unique de même valeur totale.

La formule vaut-elle pour un nombre quelconque de condensateurs ?

Oui — additionne l'inverse de chacun et prends l'inverse de la somme, pour deux pièces comme pour vingt. Deux raccourcis méritent d'être retenus tant ils reviennent : n condensateurs identiques en série donnent le n-ième de la valeur unitaire, donc dix pièces de 100 µF font 10 µF ; et deux valeurs inégales se traitent par le produit sur la somme. Au-delà de trois pièces, la forme générale est plus rapide que n'importe quel raccourci, et c'est elle qu'emploie le calcul ci-dessus.