Alimentation ajustable 5

Caractéristiques principales

Tension : +3 V à +15 V ou +3 V à +30 V
Courant : 2 A (avec limitation programmable)
Régulée : Oui

Voici une alimentation dont la tension de sortie peut être ajustée entre +3V et +30V, ou entre +3V et +15V, au choix. Le courant maximal de sortie est de 2A, mais une limitation programmable permet de le limiter à toute valeur désirée en dessous de cette valeur.

Schéma

Le schéma suivant représente l'alimentation dans son intégralité.

Alimentation ajustable 005

Première chose à faire : choisir la plage de tension désirée, +3 V à +15 V ou +3 V à +30 V.

Pour une plage de sortie de +3 V à +15 V :

- Transformateur secteur 230V / 12V - 2A
- Potentiomètre RV1 = 4K7

Pour une plage de sortie de +3 V à +30 V :

- Transformateur secteur 230V / 24V - 2A
- Potentiomètre RV1 = 10K

Valeur de la tension de sortie

Elle est déterminée par le rapport entre la valeur ohmique du potentiomètre RV1 et R1, et répond à la formule suivante :

Vout = 2,77 x (1 + (RV1 / R1))

Limitation de courant

La limitation de courant est mise en service dès l'instant où la tension présente entre les bornes 2 et 5 du régulateur de tension L200 atteint un seuil déterminé de 0,45 V. En plaçant une résistance d'une valeur ohmique bien précise entre ces deux points, il est possible de définir le seuil de limitation de courant. Si plusieurs valeurs de limitation sont désirées, il suffit d'utiliser un commutateur rotatif ou rectiligne, c'est ce qui est fait ici avec K1, un commutateur à six positions qui permet de choisir une valeur de résistance parmi six. Vous pouvez bien sûr opter pour un commutateur autre, de type 4 ou 12 positions par exemple. Si vous ne souhaitez pas que puisse entrer en action la limitation de courant, il suffit de câbler entre broches 2 et 5 du L200, une résistance de valeur nulle, autrement dit, un strap (court-circuit).
Calcul de la valeur de la résistance de limitation de courant (R2..R7)
Ilimit = 0,45 / R



R = 0,45 / Ilimit

Cas particulier où R = 0 ohm => Ilimit = 2A (max permis par le régulateur)
Puissance de cette résistance : dépend de la consommation demandée en sortie. Le calcul est simple à faire, sachant que le courant qui traverse la résistance est quasiment équivalent à celui débité en sortie. Avec 1A et 0,47 ohm, on a grosso-modo une dissipation de 0,5W. On est donc tranquille avec un modèle 1W.

Refroidissement

Comme pour toute alimentation secteur variable capable de travailler avec une large plage de tension de sortie et avec un fort courant de sortie, se pose le problème de la dissipation de puissance. Cette dissipation de puissance est maximale quand on veut une tension de sortie faible et un courant de sortie fort : dans ce cas en effet, le régulateur de tension voit entre son entrée et sa sortie, la tension maximale qu'il lui soit donné de voir. Si ce "problème" n'est pas encore trop critique pour une plage de tension de sortie de +3V à +15V, on peut commencer à se gratter la tête pour une plage de tension comprise entre +3V et +30V. Imaginez simplement le cas où vous avez besoin d'une tension de sortie de 3,3V sous 1,8A. Le régulateur doit digérer une puissance de plus de 50W ! Croyez-moi, à partir de 30W ou 40W, ça commence à faire pas mal; il faut vraiment un gros radiateur de refroidissement. Il existe bien sûr la possibilité d'utiliser un transformateur avec secondaire double ou à point milieu, et de n'utiliser que la moitié du secondaire quand on ne souhaite pas une tension de sortie supérieure à 15V. Ce point est discuté à la page Alimentation ajustable 1, à laquelle je vous convie de jeter un oeil si vous pensez vous trouver dans cette situation embarrassante mais pas insoluble.

Tension de sortie maximale +30V et choix du transformateur

Un transformateur avec secondaire 24V est assez facile à trouver. Certains modèles délivrent un peu plus de 24V (jusqu'à 10 % en plus, surtout à vide), d'autres délivrent vraiment 24V en pleine charge, c'est à dire sous le courant max pour lequel ils sont prévus. La valeur 24V donnée par le fabricant du transformateur correspond à une valeur efficace. Après redressement, on obtient une tension de l'ordre de 32V (24V x 1,41, auquel on retranche environ 2V à cause de la chute de tension des diodes de redressement). Cette tension de 32V est vraiment limite pour avoir une tension bien régulée de 30V en sortie, sous le courant max. L'idéal serait de trouver un modèle 25V, mais ce type de transformateur est moins fréquent. Tout ceci pour dire qu'en fonction du transformateur dont vous disposez, la régulation ne sera peut-être pas aussi bonne pour une tension de sortie de +30V sous le courant max de 2A. A vous de voir s'il faut redéfinir cette alimentation comme pouvant travailler jusqu'à +28V et non +30V...

Limitation courant : remplacement rotacteur par rhéostat

L'idée d'utiliser un potentiomètre de "puissance" en lieu et place du commutateur et des diverses résistances de limitation peut sembler élégante. Moi-même ne l'ai jamais appliqué car au début je ne possédais pas de potentiomètre de ce genre et j'avais peur de griller un potentiomètre normal (de petite puissance). L'inconvénient des potentiomètres de puissances est qu'ils sont généralement bobinés, et que sur certains types le curseur peut se positionner "entre" deux spires (quand elles sont bien espacées), et donc conduire à une valeur de limitation pas vraiment contrôlée. 

Potentiometre bobiné 
potentiometre_0311 

Pierre m'a écrit à ce sujet : il a essayé avec un rhéostat de 20 ohms / 3W, et le réglage de la limitation s'avérait quelque peu fantaisiste et par là-même inefficace.

Plus de courant... de 2A à 5A

Le schéma qui suit montre qu'il est possible de porter le courant de sortie à une valeur supérieure à 2A, tout en conservant la protection contre les surintensités en sortie. 

alim_ajust_005b

Je n'ai pas encore réalisé ce montage mais je compte bien le faire. La limitation en courant de sortie est ici fixée à 5A, mais n'est pas ajustable, contrairement au montage précédent. Le transistor de puissance Q1 est un modèle qui doit supporter au moins 5A en régime continu, avec une tension Vce max d'au moins 45V.

 

 

 

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