Tension : +1.3 V à +28 V
Courant : 3 A (ou 5 A)
Régulée : Oui
Présentation
Cette alimentation est une alimentation ajustable, ce qui signifie que
vous pouvez régler la tension de sortie à la valeur
désirée, dans une
plage comprise entre 1,3V et 28V. Le courant de sortie maximal est de
3A, qui correspond au courant maximal que peut fournir le
régulateur de
tension intégré utilisé ici. Moyennant le
remplacement de ce régulateur par
un modèle plus costaud, il est possible de porter le
courant de
sortie à un maximum de 5A.
Le schéma
Le schéma suivant représente l'alimentation dans sa
presque totalité,
seul le transformateur n'est pas montré (on le verra plus loin).
Le coeur du montage est un régulateur de tension
intégré de type
LM350, qui est une version gonflée du LM317, régulateur
de tension
intégré un peu plus commun car utilisé plus
souvent dans les alimentations régulées. Le LM350
autorise un courant de sortie maximal de 3A alors que le LM338 autorise
un courant de sortie maximal de 5A. La différence de prix entre
les
deux est tellement minime (inexistante chez certains revendeurs) que je
vous conseille d'utiliser le LM338.
Abaissement de la tension
secteur,
redressement et filtrage
Nous
somme ici en présence d'une alimentation secteur de type
linéaire et
non à découpage, l'abaissement de la tension secteur se
fait grâce à un
transformateur de type 230V / 24V.
Vous pouvez opter pour un modèle à
deux enroulements secondaires, à un seul enroulement secondaire
avec
prise intermédiaire (cas du schéma
présenté), ou à un seul enroulement secondaire
sans prise
intermédiaire. Selon le modèle de transformateur choisi,
vous devrez
adopter le cablage qui va bien, selon les indications données
à la page
Alimentations
secteur.
Le
redressement des deux alternances de la tension alternative issue du ou
des secondaires du transformateur est assuré par deux ou quatre
diodes
de redressement. Sur le schéma proposé, il est fait usage
de deux
diodes puisque le transfo utilisé ici est de type secondaire
simple
avec prise intermédiaire. Les deux diodes sont contenues
dans un
même boitier de type TO220 que l'on peut monter sur un radiateur.
Le
filtrage est confié à un gros condensateur chimique de 68
mF (68 mF = 68 milli-Farads, soit 68000 uF)
/ 63V. Pour des questions d'encombrement et pour une résistance
interne
dynamique plus faible, vous pouvez aussi utiliser trois ou quatre
condensateurs de 2200 uF / 63V chacun, montés en
parallèle.
Courant maximal et
Puissance
dissipée maximale
Il
faut être prudent quand on parle de courant maximal, surtout pour
une
alimentation réglable. C'est la première des deux valeurs
(puissance dissipée ou
courant) qui atteint son maximum qu'il faut prendre en compte. La
puissance dissipée en chaleur par le régulateur
intégré,
correspond au produit de la différence de tension qui
règne entre son
entrée et sa sortie, par le courant qui le traverse. La tension
présente à l'entrée du régulateur est
ici fixe et voisine de 32V.
Si la tension de sortie est réglée à 18V, la
différence de tension entre
entrée et sortie du régulateur est alors de 14V (32V -
18V). Si le
courant demandé en sortie est de 100mA, la dissipation de
puissance du
régulateur est de 1,4W (14V x 0,1A). Cette dissipation de
puissance est tout à fait gérable avec un radiateur
de dimensions modestes. Si maintenant la tension de sortie est
réglée à 2V, la différence de tension entre
entrée et sortie du
régulateur est alors de 30V (32V - 2V). Si le courant
demandé en sortie
est de 3A, la dissipation de puissance du régulateur est
théoriquement
de 90W (30V x 3A). Cette valeur de dissipation est énorme, et il
faudrait un sacré radiateur pour en venir à bout si on ne
veut pas que
le régulateur se bloque par protection contre surchauffe au bout
de
quelques secondes. En réalité, le régulateur LM350
est doté d'une
protection thermique, qui empêche l'utilisation du
régulateur sous son
courant max de 3A avec une telle différence de tension entre
entrée et
sortie. Sa puissance dissipée maximale est de 25W. Il s'agit
donc là
d'une limitation : cette alimentation ne
peut pas
fournir 3A avec une tension de sortie de 2V, mais elle peut pournir 3A
avec une tension de sortie de 24V. Voici un petit tableau qui
récapitule la situation pour les LM350 et LM338.
Tension
de sortie
Courant
max avec LM350
(Puissance dissipée < 25W)
Courant
max avec LM338 (Puissance
dissipée < 25W)
2V
1A
1A
5V
1,5A
1,8A
9V
2A
3A
12V
2,8A
3,5A
15V
3A
4,5A
18V
3A
5A
24V
3A
5A
28V
3A
5A
Comment augmenter le
courant
disponible en sortie pour les tensions les plus faibles ?
En
diminuant la tension à l'entrée du régulateur,
pour diminuer la
différence de tension entre son entrée et sa sortie, tout
simplement !
Oui, mais comment faire ? Une solution consiste à utiliser un
transformateur non pas de 2 x 24V, mais de 2 x 12V, et ne
mettre
en service que la moitié du secondaire pour les tensions
faibles,
ou la totalité du secondaire en service pour les tensions plus
élevées.
Voici un schéma montrant cette façon de faire :
L'interrupteur
SW1, qui permet de mettre hors ou en service le deuxième
enroulement du
transformateur, doit être un modèle capable de supporter
10A en
continu. En position basse, on dispose d'une tension alternative de 12V
efficace, alors qu'en position haute on dispose d'une tension
alternative de 24V efficace. De préférence, ne pas
manipuler cet
interrupteur en charge,
c'est à dire quand un montage est relié à la
sortie de l'alimentation.
Si vous décidez de suivre cette philosophie de montage avec
interrupteur, prenez l'habitude de le placer en position basse avant de
mettre l'alimentation en route. Cela permet de limiter l'appel de
courant dans les diodes de redressement et dans le condensateur de
filtrage principal, ce qui ne peut que leur faire du bien. Notez que
les deux diodes d'origine ont été remplacées par
un pont de quatre
diodes, puisque l'on a affaire maintenant à un transformateur
avec
secondaire unique (tout du moins vu des diodes), et que le cablage des
connecteurs assurant la liaison entre secondaire transfo et diodes
n'est plus le même.
Voyant de contrôle
Il
n'est pas facile de mettre une simple led avec sa résistance
série de
limitation de courant pour visualiser la présence d'une
tension en
sortie. La valeur de la résistance de limitation de courant doit
en
effet être calculée en fonction de la tension
d'alimentation
qui dans le cas présent, est variable. Mettre une led avant
le
régulateur de tension ? Oui, pourquoi pas. Mais dans ce cas, on
ne
visualisera pas un problème éventuel en sortie en cas de
surchauffe ou
de court-circuit. La solution ? Un générateur de courant
constant
réalisé avec un transistor
à effet de champs (FET) dont les broches Gate et Source sont
reliées
ensemble. La led s'allume moins en dessous de 5V, mais on fera avec.
Cette solution est discutée sur la page Alimentation
d'une led.
Brochage des composants de puissance
Les régulateurs LM350 et LM338 ont un brochage identique, le
remplacement de l'un par l'autre ne pose donc aucun
problème.
Pour les diodes de puissance 30CTH02 : la borne centrale CC
(broche 2 du boitier TO220) représente le point commun des
deux diodes (cathodes communes). A1 correspond à l'anode de la
première diode, et A2 correspond à l'anode de la seconde
diode.
Précautions à prendre
Le courant
que peut
débiter cette alimentation n'est pas négligeable, surtout
si vous optez pour la version 5A. Il est
donc primordial que toutes les liaisons électriques soient
d'excellente qualité et de forte section. Gros cable de rigueur
donc, et soudure en quantité sur le circuit imprimé si
vous décidez d'en faire un. Une mauvaise soudure causera des
problèmes très rapidement, alors soyez très
soigneux.
