Electronique > Réalisations > Alimentations > Alimentation symétrique 013 - Pro
Dernière mise à jour : 11/02/2024Caractéristiques principales
Tension : +/-24
V (à partir d'un +48 V)
Courant : 1,5 A
Régulée : Non régulée, mais
symétrie conservée entre +Vout et -Vout
Présentation
Cette réalisation a été conçue pour délivrer une tension symétrique de +/-24 V à partir d'une source de tension unique de 48 V, avec une capacité maximale en courant de sortie de 1,5 A sur chacun des deux rails positif et négatif.
Le circuit travaille en régime linéaire. Son rendement est de 88% pour un courant de sortie de 2 x 1,5 A (les courants réclamés sur les sorties positive et négative sont toujours de valeurs très proches, d'où ce rendement correct alors qu'on travaille en régime linéaire).
Schéma
Ce symétriseur est basé sur le circuit 004b de la page masse virtuelle, avec des modifications permettant son adaptation aux nouvelles contraintes (notamment tension d'entrée plus élevée).
Du fait de la tension d'alimentation élevée, et malgré la présence des diodes zener D3 et D4, l'amplificateur opérationnel U1 a fait l'objet d'une sélection "fine" et n'est pas du genre classique (ce n'est pas un LM741 ni un LF351 ni un NE5534 ni un CA31x0).
Principe de fonctionnement
L'amplificateur opérationnel ajuste sa tension de sortie en permanence dans le but de conserver l'égalité des tensions appliquées sur ses deux entrées non-inverseuse (+) et inverseuse (-). Pour cela, il fait entrer plus ou moins en conduction le transistor Q1 ou Q2 en fonction du déséquilibre observé entre les rails VoutP et VoutN.
Au repos, sans courant de sortie, la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est égale à celle présente au point commun R1/R2. Les deux transistors Q1 et Q2 conduisent partiellement et on dispose d'un parfait équilibre des tensions de sortie +/-24 V. A noter que dans ce cas de figure, le circuit dissipe une énergie non négligeable et que son rendement est donc excecrable au repos (heureusement, ce cas de figure ne se rencontre pas en pratique, puisque le circuit débite du courant sur les deux rails).
Si le rail positif VoutP débite du courant alors que le rail négatif VoutN n'en débite aucun, le transistor Q2 débite le courant nécessaire pour maintenir l'équilibre des tensions de sortie +/-24 V.
Si le rail négatif VoutN débite du courant alors que le rail positif VoutP n'en débite aucun, c'est au tour du transistor Q1 de se charger de maintenir l'équilibre des tensions de sortie +/-24 V.
Si les deux rails débitent rigoureusement la même valeur (absolue) d'intensité de courant, la situation est similaire à celle dans laquelle on se trouve en absence de courant de sortie : les deux transistors Q1 et Q2 conduisent partiellement un courant identique.
Si les deux rails débitent, mais que les intensités de courant IoutP et IoutN diffèrent en valeurs absolues, les transistors Q1 et Q2 jouent le rôle de "compensateurs" et laissent passer une intensité de courant plus ou moins élevée pour assurer l'équilibre des tensions.
Autre solution préférable ?
Le principe adopté ici permet de garder un montage simple, mais il engendre une perte d'énergie qui est typique des systèmes de régulation linéaire. Deux convertisseurs DC/DC isolés permettraient un meilleur rendement global, mais au détriment d'un résidu alternatif (lié au découpage) sur les sorties qu'il faudrait donc filtrer. Le montage serait plus professionnel, mais aussi plus complexe à réaliser.
Le montage présenté ici à le mérite d'être simple et de ne rien rayonner autour de lui...
Prototype
Réalisé selon implantation des composants visible plus loin.
Premiers
tests réalisés avec une tension moindre que celle destinée au final (24
V au lieu de 48 V) et un basique AOP de type 741.
Charges
résistives de 10 ohms en sorties pour une intensité de courant de 1,2 A
dans chacune. Les résistances chauffent bien (normal, on est à plus de
10 W) et les transistors restent froids. Avec deux charges différentes
(10 ohms et 4,7 ohms) un des deux transistors chauffe plus, ce qui là
encore est normal. Un déséquilbre total des charges (une seule
résistance
connectée en sortie) se traduit par un échauffement nettement supérieur
du
transistor qui tente de rééquilibrer le tout. Toujours normal et dans
la logique des choses.
Deuxième
test réalisé avec une tension
d'entrée de 48 V et avec un AOP autre que le 741. Je serais bien
volontiers allé au-delà de 48 V, mais j'ai été retenu dans mon
élan par la tension de service des condensateurs de mon prototype qui
sont des modèles 50 V en entrée et 25 V en sorties (marge bien sûr
supérieure pour la version finale avec modèles 63 V en entrée et 35 V
en sortie).
Circuit imprimé (PCB)
Réalisé en simple face pour la version initiale (013) et réalisé en double face pour la version révisée (013a).
Version 013 (initiale)
Version 013a (révisée)
Historique
11/02/2024
- Ajout photo prototype version 013a.
04/02/2024
- Ajout version révisée 013a (zone transistors
puissance agrandie, ajout de 2 condensateurs et de 2 LED témoin pour
tensions de sortie).
05/02/2023
- Première mise à disposition.