Article tiré de la revue
Electronique Pratique Septembre 1987- n°107. Auteur : P.Wallerich.
Sommaire
:
Mise
en oeuvre des régulateurs Protections Régulateurs
"Booste" Régulateur
de puissance Modification
de la tension de sortie Générateur
de courant constant Alimentation
secteur Régulation Régulateur
symétrique Limitation
de courant
Mise en œuvre des régulateurs :
C’est le montage le plus simple. On y découvre deux
capacités supplémentaires, C1 et C2. C1 sera câblée prés du régulateur,
uniquement si ce dernier est éloigné de plus de 10 cm de la source Vin. Une
valeur courante est 0,1µF à 0,22µF (mylar ou plastique) ou 1µF tantale. C2,
placé aux bornes de sortie, effectue un filtrage final pour, éliminer
(ondulation résiduelle en sortie du régulateur (très faible) et les parasites
induis par les liaisons. Une valeur courante, 1 à 10µF, tantale de préférence.
Protections
:
D1 protégera le régulateur si une tension est appliquée par
erreur, en Vout. Elle le protègera aussi si une capacité élevée est disposée en
sortie (C2). D2 protègera le régulateur si une tension inverse est appliquée en
sortie.
La série 78xx
/ 79xx autorise un courant de 1,5A à condition
de respecter la dissipation. Elle est de 2W sans radiateur et de 15W avec
radiateur infini. La puissance dissipée est égale au produit (Vin-Vout).Iout.
Il faudra en tenir compte lors du choix de Vin et du radiateur. Sans radiateur,
le courant sera limité à 400 mA pour une chute de tension de 5V (minimum 3V = «
drop-out ») et avec radiateur, on pourra tenir la plage en courant pour une
chute de tension allant jusqu'à 10V.
Régulateur "Booste" :
Tant que la tension aux bornes de R1 est inférieure à 0,6V,
le montage est équivalent au régulateur en série avec R1. La limite de courant
sera égale à 0,6V/R1. Au-delà de cette limite, T1 conduira et T2 aussi (montage
« faux-darlington »). Ce dernier fournira la puissance et le régulateur agira
sur R1 pour la régulation. Il faudra donc dimensionner correctement R1. Il
faudra modifier le montage selon la variante pour l'utiliser avec un régulateur
négatif ! Les transistors seront choisis dans vos fonds de tiroirs en
respectant la polarité et les caractéristiques désirées (courant,
puissance...).
Régulateur de puissance
:
Un moyen plus simple est d'attaquer la base d'un transistor
de puissance par un régulateur. Aux variations de Vbe prés, la sortie sera
stable. C'est un montage un peu bâtard, mais convenant parfois très bien. Pour
compenser le Vbe, des diodes sont câblées en série sur la broche COMMUN. R sera
calculée pour une polarisation correcte de ces diodes. On choisira un
transistor de puissance ou un darlington de puissance, selon la puissance du
régulateur. L'auteur a expérimenté, avec succès, une alimentation 12V 15A pour
mini-chaîne automobile avec 2N3055 associé à un 7812 et une diode 1N4001.
Modification de la tension de sortie :
Il est possible de modifier la tension de sortie par
l'emploi de deux résistances. La tension de sortie ne pourra qu'être supérieure
à celle du régulateur. On retrouve la tension du régulateur aux bornes de R1.
Si R1 et R2 sont suffisamment faibles, le courant de polarisation est
négligeable et le courant traversant R2 vaut donc environ Vreg/R1 . D'où
l'équation : Vout = Vreg x (R1 + R2)/R1.
Générateur de courant constant :
De l’idée précédente, il apparaît que le courant I est
constant et égal à Vreg/R à condition que I > Ip. La tension maximum
disponible en sortie sera égale à Vin - 3 V - Vreg, avant la saturation du
régulateur (3 V = tension de "drop-out"). La tension minimum pourra être 0V,
à condition que le régulateur puisse dissiper la puissance (Vin x I). Il est
donc très aisé de réaliser un chargeur de batterie à courant constant comme
suggéré.
Alimentation secteur :
Un montage à réserver dans des cas particuliers avec les
précautions d'usage nécessitées par la présence du secteur (masse = neutre !).
Le réseau atténuateur est composé principalement par C. Ce condensateur joue le
rôle d'atténuateur « réactif », car c'est son impédance qui la
caractérise : Zc = 1
/ (6,28 . 50 Hz . C) et, à l'opposé d'une résistance,
il ne dissipe aucune puissance. Par exemple, un condensateur de 2,2µF aura une
impédance de : Zc = 1 / (6,28 . 50 . 2,2e-6) = 20k.
R1 limitera le pic de courant dans C à la mise sous-tension
et R2 déchargera C à la mise hors-tension. D1 annulera l'alternance négative et
D2 isolera l'alternance positive (redressement).
Cette tension attaquera le régulateur, protégé
éventuellement par une VDR de tension adéquate. Zc sera calculé pour obtenir
une chute de tension suffisante pour assurer un fonctionnement correct du
régulateur, suivant le courant débité. Si le régulateur est muni d'une capacité
de filtrage sur son entrée, il devra être limité en entrée par une zéner car on
a alors affaire à un pont diviseur capacitif. A expérimenter donc prudemment...
Régulation :
Si la tension d'entrée est élevée, il est nécessaire
d'effectuer une chute de tension en amont pour limiter la puissance dissipée
par le régulateur à sa plage autorisée. L'astuce est d'utiliser un régulateur
en montage flottant, REG1. Comme il est câblé, il limitera la tension
entrée-sortie de REG2 à sa tension V
REG1, choisie inférieure à Pmax /
Iout du
régulateur
REG2. La
tension d'entrée Vin sera toutefois limitée à Vout2 + Vout1 + V1, V1 étant
limitée par Pmax / Iout
du
régulateur
REG1. Par exemple, pour une sortie de 12V sous 500mA, VREG1
est inférieur à 30V d'où VREG1 = 24V, et Vin sera limité à 12 + 24 + 30 =
66V !
Régulateur symétrique :
On se basera , sur un exemple pratique, en l'occurrence une
alimentation +/-12 V. Le régulateur IC2 est câblé normalement hormis R1, R2 et
R3 qui permettent d'ajuster précisément sa valeur à -12V en rajoutant une
faible tension positive ou négative selon le réglage de R1. IC1 est câblé
normalement, hormis la masse fictive recréée par IC3 et le pont R3
et R4, ce qui
permet de recopier précisément la tension négative au signe près. C1 et C2
découplent les sorties et Dl et D2 les protègent. Un transformateur à point
milieu, un pont de diodes et deux condensateurs de filtrage viennent compléter
le montage.
Limitation de courant :
Dés que l'on associe un étage de puissance à un régulateur
pour augmenter son courant de sortie, il devient utile de le pourvoir d'une
limitation en courant. L'étage de puissance est composé du transistor
T2. L'action de l'étage de puissance interviendra au-delà du seuil déterminé
par Rp (Iseuil = 0,6V
/ Rp).
Le réseau de protection R
et T1 bloquera T2 en annulant son
Vbe si la tension aux bornes de R dépasse 0,6V, donc pour un courant I =
0,6V / R. Le courant de sortie sera limité uniquement par celui fourni par le
régulateur. Exemple: R = 0,2 ohm, Rp = 1,2 ohm, l'étage de puissance
interviendra au-dessus de 500mA et se "coupera" au-delà de 3A.
Voici déjà décrites la plupart des applications associant
les régulateurs fixes.
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Electronique Pratique Septembre 1987- n°107. Auteur : P.Wallerich.
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