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Dernière mise à jour : 05/02/2012Présentation
Les montages qui suivent permettent de fournir une alimentation phantom (tension positive de +48V) à partir du secteur 230 V ou à partir d'une tension alternative ou continue de valeur plus faible. Cette tension de +48 V peut servir pour alimenter un microphone electrostatique. Si vous êtes très exigeant, les schémas présentés ici risquent un peu de vous laisser dubitatif. Il existe d'autres montages (source secteur 230 V) promettant de meilleurs performances, basés sur des circuits intégrés régulateurs tels les uA723, LM317 (exemple avec Alimentation Phantom 001) ou TL783 (exemple avec Alimentation Phantom 002).48 V à partir du secteur 230 V~
Solution la plus simple ! Un transformateur abaisseur, suivi d'un filtrage et d'une régulation !
La régulation est ici assurée à l'aide d'une diode zener. Notez tout de même que la sortie ne se fait pas directement sur la zener, mais au travers d'un transistor monté en suiveur de tension. Ce type de montage suffit car les variations de courant consommé restent faibles, la régulation sera donc assurée de façon suffisante. La diode zener de 48V sera de préférence constituée de quatre diodes zener de 12 V / 1,3 W montées en série, voire de deux diodes zener de 24 V / 1,3 W montées en série. Penser à utiliser pour C1 un condensateur dont la tension de service sera suffisante : 63 V constitue un minimum.
48 V à partir d'une tension alternative de 12 V à 18 V
Les deux montages suivants permettent de produire une tension régulée de +48 V à partir d'une tension alternative de valeur comprise entre 12 V et 18 V. Chacun est constitué d'un multiplicateur de tension à diodes. Dans les deux montages, la régulation est assurée par deux zeners de 24 V (ou 4 zeners de 12 V) montées en série, mais dans le deuxième, la régulation est un peu meilleur.
Le premier montage est plus simple à réaliser, mais la valeur de la tension de sortie peut légèrement être influencée par le courant absorbé par la charge (microphone électrostatique). Cependant, ce montage devrait pouvoir donner satisfaction dans de nombreux cas, car les variations de courant de la charge restent en général faibles. Si vous êtes puriste, préférez le second montage. Notez que le courant disponible avec des montages utilisant des doubleurs ou tripleurs de tension, ne peuvent pas fournir autant de courant qu'avec un montage plus traditionnel. Le nombre de micros pouvant être alimentés simultanément ne pourra pas exceder un ou deux la plupart du temps (tout dépend en fait de la consommation même des micros, qui peut être comprise entre 1 mA et 10 mA environ). Avec le second montage, la tension de sortie varie d'environ 0,1 V pour une variation de la consommation comprise entre 1 mA et 10 mA, ce qui est bon.
48 V à partir d'une tension alternative de 24 V
Le principe est le même que celui adopté pour les schémas précédents, mais en plus simple du fait d'une tension de départ plus proche de celle désirée en sortie. La régulation de la tension de sortie est là encore fortement conseillée, la tension d'entrée pouvant parfois varier dans de trop grandes proportions (fonction de la tension réelle sur le réseau de distribution d'énergie et du type de transformateur utilisé).
Le choix du régulateur de tension s'est porté ici sur un TL783, fonctionnant comme un LM317 mais acceptant une tension d'entrée aussi élevée que 125 V. Les bornes d'entrée J1 et J2 doivent être reliées à une source alternative telle que le secondaire 24 V d'un transformateur d'alimentation secteur. Si le secondaire du transfo n'est déjà pas utilisé pour une autre application, le câblage est simple puisqu'il consiste à raccorder les deux bornes J1 et J2 directement sur l'enroulement secondaire. Si par contre le secondaire 24 V est déjà utilisé pour produire une tension continue autre avec un pont de diodes classique, il convient alors de relier J2 à la masse (après le pont de diodes) et J1 sur une des deux bornes de l'enroulement secondaire, comme cela est indiqué sur le schéma de l'alimentation multiple 003.
48V à partir d'une tension continue plus faible : comment
faire ?
La production d'une alimentation continue de +48V à partir d'une
tension continue de valeur plus faible n'est pas forcement chose
aisée, et impose l'emploi d'un convertisseur de tension continu
/ continu. Un
convertisseur de tension peut être basé sur
différents principes, chacun ayant ses avantages et
inconvénients. Citons trois exemples de convertisseurs
élevateur de tension :- Le convertisseur à découpage avec self;
- Le convertisseur à découpage avec transfo;
- L'oscillateur associé à un multiplicateur de tension à diodes
Nous verrons dans les lignes qui suivent, un exemple de schéma pour chacune de ces techniques.
Le convertisseur à découpage, avec self
C'est le montage par exellence, permettant un rendement excellent. Malheureusement, ce type de convertisseur, pour présenter des caractéristiques dignes de ce nom, doit de préférence être construit avec des composants spécifiques, pas toujours simples à trouver. Par exemple les circuits LT1070, LT1071, LT1072 ou LT1073 de Linear Technologie (voir un exemple un peu plus loin sur cette page), ou les composants MAX1932, MAX1523, MAX1522, MAX688 de Maxim.Le convertisseur à découpage, avec transfo
Selon la conception du montage, il est possible d'avoir une isolation totale entre entrée et sortie. Mais globalement, le rendement est moins bon qu'avec un circuit à découpage spécialisé, qui fait qu'il n'a pas la préférence pour les besoins en mobile, avec alimentation par pile. On peut toutefois remarquer que l'on peut se contenter de composants plus classiques et plus courants (le transformateur peut être un modèle tout fait, à condition qu'il puisse fonctionner correctement à des fréquences plus élevées que le 50 Hz).L'oscillateur associé à un multiplicateur de tension à diodes
N'utilise que des composants courants, mais possède un rendement assez médiocre (en clair, pour une même consommation de courant, les piles s'usent plus vite). De plus, la stabilité de la tension de sortie n'est pas très bonne lorsque la consommation varie.48 V à partir d'une tension continue de 24 V
Le convertisseur proposé ici est basé sur l'emploi d'un multiplicateur de tension à diodes, associé à un oscillateur qui lui permet de fonctionner en alternatif à partir d'une tension continue, et d'un régulateur de tension. Il permet de fournir un courant d'un peu plus de 15 mA tout en conservant une trè bonne régulation et une très faible ondulation résiduelle, ce qui convient très bien à un microphone électrostatique.
Montage simulé avec succès mais non testé en pratique
L'oscillateur centré sur les transistors Q1 et Q2 produit un signal rectangulaire qui attaque le multiplicateur à diodes en passant par un petit étage d'amplification en courant composé de Q3 et Q4. Sans ce dernier, le fonctionnement de l'oscillateur serait fortement perturbé par le multiplicateur à diodes et la tension disponible en sortie de celui-ci serait plus faible, en admettant que l'oscillateur accepte toujours de fonctionner. En sortie du multiplicateur à diodes, un régulateur "haute tension" de type TL783 permet d'obtenir une tension parfaitement régulée de 48 V environ (peu importe sa valeur exacte, du moment qu'elle soit comprise entre 44 V et 52 V, et qu'elle soit très stable). En pratique, cette tension de sortie tourne autour de 48,5 V.
Remarque : un simple doubleur de tension n'est pas envisageable à cause des chutes de tension causées par les transistors et les diodes. La tension de sortie "doublée" ne serait pas de 48 V mais plutôt de l'ordre de 40 V à 42 V. Une telle tension serait donc d'une part insuffisante en valeur absolue, et de plus inapte à être régulée puisqu'un régulateur de tension nécessite forcement une tension supérieure à la tension régulée désirée.
48 V à partir d'une tension continue de 9 V à 15 V
Le montage ci-dessous donne un exemple de réalisation
basée sur un oscillateur associé à un
multiplicateur
de tension à diodes. L'oscillateur, constitué avec
quelques portes logiques du circuit intégré U1,
découpe la tension d'alimentation et fournit un signal
périodique (alternatif) rectangulaire. Il est en effet
impossible d'augmenter la valeur d'une tension continue sans la rendre
au préalable alternative. On parle de découpage, ou de
hachage de la tension d'alimentation.
Maquette réalisée :
Bien que ce type de montage fonctionne pour la majorité des micros, n'en attendez pas des miracles. La tension de sortie n'est pas stabilisée, et chute rapidement en fonction de la consommation en courant. Ce montage peut convenir pour des microphones électrostatiques récents qui ne consomment pas trop (1 à 3 mA par exemple), mais ne convient pas trop à un modèle ancien consommant 10 mA.
48 V à partir d'une tension continue de 9 V
Voici un autre montage basé sur un multiplicateur de tension,
c'est une variante que j'ai développée en partant de
divers schémas existants et que j'ai adapté en vue de
pouvoir fournir le 48 V à partir d'une tension de 9 V. Le
transistor TIP121 peut être remplacé par un BDX33B ou
BDX33C.
Après plusieurs tests réalisés avec des portes logiques de type CD4069, CD4049 et des CD 4041, je me suis rabattu sur ces derniers. Les portes logiques du CD4041 permettent en effet de fournir et de drainer plus de courant que ses consoeurs 4049 ou 4069, et permettent d'alimenter plus facilement des micros qui consomment un peu plus, sans que la tension de 48 V ne s'écroule complètement. La fréquence de l'oscillateur principal est de l'ordre de 150 kHz. Notez que j'ai utilisé deux diodes zener pour la régulation finale, vous pouvez bien entendu n'en utiliser qu'une seule. Maquette réalisée :
J'obtiens 60 V aux bornes du condensateur C13 avec une simple tension d'alim de 9 V, quand la partie régulateur n'est pas raccordée. Régulateur branché, je peux obtenir au maximum 54 V sur C13, sans charge autre que R3 de 100kO en sortie finale. Avec mon TLM103, la tension de sortie reste bien à 48 V, pour une tension de l'ordre sur C13 qui descend alors à 51 V. Bien que celà fonctionne ainsi, je préfère continuer à chercher une solution un peu plus performante, et faisant appel si possible à moins de composants. Côté régulateur, je vais aussi essayer d'optimiser un peu cela. Bref, l'affaire n'est pas terminée pour moi, ne considérez pas ce montage comme terminé. Mais je ne vous empêche pas de tester, après tout...
48 V à partir d'une tension continue de 12 V
Un autre schéma permettant d'obtenir grosso-modo les mêmes
résultats que les deux schémas précédent,
mais utilisant des transistors et non des circuits
intégrés. La multiplication de la tension hachée
par l'oscillateur à transistor, est la aussi basée sur
l'emploi d'un multiplicateur à diodes.
J'avais déjà réalisé ce montage mais je n'avais pas utilisé la paire de transistors en sortie (Q3 et Q4), j'ai trouvé ce petit ajout sur Internet. J'ai donc refait le montage avec ces deux nouveaux transistors, et j'ai profité de l'occasion pour remplacer les classiques diodes 1N4148 par des diodes rapides Shottky. Diodes qui sont plus rapides, mais surtout qui présentent une chute de tension moindre, ce qui permet d'améliorer un peu le rendement de l'ensemble. Tout comme pour les deux schémas précédents, la tension de sortie chute en fonction du courant consommé, même pour quelques malheureux petits mA, et l'ondulation augmente en même temps. Sur mon prototype, j'ai relevé une tension de 52 V à vide et une tension de 45 V sortie en court-circuit après les deux résistances de 6,81 kO. La tension au point J3 est de l'ordre de 48 V pour une consommation de quelques mA. Bref, un montage de plus qui permet facilement d'obtenir une tension exploitable, mais dont la tension n'est là non plus pas stabilisée. Voir aussi le schéma du convertisseur de tension 008, qui pourrait peut-être servir de base pour produire un 48 V.
48 V à partir d'une tension continue de 4,5 V
Ce circuit est basé sur l'utilisation d'un transistor monté en oscillateur, en association avec un transformateur à fabriquer soi-même. Je donne ce montage uniquement pour montrer que l'on peut obtenir du 48 V à partir d'une tension relativement faible (vous verrez plus loin qu'il est possible d'utiliser une tension d'alim encore plus faible).
Je n'ai pas testé ce montage. Si vous souhaitez connaitre le détail de fabrication du transfo, merci de me contacter.
48 V à partir d'une tension de 1,5 V
J'ai retrouvé dans une "vieille" revue, un schéma basé sur un LT1073, lequel permet de délivrer une tension de +90 V à partir d'une tension de 1,5 V. Voici le schéma en question, où j'ai ajusté la valeur de deux résistances pour que la sortie ne délivre non pas du +90 V, mais du +48 V :
Sur le schéma d'origine, R2 valait 10 MO et R3 vallait 24 kO, pour une sortie de +90V. Le rapport de ces deux résistances détermine la tension de sortie selon la formule suivante :
VOut = 0,212 * ((R2 / R3) + 1)
J'ai donc donné à R2 la valeur de 680 kO, et à R3 la valeur de 3 kO, pour obtenir une tension de sortie de +48 V. Bien entendu, d'autres valeurs pour R2 et R3 peuvent convenir, du moment que le rapport entre les deux reste le même. Ne reste plus qu'à trouver un LT1073 et à tester...
Le schéma qui suit est de la même veine, puisqu'il fait appel à un LT1070. Contrairement au schéma précédent, il ne peut pas se contenter d'une tension d'entrée aussi faible que 1,5 V, et il faut lui appliquer au moins 3 V pour un fonctionnement correct.
Là aussi, reste à trouver un LT1070 et à tester...
La conversion / élévation peut aussi être assurée par transistor, comme vu auparavant, même pour une tension aussi faible que 1,5 V. On trouve d'ailleurs ce genre de montage dans les microphones electret qui acceptent de fonctionner avec alim pile ou alim phantom, comme le micro cravate Sennheiser MKE2-60 dont la photo qui suit montre la section convertisseur tension.
Bah oui c'est petit, il faut bien caser le convertisseur, le préampli, la pile... dans un petit tube métal dont le diamètre dépasse à peine celui du connecteur XLR.
48 V à partir d'une tension de 1,2 V
J'ai retrouvé ce schéma très récemment, qui fait appel à un LM3909, circuit que j'ai déjà utilisé pour des petits flashes (stroboscope 001 par exemple) et pour des sirènes (sirène 004 par exemple), mais que je n'ai jamais utilisé en convertisseur élévateur de tension.
Selon l'auteur de ce schéma, il est possible d'atteindre une tension de sortie de 70 V avec un courant de sortie de 4 mA. Il me reste quelques circuits de ce type, il faudra que je teste ce montage pour voir s'il est en mesure de convenir pour l'alimentation d'un microphone. Je précise toutefois que le LM3909 est obsolète...