Dernière mise à jour :
07/11/2010
Caractéristiques principales
Tension :
+/-16,5 V
Courant :
4 A
Régulée :
Oui
Présentation
Cette réalisation a été conçue sur demande, et je ne l'ai pas testée
personnellement
(en fait j'ai déjà testé la branche positive mais
pas la branche négative, la mise en gras sert donc
d'avertissement).
Elle s'appuie sur de traditionnels régulateurs de tension
intégrés de type LM317 et LM337, associés à
des transistors de puissance BDX53 et BDX54 qui permettent de
débiter en sortie
un courant plus important que celui permis par les régulateurs de
tension seuls. Si vos besoins en courant se limitent à un ampère au
maximum, je vous suggère de vous tourner vers
l'alimentation proposée en page Alimentation
symétrique 001.
Une
variation de cette alimentation "de base" a vu le jour pour la remise
en service d'une console de mixage (demande pro), le résultat en est l'alimentation symétrique 010bc dans laquelle a été ajoutée une protection contre les surintensités de courant.
Schéma
Le schéma qui suit représente l'alimentation dans sa
totalité.
Abaissement tension
Effectué par le transformateur TR1. Ce dernier doit produire une
tension secondaire le plus proche possible de ce qui est
nécessaire. Si cette alimentation est utilisée pour le
besoin précisé, à savoir débitant un
courant de sortie de 3,5 A sur les deux branches positive et
négative, il est important de tenir compte des pertes, et le
moindre volt "en trop" en entrée occasionne une dissipation de
puissance supplémentaire de 3,5 W ! Dans le cas présent,
il faudrait pour bien faire, disposer d'un transformateur
délivrant deux tensions de 17 V. Comme cela ne court pas les
rues, on choisi un transfo délivrant 2 x 18 V avec un
débit maximal de courant de 4 A ou 5 A (modèle conseillé 90 VA, minimum
75 VA). Si votre transfo de 18 V
délivre une tension plus élevée (à cause du
transfo lui-même ou de la tension secteur qui est plus
élevée chez vous), vous pouvez à la limite
envisager le retrait de quelques spires des secondaires du transfo.
Attention, c'est rarement difficile à enlever, mais c'est plus
dur à remettre après...
Redressement et filtrage
La conversion de la tension alternative présente en sortie
secondaire du transformateur en une tension redressée (pas
encore continue car pas encore filtrée) est assurée par
le pont de diodes D1 à D4. Ces diodes peuvent être des
diodes de redressement quelconque du moment qu'elles soient en mesure
de supporter un courant permanent de 10 A et des pointes de courant de
100 A. Vous pouvez utiliser quatre diodes séparées ou un
pont de diodes moulé. Les condensateurs de filtrages qui suivent
(C1 et C4) ont en effet une forte valeur, et comme vous le savez
peut-être déjà, un condensateur
déchargé (alimentation éteinte depuis un moment)
se comporte comme un court-circuit. Dans le cas qui nous concerne, le
courant de pointe au démarrage (durée quelques ms)
pourrait être de 80 A environ, mais il est en fait limité
dans la pratique par la capacité réelle en courant de
sortie du transformateur. Une limitation forcée (diminution) de
ce courant d'appel pourrait être opérée en ajoutant
une résistance de valeur faible (entre 0,1 ohm et 1 ohm) entre
la sortie du pont de diodes et le condensateur de filtrage. Ce n'est
pas fait ici car on considère que les diodes choisies tiennent
bien le coup. La forte valeur donnée aux condensateurs de
filtrage C1 et C4 est justifiée par les courants de sortie
prévus (3,5 A) et par le souhait de conserver une ondulation
résiduelle (tension alternative parasite) faible sur les
tensions de sortie. Dans la pratique, C1 et C4 pourront être
composés de plusieurs condensateurs de plus faible valeur, par
exemple 5 condensateurs de 2200 uF ou 2 condensateurs de 4700 uF (vu la
tolérance des condensateurs chimiques de forte valeur, il serait
ridicule de chercher à obtenir une combinaison qui donne pile
10000 uF).
Régulation de tension
Elle est assurée le plus simplement du monde par ces merveilleux
composants à trois pattes que sont les LM317 (pour la
régulation positive) et LM337 (pour la régulation
négative). Les tensions de sorties dépendent de la valeur
donnée aux résistances R2 et R3 pour la partie positive
et de la valeur donnée aux résistances R6 et R7 pour la
partie négative, et répondent aux formules simples
suivantes :
+Vout (tension de sortie positive) = 1,25 * (1 + (R3 / R2))
-Vout (tension de sortie négative) = 1,25 * (1 + (R7 / R6))
Cette alimentation a été conçue pour
délivrer des tensions symétriques de +/-16,5 V, mais il
va (presque) de soi que l'on peut choisir d'autres valeurs de tension.
Il suffit de modifier le rapport des valeurs des résistances
R3/R2 et R7/R6. Pas besoin de faire vous-même les calculs, ils
sont déjà faits et dispos à la
page
Alimentation
simple 003.
Mauvais point pour moi, je ne vous ai pas invité à le
faire vous-même, ni à vérifier mes propres
résultats...
Deux remarques :
- Si vous souhaitez une tension de sortie de 5 V, ne gardez pas un
transfo de 18 V en entrée...
- Si vous souhaitez disposer de tensions de sortie parfaitement
ajustées, remplacez R3 et R7 par une résistance
câblée en série avec un potentiomètre
ajustable (par exemple 1 kO fixe + 1 kO ajustable). Le
potentiomètre ajustable doit impérativement être de
très bonne qualité (mais pas forcement multitours), de
préférence de type cermet.
Fourniture en courant
Comme les petits bouts à trois pattes (régulateurs de
tension) sont limités en courant de sortie à 1,5 A, des
transistors de puissance sont ajoutés pour fournir le
supplément. Le principe de fonctionnement de ce circuit "coup de
pouce" est fort simple à comprendre. On met en parallèle
sur le régulateur de chaque branche, un transistor qui n'est
là que pour apporter du courant (il ne joue aucun rôle
dans la régulation de la tension de sortie). Ce transistor ne
conduit que si la tension entre sa base et son émetteur est
suffisante, cette tension devant être de quelques dizièmes
de volts. Et que trouve-t-on précisement entre base et
émetteur de ces transistors ? Une résistance de faible
valeur (10 ohms) qui est parcourue par le courant sortant (et donc
aussi entrant) du régulateur de tension. Avec une valeur de
résistance de 10 ohms, il suffit d'un courant de quelque 70 mA
pour faire conduire le transistor, car :
U = RI
U = 10 * 0,07 = 0,7 V
Cela implique deux choses
:
- le courant minimal requis en sortie est de 70 mA pour que le
transistor commence à conduire
- le courant fourni par le régulateur lui-même sera
toujours inférieur à 100 mA, tout le reste du courant
demandé passe par le transistor.
Indication visuelle de la présence des tensions de sortie
C'est sans doute le morceau le plus difficile de cette
réalisation. On utilise en effet deux leds, chacune avec une
résistance série, et ces leds s'allument quand la tension
de sortie est bien là. Oui, j'admet une certaine rudesse dans
mes propos. Pourquoi donc des résistances en série avec
les leds ? Allez,
une
petite piste...
Plus sérieusement, ces leds jouent un rôle autre que celui
d'émettre de la lumière : celui de consommer un courant
minimal quand rien d'autre n'est branché en sortie d'alim (ce
qui peut arriver). En procédant ainsi, on garantit un
fonctionnement correct des régulateurs en toute circonstance.
Circuit imprimé
Non réalisé.
Historique
07/11/2010
-
Correction erreur formules pour calcul des tensions de sortie des LM317
et LM337.
Il était noté :
+Vout (tension de sortie positive) = 1,25 * (1 + (
R2
/ R3))
-Vout (tension de sortie négative) = 1,25 * (1 + (
R6
/ R7))
Les bonnes formules sont les suivantes :
+Vout (tension de sortie positive) = 1,25 * (1 + (
R3 / R2))
-Vout (tension de sortie négative) = 1,25 * (1 + (
R7 / R6))
Merci à Adnen de m'avoir signalé cette coquille.