Alimentations stabilisées

Tous les équipements électroniques sont alimentés par des sources de courant continu. Pour les équipements mobiles, des batteries ou des batteries galvaniques sont généralement utilisées. Maintenant, il y a beaucoup de tels équipements dans les mains et les poches: ce sont des téléphones portables, des appareils photo, des tablettes, divers instruments de mesure et bien plus encore.

Électronique stationnaire - téléviseurs, ordinateurs, centres de musique, etc. alimenté par AC à l'aide d'alimentations. Ici, vous ne pouvez en aucun cas vous passer de piles ou de petites piles.

Les appareils électroniques ne sont souvent pas autonomes et fonctionnent seuls. Tout d'abord, il s'agit d'unités électroniques intégrées, par exemple une unité de commande pour une machine à laver ou un micro-ondes. Mais même dans ce cas, les unités électroniques ont leur propre alimentations, le plus souvent même stabilisé, et même avec une protection, ce qui vous permet de protéger à la fois l'alimentation elle-même et la charge, c'est-à-dire unité de commande connectée.

Dans les conceptions développées par les radio-amateurs amateurs, il y a toujours une alimentation électrique, à moins, bien sûr, que cette conception ne soit achevée et non abandonnée à mi-chemin. Malheureusement, cela se produit assez souvent. Mais dans le cas général, la construction d'un circuit se compose de plusieurs étapes.

Parmi eux, le développement d'un schéma de circuit, ainsi que son assemblage et son débogage sur une maquette. Et ce n'est qu'après avoir obtenu les résultats souhaités sur la maquette, qu'ils commencent à développer une structure de capital. C'est alors qu'ils développent des cartes de circuits imprimés, un boîtier et une alimentation.

Au cours d'expériences sur la maquette, le soi-disant alimentations de laboratoire. La même unité doit être utilisée pour la mise en service d'une grande variété de conceptions, elle devrait donc avoir de larges capacités.

En règle générale, il s'agit d'une unité avec régulation de la tension de sortie et fournissant un courant suffisant. Parfois, l'alimentation électrique produit plusieurs tensions, ces unités sont appelées multicanaux. Un exemple est une alimentation d'ordinateur conventionnelle ou une source bipolaire pour un UMZCH puissant.

Lorsque l'alimentation est conçue pour une tension fixe, par exemple 5V, il n'est pas mauvais de fournir une protection contre le dépassement de la tension de sortie: si le transistor stabilisateur de sortie se brise, alors le circuit qui est alimenté par lui peut en souffrir.

Bien qu'une telle protection ne soit pas très compliquée, il n'y a que quelques détails, pour une raison quelconque, elle ne le fait pas dans les circuits industriels, et elle ne se trouve que dans les conceptions de radio amateur, et même alors pas du tout. Mais, néanmoins, il existe de tels régimes de protection.

Si vous regardez attentivement les appareils grand public, vous remarquerez que tous les appareils électroniques sont alimentés par des tensions de la gamme standard. C'est tout d'abord 5, 9, 12, 15, 24V. Sur la base de ces valeurs, un certain nombre de stabilisateurs intégrés à tensions fixes sont produits.

En apparence, ces stabilisateurs ressemblent à un transistor conventionnel dans un boîtier TO-220 (similaire au KT819) ou dans un boîtier D-PAK pour un montage en surface. La tension de sortie est de 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V. Ces tensions se reflètent directement dans le marquage des stabilisateurs appliqués sur le corps de l'appareil. Cela pourrait ressembler à ceci: MC78XX ou LM78XX.

Les fiches techniques indiquent qu'il s'agit de stabilisateurs à trois sorties avec une tension fixe, comme le montre la figure 1.

Figure 1

Le circuit de commutation est extrêmement simple: ils n'ont soudé que trois jambes et ont obtenu un stabilisateur avec la tension et le courant de sortie requis de 1 ... 2A. Selon le stabilisateur particulier, les courants varient, ce qui doit être noté dans la documentation.De plus, les stabilisateurs intégrés ont une protection intégrée contre la surchauffe et une protection contre le courant.

Les deux premières lettres indiquent la société du fabricant, et les deuxièmes XX sont remplacés par des chiffres indiquant la tension de stabilisation, parfois les deux premières lettres sont remplacées par une ... trois ou pas du tout. Par exemple, le MC7805 désigne un stabilisateur de tension fixe de 5 V, tandis que le MC7812 est le même, mais avec une tension de sortie de 12 V.

En plus des stabilisateurs à tensions fixes dans la version intégrée, il existe des stabilisateurs réglables, par exemple LT317A, dont un circuit de commutation typique est illustré à la figure 2. Les limites de la régulation de tension y sont également indiquées.

Figure 2. Circuit de commutation typique d'un stabilisateur réglableLT317A

Parfois, il n'y a tout simplement pas de stabilisateur réglable à portée de main, comment résoudre ce problème, est-il possible de s'en passer? Eh bien, vous avez besoin d'une tension de 7,5 V et c'est tout! Il s'avère qu'un régulateur à tension fixe devient facilement réglable. Un circuit de commutation similaire est illustré à la figure 3.

Figure 3

Dans ce cas, la plage de réglage commence à partir de la tension fixe du stabilisateur appliqué et n'est limitée que par l'amplitude de la tension d'entrée, naturellement, moins la chute de tension minimale à travers le transistor de régulation du stabilisateur.

Si vous n'avez pas besoin d'ajuster la tension, mais juste au lieu de 5V, vous devez obtenir, par exemple, 10, retirez simplement le transistor VT1 et tout ce qui y est connecté, et allumez plutôt la diode Zener avec une tension de stabilisation de 5V. Naturellement, la diode zener est allumée dans une direction non conductrice: l'anode est connectée au bus d'alimentation négatif, et la cathode est connectée à la borne de stabilisation 8 (2).

La numérotation des conclusions de l'affaire à trois pattes montrée sur la figure 3 est remarquable, à savoir: 17, 8, 2! D'où il vient, qui l'a inventé, n'est pas clair. C'est peut-être là encore les machinations de nos développeurs, pour que les leurs n'aient pas deviné! Mais un tel brochage est utilisé et il faut le supporter.

Une fois les stabilisateurs intégrés pris en compte, il est possible de procéder à la fabrication d'alimentations à partir de ceux-ci. Pour ce faire, il vous suffit de trouver un transformateur approprié, de le compléter avec un pont de diodes avec un condensateur électrolytique et de tout assembler dans un boîtier approprié.

Alimentation électrique de laboratoire

En commençant à développer une alimentation électrique de laboratoire, vous devez décider de sa base élémentaire ou, tout simplement, de ce que nous en ferons. La façon la plus simple consiste à assembler l'unité souhaitée sur une puce LT317A ou ses stabilisateurs de tension réglables analogiques domestiques KR142EN12A (B).

Revenons à la figure 2. Elle indique que la plage de réglage de la tension est de 1,25 ... 25V. La valeur maximale autorisée de ce paramètre est jusqu'à 1,25 ... 37V, avec une tension d'entrée de 45V. Il s'agit de la tension maximale admissible, il est donc préférable de vous limiter à une plage de régulation de 25 volts.

Il vaut mieux ne pas chasser le courant maximum (1,5A), donc on procédera du calcul par au moins un ampère, qui est exactement 75%. Après tout, la marge de sécurité devrait toujours être. Par conséquent, pour une telle alimentation, vous aurez besoin redresseur avec une tension d'au moins 30 ... 33V et un courant jusqu'à 1A.

Cle circuit redresseur est illustré à la figure 4. Dans le cas où la consommation de courant est supérieure à un ampère, le stabilisateur doit être complété par de puissants transistors externes. Mais ceci est un autre schéma.

Figure 4. Circuit redresseur

Calcul du redresseur et du transformateur

Tout d'abord, les diodes de pont redresseur doivent être sélectionnées, leur courant continu doit également être d'au moins 1A, et il vaut mieux au moins 2A ou plus. Ici, les diodes 1N5408 avec un courant continu de 3A et une tension inverse de 1000V conviennent parfaitement. Les diodes KD226 domestiques avec n'importe quel index de lettres conviennent également.

Le condensateur électrolytique du filtre peut également être simplement sélectionné à l'aide de recommandations pratiques: pour chaque ampère du courant de sortie, mille microfarads. Si nous prévoyons un courant ne dépassant pas 1A, alors un condensateur d'une capacité de 1000µF convient.Les condensateurs électrolytiques, contrairement aux céramiques, ne tolèrent pas les hautes tensions, par conséquent, leur tension de travail, qui devrait être supérieure à la tension réelle dans ce circuit, est toujours indiquée dans les circuits.

Pour l'alimentation conçue, un condensateur de 1000µF * 50V est nécessaire. Rien de mauvais ne se produira si le condensateur n'est pas 1000, mais 1500 ... 2000µF. Le redresseur lui-même est déjà conçu. Maintenant, comme on dit, la question est petite: il reste à calculer le transformateur.

Tout d'abord, vous devez déterminer la puissance du transformateur. Cela se fait en tenant compte de la puissance de charge. Si le courant de sortie du stabilisateur est de 1A et que la tension d'entrée du stabilisateur est de 32V, alors la puissance consommée par l'enroulement secondaire du transformateur est P = U * I = 32 * 1 = 32W.

Quel transformateur serait nécessaire avec une telle puissance de circuit secondaire? Tout dépend de l'efficacité du transformateur, plus la puissance globale est élevée, plus l'efficacité est élevée. La qualité et la conception du fer du transformateur affectent également ce paramètre. Le tableau de la figure 5 aidera à déterminer cette question approximativement.

Figure 5

Pour connaître la puissance globale du transformateur, la puissance de l'enroulement secondaire doit être divisée par l'efficacité du transformateur. Supposons que nous ayons à notre disposition un transformateur conventionnel avec un fer en forme de W, indiqué dans le tableau comme «blindé estampé». La puissance estimée de l'alimentation conçue est de 32 W, puis la puissance du transformateur est de 32 / 0,8 = 40 W.

Comme il a été écrit juste ci-dessus, l'alimentation développée nécessite une tension constante de 30 ... 33V. La tension de l'enroulement secondaire du transformateur sera alors de 33 / 1,41 = 23,404V.

Cela vous permet de choisir un transformateur standard avec une tension de l'enroulement secondaire au repos 24V.

Afin de ne pas compliquer les calculs, la chute de tension aux bornes des diodes du pont et la résistance secondaire de l'enroulement secondaire ne sont pas prises en compte ici. Il suffit de dire qu'à un courant de 1A, le diamètre du fil secondaire est généralement pris au moins 0,6 mm.

Un tel transformateur peut être choisi parmi les transformateurs unifiés de la série CCI. La puissance du transformateur peut être supérieure à 40W, cela n'améliorera que la fiabilité de l'alimentation, même si cela augmentera légèrement son poids. Si le transformateur CCI n'a pas pu être acheté, vous pouvez simplement rembobiner l'enroulement secondaire du transformateur d'une puissance appropriée.

Si une alimentation bipolaire réglable est requise, elle peut être assemblée selon le circuit illustré à la figure 6. Pour cela, un régulateur de tension négative KR142EN18A ou LM337 sera nécessaire. Le circuit de son inclusion est très similaire à KR142EN12A.

Figure 6. Schéma d'une alimentation régulée bipolaire

Il est bien évident qu'un redresseur bipolaire sera nécessaire pour alimenter un tel stabilisateur. Cela se fait le plus facilement sur un transformateur avec un point médian et un pont de diodes, comme le montre la figure 7.

Figure 7. Schéma d'un redresseur bipolaire

La conception de l'alimentation est arbitraire. Le redresseur lui-même et la carte stabilisatrice peuvent être assemblés sur des cartes séparées ou sur une seule. Les microcircuits doivent être installés sur des radiateurs d'une superficie d'au moins 100 centimètres carrés. Si vous souhaitez réduire la taille des radiateurs, vous pouvez appliquer le refroidissement forcé à l'aide de petits refroidisseurs d'ordinateur, dont il y a beaucoup en vente maintenant.

Un circuit de commutation de stabilisateur légèrement amélioré est illustré à la figure 8.

Figure 8 Circuit de commutation typique KR142EN12A

Les diodes de protection VD1, VD2 type 1N4007 sont conçues pour protéger le microcircuit contre les pannes dans le cas où la tension de sortie dépasse la tension d'entrée. Cette situation peut se produire lorsque vous désactivez la puce. Par conséquent, la capacité du condensateur électrolytique C2 ne doit pas être supérieure à la capacité du condensateur électrolytique à la sortie du pont de diodes.

Le condensateur Cadj connecté à la borne de commande réduit considérablement l'ondulation à la sortie du stabilisateur. Sa capacité est généralement de plusieurs dizaines de microfarads.

Dans la conception de l'alimentation, il est souhaitable de prévoir un voltmètre et un ampèremètre intégrés, de préférence électroniques, qui sont vendus dans les magasins en ligne. Ce sont juste les prix qu'ils piquent, donc au début, il vaut mieux s'en passer et régler la tension requise avec un multimètre.

Boris Aladyshkin