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Electronique > Réalisations > Alimentations > Alimentation simple 008

Dernière mise à jour : 26/12/2021

Caractéristiques principales

Tension : +9 V (6 sorties "pseudo-séparées")
Courant : 2 A (800 mA max par sortie, 2 A max au total)
Régulée : Oui (avant distribution sur sorties individuelles)

Présentation

Cette alimentation a été conçue pour remplacer un ensemble de blocs secteur indépendants de type sortie 9 V avec [+] au centre et [-] à la masse, utilisés pour des pédales d'effets guitare (que je ne possède pas, mais que des amis possèdent).

 

 

Important : 

Ne pas utiliser cette alimentation pour remplacer des blocs d'alimentation dont les tensions de sortie et polarités ne sont pas identiques !

   

Contrairement au rack d'alimentations multiples que j'avais réalisé par le passé pour les mêmes raisons, l'alimentation présentée ici dispose de six sorties dont les tensions et polarités sont identiques. Les sorties, au lieu d'être simplement câblées en parallèle, sont découplées les unes des autres grâce à des réseaux diode / condensateur, ce qui permet de limiter les répercussions d'une éventuelle chute de tension d'une sortie sur les autres sorties. La tension de 9 V prévue ici peut être modifiée, le cas échéant. 

Attention, ce n'est pas parce que les sorties de cette alimentation sont "pseudo-séparées" qu'elles sont totalement individuelles : il reste une masse commune à l'ensemble des sorties (tout du moins pour le schéma 008), et les risques de boucles de masse existent donc toujours si les équipements reliés sur cette alimentation sont aussi reliés entre eux par d'autres chemins (liaisons audio pour une chaine de pédales d'effets, par exemple). Pour éviter les boucles de masse, pas d'autres solutions que d'utiliser des alimentations totalement séparées, ou de couper des liaisons de masse sur une partie du câblage audio. Possibilité également de tester la version 008b décrite plus loin...

Schéma 008

Alimentation presque traditionnelle, puisqu'elle se compose des éléments que l'on trouve classiquement dans une alimentation régulée.

Bon, il est vrai que ce schéma peut effrayer davantage les âmes sensibles que celui de l'alim simple 001. Mais nous allons voir pourquoi, et ce en décomposant le système en petites sections plus faciles à digérer.

Redressement et filtrage

Encore et toujours, ces deux fonctions se résument à câbler des diodes de redressement et un condensateur de filtrage comme sur le schéma présenté ici.

- quatre diodes (D1 à D4) pour assurer un redressement double alternance, et
- un condensateur (C1) pour "lisser" les alternances et en obtenir une tension presque parfaitement continue.

Tout pourrait être dit, si ce n'est que j'ai choisi des diodes un peu plus costaud que les traditionnelles 1N4007, des 1N5404 ou BY255 acceptant de travailler sous un courant permanent de 3 A contre le 1 A pour les 1N4007. Pour le condensateur, une remarque aussi : la valeur de 2200 uF correspond à celle qu'il faut utiliser si l'on souhaite pouvoir faire débiter un courant de sortie maximal de 2 A, ce qui est déjà bien si les consommateurs sont de "simples" pédales d'effets. Pour le côté pratique, j'ai choisi de monter quatre condensateurs de 1000 uF au lieu d'un seul de 2200 uF (ces quatre condensateurs peuvent aussi avoir une valeur de 470 uF chacun). Cela permet de n'en câbler qu'un seul si le besoin en courant de sortie se limite à 500 mA (ou deux pour un courant de sortie max de 1 A), et d'en ajouter par la suite si le besoin en courant venait à augmenter. Ainsi, il n'y a pas besoin de dessouder le condensateur d'origine par un autre, il suffit d'en ajouter un à côté de celui ou ceux déjà en place. 

J'allais oublier : il faut relier un transformateur d'alimentation 230V / 12V (15 VA pour capacité de sortie 1 A, ou 30 VA pour capacité de sortie 2 A) entre le secteur 230 V et cette alimentation. Les deux fils du secondaire du transformateur (pas de double secondaire ni de point intermédiaire) doivent être raccordés sur le bornier J1, noté ACin (ACin pour entrée tension alternative).

Régulation

La stabilisation de la tension de sortie (avant distribution sur sorties séparées) est confiée à un régulateur de tension intégré de type LM723. Pourquoi utiliser ce vieux régulateur plutôt qu'un classique LM78xx qui possède moins de pattes et est donc plus facile à attraper ? Pour deux raisons :

- meilleure stabilité de la tension de sortie;
- possibilité d'ajuster la tension de sortie à une valeur différente si le besoin s'en fait ressentir.

Un régulateur de tension de type LM317 aurait aussi fait l'affaire, mais pour le coup, j'ai décidé de ressortir les vieux sachets de mes cartons de composants, où j'ai découvert que j'avais encore plusieurs LM723.

En résumé, un LM723 pour la régulation, épaulé par le transistor de puissance Q1 de type TIP122 (Nota 1), puisque le régulateur en lui-même ne peut pas débiter plus de 100 mA. La tension de sortie principale régulée est disponible sur le bornier de sortie J2 / Vout. Une remarque concernant la tension de sortie Vout : elle est fixée à +9,5 V ou à +10 V grâce aux deux résistances R1 et R2. Pourquoi +9,5 V ou +10 V, et non pas +9,0 V tout rond ? Vous le saurez bientôt.

Calcul des résistances R1 et R2 en fonction de Vout désirée, sachant que Vref = 7,15 V :

Vout = Vref * ((R1 + R2) / R2)
Si R2 = 6,8 kO (valeur fixée ici de façon quasi arbitraire), alors
Vout = 7,15 * ((R1 + 6800) / R2)

ou encore :

R1 = ((Vout / 7,15) * R2) - 6800
Pour 9,5 V -> R1 = 2235 (arrondi ici à 2,2 kO)
Pour 10 V -> R1 = 2710 (arrondi ici à 2,7 kO)

Nota 1 - Le transistor TIP122 (darlington) peut être remplacé par (entre autres) un BU807, BD303, BD243 ou MJE3055.

 

Sorties "pseudo-séparées"

Il est amusant de donner des appellations qu'on ne rencontre pas partout, cela donne parfois tout son intérêt à un montage... ou alors ça fait fuir tout le monde, car "pseudo" ne veut pas dire "vrai". On ne trompe pas les gens aussi facilement ! Chaque sortie, numérotée Vout1 à Vout6, est reliée sur la sortie principale Vout de +9,5 V (fournie par le régulateur de tension et son transistor associé Q1) en passant par une diode de redressement de type 1N4007, laquelle est directement suivie d'un condensateur de filtrage de taille modeste (100 uF). Ce sont ces petits réseaux diode+condensateur attribués à chaque sortie qui contribuent à leur (pseudo)séparation. 

Les diodes auraient pu être remplacées par des résistances de quelques ohms ou dizaines d'ohms, mais ce n'est pas la solution que j'ai retenue, car pour bien faire il faudrait donner à chaque résistance, une valeur fonction du courant qui la traverse. Avec des diodes, pas de soucis de ce genre. On assiste bien sûr à une chute de tension de quelques 0,5 V à 1 V en fonction du courant les traversant, mais au moins cette chute de tension est prévisible et la dissipation de puissance (échauffement) ne pose pas de problème. 

On retrouvera donc sur chaque sortie Vout1 à Vout6, une tension comprise entre +9 V et +8,5 V, selon le courant consommé sur ladite sortie. Pour disposer d'une tension de sortie plus proche de 9 V dans tous les cas, vous pouvez remplacer les diodes 1N4007 par des diodes Schottky, style SB-1100, 1N5818 ou STTH1R02 (ces diodes coûtent un peu plus cher, à vous de décider si elles sont vraiment nécessaires).

 

Remarque :

Le fait que la tension des sorties individuelles ne soit pas régulée (seule l'est la tension avant distribution par les diodes) ne doit pas vous inquiéter. Quand on utilise des piles, leur tension de sortie chute également en fonction de l'intensité du courant qu'elles débitent, à cause de leur résistance interne qui n'est pas nulle.

    

Schéma 008b

Version similaire à la précédente, mais qui profite d'une modification de la tension de sortie de l'étage principal, qui passe à +10 V.

Pourquoi une tension de sortie régulée à +10 V ? La réponse est liée au commentaire de Jean-François C. qui suit :

Remarque de Jean-François C.

Pour l'alimentation de mes pédales d'effets, j'ai utilisé deux diodes par branche : une dans le sens direct, câblée sur le pôle positif de l'alimentation régulée, l'autre dans le retour de masse. Le condensateur de découplage est câblé entre les deux "sorties" de diodes. Avec cette méthode, pas de ronflette, alors que c'était une catastrophe avec la classique "guirlande" sans aucun découplage.

Merci beaucoup pour ce retour, je n'avais pas du tout pensé à cette façon de faire ! 

Comme on retrouve deux diodes en série avec chaque appareil à alimenter, la chute de tension dans chaque branche de sortie grimpe un peu (entre 0,5 V et 1 V max supplémentaire), ce qui justifie l'augmentation légère de la tension de sortie régulée du bloc d'alimentation principal. Cette modification de tension se fait en changeant la valeur de R1, qui passe de 2,2 kO à 2,7 kO. 

Comme vous disposez de la formule permettant de calculer la tension de sortie (revenir quelques lignes en arrière), vous pouvez modifier cette dernière comme bon vous semble. A savoir : la tension de sortie minimale est de +7 V avec cette configuration de montage du LM723.

   

Remarque :

Là encore, la tension de sortie individuelle réellement envoyée à la pédale d'effet n'est pas stabilisée. Rappelons que cela n'a pas d'importance (quand on utilise des piles, leur tension de sortie chute également en fonction de l'intensité du courant).
Chaque tension individuelle sera comprise entre 8 V et 9 V, ce que toutes les pédales d'effet alimentées sur pile 9 V tolèrent.

   

Prototype

PCB version 008b réalisé en double face.

   

   

   

Mes premiers essais m'ont laissé dubitatif. La tension obtenue en sortie de l'étage de régulation était bien de +10 V, mais la tension disponible sur chaque sortie individuelle n'était que de +0,45 V. Difficile à première vue d'en déceler la cause ! Après investigation, je me suis rendu compte que 6 des 12 diodes 1N4007 étaient câblées à l'envers (D6 à D11) ! Sérigraphie erronée à cause d'un bug du logiciel ARES de Proteus (CAO électronique) que j'utilise pour la saisie de schéma et le routage : la première version de cette alimentation avec 1 diode par sortie (schéma 008) avait été saisie dans une ancienne version de Proteus, alors que l'ajout de la 2è diode (schéma 008b) a été réalisé dans une version récente. Si j'avais procédé à une vérification plus minutieuse avant la fabrication des PCB, j'aurais probablement décelé cette anomalie. La version mise en ligne au 26/12/2021 est bien entendu corrigée. 

Tout fonctionne comme attendu après recâblage correct des 6 diodes malencontreusement inversées. Les mesures réalisées avec des charges résistives de valeur comprise entre 10 ohms et 220 ohms (sur une seule sortie) sont résumées dans le tableau suivant :
 

Résistance de charge	Courant débité	Tension sortie régulateur	Tension sortie individuelle
<aucune>	0 mA	10,01 V	9,45 V
220R	38 mA	10,01 V	8,51 V
100R	84 mA	10,01 V	8,44 V
47R	175 mA	10,00 V	8,36 V
22R	375 mA	10,00 V	8,27 V
10R	816 mA	10,00 V	8,17 V

  

Comme on peut le constater, la variation de la tension de sortie individuelle en fonction du courant débité n'est pas large, puisqu'elle ne dépasse pas 400 mV (8,51 V -> 8,17 V) pour une variation du courant de charge dans un rapport de 20 (38 mA -> 816 mA). Pour l'application envisagée, c'est très bien.
 

Remarques :

• Je n'ai pas prolongé les tests très longtemps avec les résistances de charge 10R à 47R, car elles chauffaient vite et leur refroidissement n'était pas prévu.
• Le transistor Q1 mérite un dissipateur thermique plus gros (de moindre résistance thermique) que celui que j'ai mis sur mon prototype, si la consommation globale excède 500 mA.

 

Circuits imprimés (PCB)

Réalisé en simple face pour la première version (008) et en double face pour la seconde version (008b). 

Dans les deux versions, les connecteurs de sortie d'alimentation (jacks alim J3 à J8) sont directement soudés sur le circuit imprimé, mais cela n'a rien d'obligatoire (on peut utiliser des jacks alim à fixer sur châssis).

 
Jeu des sept différences (peut-être y en a-t-il plus)...

Une zone de cuivre assez large est prévue sous le dissipateur thermique (radiateur) du transistor Q1/TIP122. Ce dissipateur thermique pourra être de dimensions modestes si le courant débité en totalité (toutes sorties additionnées) ne dépasse pas 500 mA. 

Comme dit dans le texte qui précède, le condensateur C1 prend ici la forme de quatre condensateurs dénommés C1A à C1D (j'ai mis quatre condensateurs de 1000 uF / 35 V). Notez la présence du connecteur J2, qui permet de disposer de la tension régulée Vout de +10 V, avant les diodes de sortie. Ce connecteur n'est nullement obligatoire, mais puisqu'il y avait de la place pour le mettre, je ne m'en suis pas privé.

Typons (PCB) aux formats PDF

Historique

26/12/2021
- Ajout photos de mon prototype version 008b.
- Correction erreur sérigraphie PCB version 008b : les diodes D6 à D11 étaient dessinées à l'envers (anode et cathode inversées).
- Ajout surface de cuivre (pour dissipation thermique) sur face supérieure (top) du PCB version 008 (compatibilité simple face maintenue).

28/11/2021
- Ajout dessin de circuit imprimé pour la version 008b.

19/02/2017
- Ajout formule pour calcul tension de sortie (du module principal).
- Correction erreur mineure valeur R1 (1,5 kO au lieu de 2,2 kO) ce qui conduisait à une tension de sortie de 8,7 V au lieu de 9,5 V.

07/06/2015
- Ajout idée/astuce de Jean-François C. d'utiliser deux diodes par branche (par sortie).

29/07/2008
- Première mise à disposition.