Electronique > Réalisations > Alimentations > Alimentation simple 010
Dernière mise à jour : 05/04/2010Caractéristiques principales
Tension : -5 V à -18 V (tension fixe mais que l'on peut choisir)Courant : 3 A
Régulée : Oui
Présentation
Cette alimentation secteur permet de délivrer une tension négative de quelques volts sous un courant maximal de 3 A. Dans certaines situations, une alimentation positive peut être montée à l'envers pour disposer d'une tension négative, mais cela impose un montage en "flottant" où on est libre en entrée comme en sortie pour ce qui est de la référence (masse). Quand on souhaite utiliser une source de tension négative non régulée déjà disponible, on est obligé de recourrir à un réglateur linéaire de tension négatif ou à un régulateur à découpage monté en inverseur de tension. Avec le schéma décrit ici, on entre une tension négative non régulée par rapport à la masse, et on récupère une tension négative régulée par rapport à la masse. Il est fait usage d'un régulateur de tension négatif ajustable linéaire (pas à découpage) de type LM333, et la valeur de la tension de sortie régulée dépend de la valeur d'un seule résistance.Schéma
Le schéma représente la section redressement et régulation, le transformateur abaisseur de tension n'y est pas représenté.
Remarque générale
Attention à la polarité des divers composants qui ont un sens de branchement, tels que pont de diodes, diodes simple et condensateurs. On a plus l'habitude de voir des alims simples positives, et ici tout est inversé. N'oubliez pas que là, c'est le pôle le plus positif qui est à la masse.Abaissement de la tension secteur
L'abaissement de la tension 230 V du secteur est assurée par le transformateur TR1 que l'on ne voit pas sur le schéma, et dont le secondaire (unique) est raccordé aux deux points AC1 et AC2 au travers du connecteur J1 et du fusible FU1. La tension de ce secondaire dépend de la tension de sortie régulée désirée, elle devra être par exemple de 12 Vac pour une tension de sortie régulée de -12 Vdc (voir tableau un peu plus loin pour d'autres valeurs de tension de sortie). La puissance du transformateur dépend de sa tension de sortie, dans tous les cas il doit pouvoir débiter un courant de 3 A au moins. Si par exemple vous désirez une tension de sortie régulée de -5 V, le transformateur devra être un modèle 230 V / 9 V / 3 A, donc au moins 30 VA.Redressement
Le redressement de la tension alternative, délivrée par le secondaire du transformateur, est assuré par le pont de diodes BR1. Ce pont de diode ne peut pas être constitué de diodes classiques de type 1N4007, à cause du courant direct max limité que ces dernières supportent en régime permanent (1 A max). Utiliser des diodes de type BYW29-200, BYW80-200 ou toute autre diode capable de supporter un courant direct de 5 A au minimum. Vous pouvez aussi opter pour un pont de diode moulé (composant à quatre pattes qui intègre les quatre diodes, voir photos ci-après), de type B80C5000, B250C5000 ou tout autre pont capable là aussi de supporter 5 A au minimum.
Il est important de savoir en effet qu'au moment de la mise sous tension, les diodes sont parcourues par une pointe de courant importante, liée au fait que les condensateurs de filtrage principaux sont à ce moment déchargés et constituent donc pendant un bref instant, un magnifique court-circuit. Si je n'insiste pas sur le fait que de simples diodes 5 A risquent d'être "limites", c'est tout simplement parce que ces dernières sont capables de supporter des pointes de courant largement supérieures au courant nominal, tant que ces pointes de courant sont très brêves et pas trop fréquentes.
Filtrage principal
Le condensateur chimique (électrolytique) C1 assure le filtrage de la tension redressée.
Sa valeur est calculée en fonction du courant de sortie maximal désiré, on utilise habituellement une valeur de 1000 uF à 2200 uF par tranche de 1 A. Ici la valeur de C1 est fixée à 6800 uF.
Régulation
Elle est donc confiée à un régulateur de tension intégré de type LM333, qui doit impérativement être monté sur un dissipateur thermique (voir page radiateur - calculs pour connaitre le type de dissipateur à adopter). Un dissipateur comme celui que l'on voit sur la photo suivante est parfaitement adapté, à condition qu'il ne soit pas enfermé dans un coffret sans trous d'aération.
La valeur de la tension de sortie est déterminée par la valeur des deux résistances R1 et R2, selon la forumle suivante :
-Vout = -1,25 * (1 + R2 / R1) + (-Iadj * R2)
Le terme (-Iadj * R2) peut être négligé si vous n'êtes pas à 100 mV près au niveau précision de la tension de sortie. Sinon vous devez en tenir compte. Le courant Iadj correspond au courant circulant dans la broche Adjust, et son ordre de grandeur est de 100 uA (0,1 mA). En fait il varie selon la valeur donnée à R2, environ 70 uA si R2 = 100 ohms, et environ 170 uA si R2 = 2 kO. Le datasheet (document constructeur) du fabricant National précise que ce courant ne dépasse pas 100 uA, mais je n'en suis pas certain à 100%. Ceci dit ce n'est pas vraiment critique.
Le tableau qui suit indique les valeurs théoriques de R2 pour plusieurs valeurs de la tension de sortie -Vout.
| Tension
de sortie désirée (-Vout) |
Tension secondaire du transfo. TR1 |
R1 (1% ou 5%) |
R2 (1% ou 5%) |
| -1.25 V | 6 V | Pas de résistance | 0 (court-circuit) |
| -1.5 V | 6 V | 120 | 24 (27 ou 22 + 2.2) |
| -3.0 V | 6 V | 120 | 174 (150 + 22) |
| -3.3 V | 6 V | 120 | 200 (180 + 22) |
| -4.5 V | 6 V | 120 | 316 (270 + 47) |
| -5.0 V | 9 V | 120 | 365 (330 + 33) |
| -6.0 V | 9 V | 120 | 464 (470) |
| -7.2 V | 9 V | 120 | 576 (560 + 15) |
| -9.0 V | 12 V | 120 | 750 (680 + 68) |
| -12.0 V |
12 V | 120 | 1k05 (1000 + 47) |
| -13.5 V |
15 V | 120 | 1k18 (1000 + 180) |
| -13.75 V |
15 V | 120 | 1210 (1000 + 220) |
| -15.0 V |
15 V | 120 | 1330 (1000 + 330) |
| -18.0 V | 18 V | 120 | 1650 (1500 + 150) |
Les valeurs données entre parenthèses pour R2 sont les valeurs normalisées courantes (faciles à trouver).
Diode de protection finale
La diode D3 / MR751 est une diode de redressement rapide 6 A / 100 V. Elle peut être remplacée par une autre diode de caractéristiques similaires, et elle peut être éventuellement supprimée. Son rôle est d'absorber toute tension inverse (et donc positive) qui pourrait être créée par l'appareil alimenté et qui pourrait revenir vers l'alimentation.Brochage du régulateur
Le LM333 est en boitier TO3, le brochage est indiqué ci-après.
Attention, les connexions ci-avant sont montrées vues de dessous !
Si on fait une correspondance entre les numéros de broches spécifiées dans le schéma et les noms donnés sur ce dessin, on peut écrire que :
- Borne 1 = ADJ = Adjust = entrée de programmation de la tension de sortie
- Borne 2 = VI = Vin = tension d'entrée (non régulée)
- Borne 3 = VO = Vout = tension de sortie (régulée)