Electronique > Réalisations > Alimentations > Alimentation simple 015
Dernière mise à jour : 01/03/2024Caractéristiques principales
Tension : +6,3 V (ou +12,6 V)Courant : 2 A
Régulée : Oui
Présentation
Le régulateur de tension décrit ici permet de disposer d'une tension de chauffage filament (pour tube électronique) de précisément 6,3 V. Il a été conçu pour être relié à la sortie d'un étage de sortie transfo (après redressement et filtrage) délivrant une tension continue comprise entre +9 V et +12 V. La régulation en ligne et en charge est excellente, grâce à l'emploi d'une référence de tension TL431 (genre de diode zener programmable). La tension de sortie est ajustable entre +5,5 V et +7,2 V mais elle peut être rendue fixe.Avertissement
Je sais qu'il existe de nombreuses discussions sur la nécessité de réguler ou non la tension de chauffage filament d'un tube. Notamment concernant la durée de vie du tube, quand ce dernier est alimenté à partir d'un réseau de distribution électrique "criticable" (fortes variations de la tension). Le but de cet article n'est pas d'engager un débat sur le pour ou le contre de la nécessité d'une régulation. Si vous avez envie d'utiliser ce type de régulateur sur l'un de vos montages à tube, libre à vous. Mais si vous jugez qu'un tel accessoire est farfelu et inutile, n'allez pas plus loin, tout simplement ;-)Schéma 015 - avec TL431 et TIP14x
Le schéma qui suit ne montre pas le transfo, ni le pont de diodes (4 x BY255 par exemple) ni le condensateur de filtrage principal (2200 uF par exemple) qui précèdent.
Le transistor Q1 est un transistor de puissance qui est monté en "ballast", autrement dit en amplificateur de courant. On peut indifférement utiliser un TIP140 (Vce max = 60 V), un TIP141 (Vce max = 80 V) ou un TIP142 (Vce max = 100 V). La tension qu'il délivre sur son émetteur est égale à celle qui est appliquée sur sa base, moins le différentiel Vbe (tension entre base et émetteur). Ici, la tension appliquée sur la base du transistor est celle issue de la référence de tension TL431 (régulateur de type shunt). Elle est très stable et peut être ajustée moyennant l'application d'une tension de "programmation" appliquée sur sa broche 1. La valeur de la résistance R1 a été choisie pour que le TL431 soit toujours parcouru par un courant d'au moins 1 mA, que la sortie finale du montage débite 10 mA ou 2 A, et en tenant bien sûr compte du courant absorbé par la base de Q1. C'est la condition minimale pour le bon fonctionnement du TL431.
Remarque : le TIP140/141/142 est capable de débiter un courant de 10 A. Mais à 5 A déjà, la chute de tension Vce est de 4 V. Cela n'est pas compatible avec le souhait d'origine de disposer d'une tension de sortie de +6,3 V avec une tension d'entrée de +9 V. Avec une tension d'entrée de +12 V en revanche, il est possible de pousser le courant de sortie jusqu'à 3 A. Au-delà de 3 A, c'est à vos risques et périls ;-)
Tension de sortie fixée "en dur" à 6,3 V ?
Ce montage est conçu pour délivrer une tension de 6,3 V, et un potentiomètre ajustable (RV1) permet d'obtenir précisément cette tension. On peut toutefois se passer de RV1 et ne compter que sur le pont diviseur R2/R3 pour fixer la tension de sortie. Dans ce cas, RV1 doit être remplacé par un pont (court-circuit) et la valeur de la résistance R3 doit être adaptée. Le datasheet (document technique du fabricant) du TL431 donne la formule suivante pour calculer sa tension de sortie (les références R2 et R3 de la formule qui suit sont celles de mon schéma) :Vout = 2,5 * (1 + (R2 / R3))
(la valeur 2,5 correspond à la tension de référence interne du TL431 qui est de +2,5 V)
Si on fixe (de façon plus ou moins arbitraire) la valeur de R2 à 1,8 kO, alors la valeur de R3 sera ainsi calculée :
Vout = 2,5 * (1 + (R2 / R3))
6,3 = 2,5 * (1 + (1800 / R3))
6,3 / 2,5 = 1 + (1800 / R3)
2,52 = 1 + (1800 / R3)
2,52 - 1 = 1800 / R3
1800 / R3 = 1,52
R3 = 1800 / 1,52 = 1184 ohms
Une valeur approchée de 1200 ohms pour R3 (au lieu des 1184 ohms calculés) donnera une tension de sortie comprise entre 6,2 V et 6,3 V.
Tension de sortie de 12,6 V (6,3 V * 2) ?
Ce montage peut être adapté pour délivrer une tension de 12,6 V, ce qui pourrait faire plaisir à deux enroulements filament câblés en série (consommation en courant moitié moindre qu'avec un câblage en parallèle). Bien entendu dans ce cas, la tension appliquée à l'entrée du régulateur devra être plus élevée, comprise entre +16 V et +18 V. A cause de cette terrible chute de tension Vce causée par le transistor Q1, qui est d'autant plus élevée que le courant demandé est élevé.
Si le courant demandé en sortie n'excède pas 1 A, le transistor de puissance TIP14x peut être remplacé par un régulateur de tension positif de type LM317, voir schéma suivant.
Schéma 015b - avec (ou sans) TL431 et LM317K
Chouette, la résistance R1 à disparu !
Bien entendu, le LM317K (boîtier TO3) ou LM317T (boîtier TO220) peut aussi être utilisé seul, sans l'aide d'un TL431. Mais attention dans ce cas, la valeur des résistances R2 et R3 doit être modifiée, car la tension interne de référence du LM317 (+1,25 V) diffère de celle du TL431 (+2,5 V) !
Tension de sortie 6,3 V
Tension de sortie 12,6 V
Avec un LM317 qui travaille seul (sans TL431) et pour 6,3 V en sortie -> R2 = 180R et R3 = 732R.
Avec un LM317 qui travaille seul (sans TL431) et pour 12,6 V en sortie -> R2 = 220R et R3 = 1980R (1k8 + 180R).
Pourquoi ajouter un TL431 à un régulateur LM317 déjà réputé pour sa stabilité ?
Pour le luxe, mon cher. Certes, la régulation en charge (variation de la tension de sortie du régulateur en fonction du courant débité) est meilleure avec l'ajout du TL431. Mais dans le contexte d'utilisation qui nous concerne, c'est vraiment couper un cheveux en 6,3. Car une fois le tube mis sous tension et après le choc thermique du démarrage (un filament froid possède une résistance plus faible que quand il est chaud) le courant consommé par le filament reste quasi-constant. Disons que c'était là l'occasion de voir que le LM317 pouvait être utilisé un peu différement. On ne sait jamais, cela peut servir pour une autre application...Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
01/03/2024- Correction erreur valeurs données à R2 et R3 dans les schémas 015c (pour Vout = 6,3 V) et 015cb (pour Vout = 12,6 V).
14/08/2016
- Première mise à disposition