Electronique > Réalisations > Alimentations > Convertisseur de tension 008
Dernière mise à jour : 17/07/2011Caractéristiques principales
Tension d'entrée : +12 VdcTension de sortie : +30 Vdc
Puissance : quelques mW
Présentation
J'ai réalisé ce convertisseur pour la polarisation de la diode varicap du modulateur de mon émetteur FM 002.
A l'origine, la polarisation de la diode varicap se fait sous 15 V, ce qui ne suffit pas pour couvrir toute la bande FM de 88 MHz à 108 MHz (la plage couverte est comprise entre 10 et 15 MHz, selon réglages). Bien que ce convertisseur de tension ne soit pas absolument indispensable, il offre un petit poil de confort supplémentaire. Il peut être utilisé aussi bien pour le modulateur en mode oscillateur libre (sans PLL), qu'avec la PLL qui nécessite alors une petite modification, décrite à la page Emetteur FM 002 - Améliorations. Bien entendu, ce convertisseur de tension peut aussi se voir confier une autre tâche qui n'a rien à voir avec mon émetteur FM 002.
Schéma
Il existe plusieurs méthodes permettant d'élever la valeur d'un tension continue, j'ai retenu ici la méthode simple oscillateur + redresseur à diodes, vu le peu de courant requis en sortie (un haut rendement n'est pas nécessaire, on ne va donc pas trop se casser la tête). Comme la tension de polarisation de la diode varicap doit être très stable, le convertisseur est suivi d'un régulateur de tension de type LM317, voir mieux LM117, "programmé" (par deux résistances externes) pour délivrer une tension vosine de 30 V, la valeur exacte n'est pas très critique.
Oscillateur
Pas grand chose à dire, l'oscillateur est construit autour de deux portes logiques inverseuses de type CD4049 (U1:A et U1:B), suivies des quatre portes restantes dans le boitier (U1:C à U1:F) faisant office de "tampon" amplificateur de courant. La fréquence de fonctionnement de cet oscillateur est déterminé par les valeurs des composants R1, R2 et C1, elle est ici voisine de 100 KHz.Remarque : attention aux broches d'alim du CD4049, qui ne sont pas "conventionnelles", la borne + (VDD) correspond à la patte 1 du CI.
Elevateur de tension
On retrouve ainsi au point A un signal rectangulaire de quelques KHz apte à attaquer le transistor Q1, dont la charge collecteur n'est pas une résistance mais une self moulée de valeur comprise entre 10 mH et 100 mH (pas besoin de la construire, on la trouve toute faite, avec un aspect physique proche de celui d'une classique résistance). Cette self, qui se trouve alternativement mise au potentiel de l'alimentation de 12 V et coupée au rythme des impulsions du signal rectangulaire présent au point A, produit une tension de valeur élevée (au point TP1) à chaque fois que le transistor se bloque (tension de base nulle), et une tension faible (toujours au point TP1) quand le transistor est saturé. On dispose donc au point TP1 d'un signal plus ou moins rectangulaire de même fréquence que le signal au point A, mais avec une amplitude qui peut atteindre plusieurs dizaines de volts. Les diodes D1 et D2, associées aux condensateurs C2 et C3 se chargent de redresser et de filtrer ce signal, de sorte que l'on dispose au point TP2 d'une tension continue dont la valeur élevée correspond à ce qui est souhaité ici.Régulateur de tension
La tension souhaitée en sortie finale étant de 30 V, et le régulateur de tension nécessitant une tension d'entrée de 3 V au-dessus, il nous faut une tension d'au moins 33 V au point TP2, et nous avons largement ça. A tel point que la tension en cet endroit peut même être trop élevée pour la bonne santée du régulateur de tension. On pourrait certes utiliser un régulateur haute tension de type TL783 à la place du LM317 (ou encore un LM317H, version haute tension d'entrée), mais je souhaitais utiliser la version "miniature" LM317L en boitier plastique TO92 du régulateur LM317, qui ne supporte pas plus de 37 V en entrée. J'ai donc placé une diode zener de 36 V en parallèle sur l'entrée du régulateur, en vue de sa protection. L'absence de résistance de limitation de courant en amont de la diode zener ne doit pas vous inquiéter, l'impédance de la source de "haute tension" qui précède étant élevée, elle joue automatiquement le rôle de limitation de courant.Prototype
Au début, je me suis dit que j'allais avoir du mal à obtenir quelques dizaines de volts en sortie du convertisseur, et je ne me faisais pas trop d'illusions, j'allais sans doute devoir passer par quelques tatonnements, notamment pour la self dont je n'avais pas trop idée de la valeur "idéale". J'ai donc commencé par réaliser l'oscillateur et la partie élevateur de tension avec une self moulée de 10 mH, puis ai mis sous tension le montage, avec une tension d'alim de 5 V pour commencer. Je branche mon multimètre en sortie et mesure... 81 V !
En toute franchise, je ne m'y attendais pas ! J'avais pris des condos de tension de service 63 V en me disant que c'était bien suffisant, pffff... En réduisant la tension d'alim à 3,0 V, j'avais encore 78 V en sortie ! Bon, d'accord, les mesures sont réalisées hors charge, et avec la même tension d'alim de 3 V, la tension de sortie chute à 18 V avec une charge de 100 KOhms (28 V avec alim 5 V). Comme il me semblait que j'étais sur la bonne voie, j'ai continué. J'ai ajouté le régulateur de tension LM317 et là... 20 V en sortie :-(
Je m'en doutais, ça semblait trop beau. Bref, il me fallait continuer, et j'ai continué, en changeant la self de 10 mH par une de 1 mH.
Ce simple échange de self... a donné ce que je voulais : 60 V à l'entrée du régulateur, et ma tension proche de 30 V en sortie, comme attendu. Bon, je n'ai pas laissé longtemps comme ça, car j'avais omis la diode zener et le régulateur classique LM317 n'allait sans doute pas longtemps aimer ce traitement de choc (il a tout de même tenu le temps de faire la mesure). Vous noterez ma façon cavalière d'aborder les tests, je fais comme ça car je ne suis pas très à l'aise avec les formules mathématiques. Si ça pète, ça pète, on en tire aussi profit.
Circuit imprimé
Réalisé en simple face.
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi