Alimentation "ajustable" 12

Caractéristiques principales

Tensions : +5 V / +9 V / +12 V / +15 V
Courant : 100 mA
Régulée : Oui

Présentation

Cette alimentation régulée est typique de celles que l'on réalisait dans les années 1960-1970 pour les petites bidouilles et même pour certains circuits commerciaux. Elle met en oeuvre un transistor ballast associé à une diode zener.



C'est simple à faire et bien souvent suffisant pour des petites applications finalisées sur un coin de table. Pour une régulation plus fine (lisez plus stable en fonction des variations de la tension d'entrée et / ou du courant de sortie), tournez-vous vers un régulateur de tension tripode de type LM78xx (fixe) ou LM317 (ajustable), par exemple. Ou mieux encore LM723 avec ou sans transistor associé.

Schéma

Le schéma met en oeuvre une diode zener et un transistor ballast. Je radote.

Fonctionnement général

Un pont de quatre diode assure un redressement bi-alternance de la tension alternative issue du secondaire du transformateur, raccordé aux points AC1 et AC2. Les jolies arches du signal sinusoïdal redressé disparaissent sous le coup d'un filtrage (lissage) énergique assuré par le condensateur C1, et la tension quasi-continue qui en résulte est appliquée sur une des diodes zener (celle pour laquelle le cavalier correspondant est mis en place - D6 / JP2 sur le schéma), au travers de la résistance de limitation de courant R1. Le condensateur C2 assure un filtrage supplémentaire de la tension pas parfaitement "plate" et contribue en même temps à filtrer le bruit généré par la diode zener elle-même. La tension presque parfaite qui en résulte est ensuite envoyée sur la base du transistor Q1 monté en suiveur de tension, dont le rôle est ici de fournir sur son émetteur, la tension qu'il reçoit sur sa base, avec une petite retenue de 0,6 V qui correspond à la taxe locale appelée "taxe de jonction base-émetteur".

Tension d'entrée

Pour une régulation correcte, la tension continue d'entrée doit être de 2 V supérieure au moins à la tension de sortie désirée. Si vous souhaitez pouvoir bénéficier à tout instant des tensions de sorties proposées (+5 V à +15 V), il faudra penser à la dissipation de puissance dans R1, qui sera maximale pour la tension de sortie de +5 V, puisqu'elle doit alors chuter une tension plus importante. 


Exemple
Si on choisit un transfo de type 230 V / 15 V, la tension continue obtenue après redressement et filtrage (mesurable aux bornes de C1) sera voisine de 19 V. Si on choisit la tension de sortie de +5 V (JP1 / D5), R1 doit chuter une tension de 14 V. Pour le courant de sortie max de 100 mA, le courant de base de Q1 est voisin de 1 mA (hypothèse d'un gain voisin de 100, ce qui est loin d'être absurde). Comme R1 vaut 330 ohms, le courant qui la traverse est de 

IR1 = UR1 / R1 = 14 / 330 = 0,042 A

Si on retranche le petit 1 mA absorbé par la base de Q1, il reste 41 mA circulant dans la diode zener.

Puissance dissipée dans R1 :
PR1 = (UR1 * UR1) / R1 = UR1 * IR1 = 0,6 W - Il faut un modèle 1 W

Puissance dissipée dans D5 :
PD5 = UD5 * ID5 = 0,23 W - Un modèle 0,5 W suffit

Quoi, finalement ?

"Je n'aime pas cette page, il y a trop de formules mathématiques."


Vous ne voulez pas vous embêter à faire des calculs savants ? 
Optez pour des diodes zener de puissance max 0,5 W, une résistance R1 de 330 ohms / 1 W, et ne dépassez pas 150 mA en courant de sortie (à partir de 100 mA, la tension de sortie commence à chuter un peu et l'ondulation résiduelle peut commencer à augmenter). 


Vous ne souhaitez qu'une seule tension de sortie ?
Supprimez les cavaliers et ne câblez qu'une seule zener sur les quatre. Dommage que vous n'aimiez pas le formules simples, car cela vous permettrait de calculer au plus juste la valeur de R1, qui ici est un compromis pour un fonctionnement sur une large plage de valeurs de tensions de sortie.


Vous voulez juste une tension de sortie de +5 V mais avec un courant de sortie plus élevé de 500 mA ?
Il suffit d'apporter les modifications suivantes :

- remplacer C1 / 470 uF par un 1000 uF, ou mieux par un 2200 uF;

- remplacer Q1 / 2N1711 par un 2N3054 (ou autre similaire de puissance), avec un radiateur de bonne dimensions;

- remplacer R1 / 330 par une 180 ohms / 1 W;

- utiliser une diode zener de 5,6 V / 1,3 W.

- Pour le transfo d'alim, utiliser un modèle 230 V / 9 V / 1 A (10 VA min). 



Remarque : sur le schéma qui précède, la LED et sa résistance R2 sont obligatoires, elles assurent un débit minimum en sortie et permettent de vérifier la tension de sortie sans charge additionnelle, tension qui doit être légèrement supérieure (de 0,1 V à 0,2 V maximum) à la tension nominale.

Bien entendu, une tension unique de sortie de 5 V sous un courant de sortie de 1 A peut être obtenue bien plus facilement avec un régulateur de tension de type LM7805. Le but de cette page n'est pas de montrer comment faire une alim 5 V avec le maximum de composants, mais de montrer qu'il existe d'autres solutions que le simple régulateur, que l'on peut évidement voir comme "dépassées", surtout quand on est né en 2000...

Plus de courant en sortie ?

Oui c'est normal, on en veut toujours plus. En gros, deux solutions pour disposer d'un courant de sortie plus conséquent, genre 1 A ou 2 A :


- soit utiliser un transistor de forte puissance possédant un faible gain (transistor bipolaire 2N3055 par exemple), mais dans ce cas on doit lui fournir un courant de base plus élevé, ce qui impose une résistance de polarisation R1 de plus faible valeur et capable de dissiper une plus forte puissance, avec une diode zener elle aussi construite pour jouer dans la cours des grands (avec une zener de 12 V, obtention d'une tension de sortie de 11,4 V);


- soit utiliser un transistor de forte puissance possédant un fort gain (transistor darlington par exemple); dans ce cas on peut conserver une résistance de polarisation et une diode zener de taille normale. Par contre, chute de tension de 1,2 V au lieu de 0,6 V (avec une zener de 12 V, obtention d'une tension de sortie de 10,8 V).


- soit utiliser plusieurs transistors de puissance croissante. Dans ce cas également on peut conserver une résistance de polarisation et une diode zener de taille normale. Par contre, chute de tension de 1,8 V au lieu de 0,6 V (avec une zener de 12 V, obtention d'une tension de sortie de 10,2 V).

Tiens, il y avait plus que deux solutions. Ma calculatrice doit être en panne.

 

 

 

 

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