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Electronique > Réalisations > Alimentations > Alimentation simple 002

Dernière mise à jour : 19/04/2007

Caractéristiques principales

Tension : +12 V à +15 V
Courant : 5 A (ou 3A, voir texte)
Régulée : Oui

Présentation

Cette alimentation secteur permet d'alimenter de gros consommateurs d'énergie (amplificateur BF pour autoradio, CB, etc). Elle est construite autour d'un régulateur de tension intégré de type LM338 et est capable de délivrer une tension comprise entre 12V et 15V (13,8V par exemple). L'intensité maximale qu'elle est capable de délivrer est de 5A.

Le schéma

Le schéma représente la totalité de l'alimentation, et repose sur l'emploi de composants courants, à part peut être pour le régulateur de tension choisi ici, un LM338, qui est moins utilisé et moins courant que le LM317. Ce schéma est quasiment identique au schéma de l'alimentation simple 003, la différence principale résidant dans le courant de sortie disponible. L'emploi d'un régulateur intégré de type LM350 (3A) en remplacement du LM338 (5A) peut se justifier si vos besoins en courant de sortie n'excèdent pas 3A. Notez cependant que le LM338 et le LM350 sont vendus à un prix quasi-identique (quand ce n'est pas identique), alors autant opter directement pour le LM338 si vous n'avez aucun des deux sous la main, et que vous devez le commander !

Alim 12V / 5A

Puissance
 Avant de commencer la description de ce montage, il est utile de préciser deux trois petites choses concernant la puissance que vous pourez tirer de cette alimentation régulée. Le type de régulateur utilisé permet en théorie de fournir un courant maximum de 5A (avec le LM338). Sous un tel courant, le régulateur peut chauffer beaucoup, et se mettre en protection thermique s'il chauffe trop (il se coupe tout seul pour se protéger lui-même, et se débloque quand sa température est redevenue correcte). L'échauffement du régulateur dépend de deux facteur : la différence de potentiel entre son entrée et sa sortie, et le courant qui le traverse (qui est celui que va demander la charge). Si la différence de potentiel est importante, vous ne pourrez pas faire sortir beaucoup de courant au régulateur. En même temps, le régulateur doit avoir sur son entrée une tension d'au moins 3 Volts supérieure à la tension de sortie (pour 12V en sortie régulée, la tension d'entrée doit être d'au moins 15V). Sachant que le régulateur accèpte une tension aussi élevée que 35V en entrée, il vous faudra trouver ce qui reste raisonable entre ces deux limites, en fonction du courant désiré en sortie. Pour résumer, évitez d'utiliser une tension d'entrée trop élevée si vous comptez vraiment faire débiter 5A à l'alim. Afin de pouvoir faire travailler le régulateur dans la plage de puissance pour laquelle il est annoncé, il est impératif de prévoir un radiateur de refroidissement suffisement dimensionné.

Très important !
Un courant de 5A n'est pas négligeable du tout ! Toutes les liaisons par lesquelle transitera ce courant, devront être correctement dimensionnées : piste de CI assez large et recouvertes d'une bonne couche additionnelle de soudure, et fils électriques de forte section (2,5 mm2 voir 4 mm2).

Choix de la tension de sortie
La tension de sortie est déterminée par la valeur des deux résistances R1 et R2. Il serait possible d'utiliser un potentiomètre ajustable pour régler finement la tension de sortie, mais je vous conseille ici de conserver deux résistances fixes, car quand on fait appel à des courants importants, un potentiomètre deffectueux peut causer des dégats vraiment embêtant.

Tension de sortie Vs désirée
Vs = 1,25 x (1 + (R2/R1))
 Valeur à donner à R1
(résistance 1% ou 5%)
 Valeur à donner à R2
(résistance 1% ou 5%)
12V
 220
 1892 (1800 + 91)
13,5V
 220
 2156 (1800 + 360 ou 2000 + 150)
13,75V
 220
 2200
14V
 220
 2244 (2200 + 47)
15V
 220
 2420 (2200 + 220)

Abaissement de la tension secteur
Rien de bien sorcier, l'abaissement de la tension 230V du secteur est assurée par le transformateur TR1, dont la tension de secondaire dépendra de la tension de sortie désirée. Pour une tension de sortie de 12V, choisissez un transfo de secondaire 12V. Pour une tension de sortie comprise entre 12,5V et 15V, choisissez une transfo de secondaire 15V. Dans tous les cas, le transfo devra être un modèle de puissance 75VA au minimum, afin de tenir compte des pertes en charge et éviter un échauffement excessif.

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 (1A max). Utiliser des diodes de type BYW29-200, BYW80-200 ou toute autre diode capable de supporter un courant direct de 5A 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 5A au minimum. Pour ma part, je préfère utiliser un pont de diode de 10A tel que celui présenté sur la photo ci-après (au centre), qui apporte une bonne marge de sécurité.

Diodes puissance 6A et 8A Pont diode 10A Pont diode 25A

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 5A 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 (on ne considère pas comme "trop fréquente" une mise sous tension une fois par jour).

Filtrage principal
Les condensateurs chimiques (électrolytiques) C1 et C2 assurent le filtrage de la tension redressée, afin d'obtenir une tension qui ressemble plus à du continu qu'à de l'alternatif.

Condos 6800 uF / 25V

Leur valeur dépend du courant de sortie maximal, on utilise habituellement une valeur de 1000 uF à 2200 uF par tranche de 1A. Ici les valeurs de C1 et C2 s'additionnent (puisque ces condensateurs sont en parallèle), nous avons un condensateur équivalent de 2 x 6800 uF, soit 13600 uF. Le choix ici fait de 2200 uF / ampère est lié à la volonté de pouvoir répondre à des appels de courant importants et répétitifs, tout en garantissant un très faible variation de tension en sortie. Si pour votre application, le courant demandé est constant ou ne varie pas trop, vous pouvez sans problème ne mettre qu'un seul condensateur de 6800 uF.

Régulation
Elle est donc confiée à un régulateur de tension intégré de type LM338 (ou LM350 pour 3A max en sortie).

LM338 sur son radiateur

Le condensateur C5 placé entre la sortie du régulateur et la masse n'est pas obligatoire, mais il est plus que conseillé de le mettre pour éviter tout risque d'oscillation parasite du régulateur. Il en est de même du condensateur C4 placé entre la borne d'ajustage du régulateur et la masse, et qui permet d'améliorer la réjection de l'ondulation résiduelle alternative en sortie. Ces deux condensateurs devront être placés le plus près possible du régulateur lui-même.

Voyant de contrôle
Le contrôle de la présence de tension en sortie est assuré par la led (D3) mise en série avec la résistance R3 qui permet de limiter le courant qui la traverse. La valeur de cette résistance dépend de la tension de sortie. La majorité des leds classiques (j'exclue les leds haute luminosité et les leds très basse consommation) ont besoin pour s'allumer correctement, d'être parcourue par un courant compris entre 10 mA et 20 mA, et présentent une chute de tension de l'ordre de 2V (leds rouges) à 3V (leds jaunes ou vertes). La valeur de 1K adoptée ici occasionne la circulation d'un courant de l'ordre de 10 mA dans la led pour une tension de sortie de 12V, ce qui est suffisant pour un voyant de contrôle de présence tension. Pour de plus amples informations concernant la valeur à adopter pour une tension de sortie autre que 12V, merci de vous reporter à la page Alimentation d'une LED sur laquelle vous trouverez plus d'informations générales.

Brochage du régulateur

Les brochages ci-dessous se rapportent au LM338, mais il s'agit du même brochage pour le LM350. Ces composants existent en deux boitiers différents : boitier TO3 (LM338K, c'est celui que vous devez choisir ici), et boitier TO220 (LM338T).

LM338 

Besoin de plus de courant ?
Allez donc regarder du côté du LM396, qui permet de débiter rien moins que 10A à lui tout seul...

Circuit imprimé

Je n'ai pas réalisé de circuit imprimé pour cette réalisation, et ai monté tous les composants en l'air, cablés fil à fil. Le pont de diodes étant fixé sur un radiateur, tout comme le LM338, il faut dire qu'il ne restait plus grand chose à mettre sur un circuit. Le résultat ne fait pas très professionnel, mais ça fonctionne et c'est le principal.