Les régulateurs

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Les régulateurs
Article tiré de la revue Electronique Pratique Septembre 1987- n°107. Auteur : P.Wallerich.
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C’est le montage le plus simple. On y découvre deux capacités supplémentaires, C1 et C2. C1
sera câblée prés du régulateur, uniquement si ce dernier est éloigné de plus de 10 cm de la source
Vin. Une valeur courante est 0,1µF à 0,22µF (mylar ou plastique) ou 1µF tantale. C2, placé aux
bornes de sortie, effectue un filtrage final pour, éliminer (ondulation résiduelle en sortie du
régulateur (très faible) et les parasites induis par les liaisons. Une valeur courante, 1 à 10µF,
tantale de préférence.
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D1 protégera le régulateur si une tension est appliquée par erreur, en Vout. Elle le protègera
aussi si une capacité élevée est disposée en sortie (C2). D2 protègera le régulateur si une tension
inverse est appliquée en sortie.
La série 78xx / 79xx autorise un courant de 1,5A à condition de respecter la dissipation. Elle est
de 2W sans radiateur et de 15W avec radiateur infini. La puissance dissipée est égale au produit
(Vin-Vout).Iout. Il faudra en tenir compte lors du choix de Vin et du radiateur. Sans radiateur, le
courant sera limité à 400 mA pour une chute de tension de 5V (minimum 3V = « drop-out ») et
avec radiateur, on pourra tenir la plage en courant pour une chute de tension allant jusqu'à 10V.
Régulateur "Booste" :
Tant que la tension aux bornes de R1 est inférieure à 0,6V, le montage est équivalent au
régulateur en série avec R1. La limite de courant sera égale à 0,6V/R1. Au-delà de cette limite, T1
conduira et T2 aussi (montage « faux-darlington »). Ce dernier fournira la puissance et le
régulateur agira sur R1 pour la régulation. Il faudra donc dimensionner correctement R1. Il
faudra modifier le montage selon la variante pour l'utiliser avec un régulateur négatif ! Les
transistors seront choisis dans vos fonds de tiroirs en respectant la polarité et les caractéristiques
désirées (courant, puissance...).
Régulateur de puissance :
Un moyen plus simple est d'attaquer la base d'un transistor de puissance par un régulateur.
Aux variations de Vbe prés, la sortie sera stable. C'est un montage un peu bâtard, mais
convenant parfois très bien. Pour compenser le Vbe, des diodes sont câblées en série sur la broche
COMMUN. R sera calculée pour une polarisation correcte de ces diodes. On choisira un
transistor de puissance ou un darlington de puissance, selon la puissance du régulateur. L'auteur
a expérimenté, avec succès, une alimentation 12V 15A pour mini-chaîne automobile avec 2N3055
associé à un 7812 et une diode 1N4001.
Modification de la tension de sortie :
Il est possible de modifier la tension de sortie par l'emploi de deux résistances. La tension de
sortie ne pourra qu'être supérieure à celle du régulateur. On retrouve la tension du régulateur
aux bornes de R1. Si R1 et R2 sont suffisamment faibles, le courant de polarisation est
négligeable et le courant traversant R2 vaut donc environ Vreg/R1 . D'où l'équation : Vout =
Vreg x (R1 + R2)/R1.
Générateur de courant constant :
De l’idée précédente, il apparaît que le courant I est constant et égal à Vreg/R à condition que I
> Ip. La tension maximum disponible en sortie sera égale à Vin - 3 V - Vreg, avant la saturation
du régulateur (3 V = tension de "drop-out"). La tension minimum pourra être 0V, à condition
que le régulateur puisse dissiper la puissance (Vin x I). Il est donc très aisé de réaliser un
chargeur de batterie à courant constant comme suggéré.
Alimentation secteur :
Un montage à réserver dans des cas particuliers avec les précautions d'usage nécessitées par la
présence du secteur (masse = neutre !). Le réseau atténuateur est composé principalement par C.
Ce condensateur joue le rôle d'atténuateur « réactif », car c'est son impédance qui la caractérise :
Zc = 1 / (6,28 . 50 Hz . C) et, à l'opposé d'une résistance, il ne dissipe aucune puissance. Par
exemple, un condensateur de 2,2µF aura une impédance de : Zc = 1 / (6,28 . 50 . 2,2e-6) = 20k.
R1 limitera le pic de courant dans C à la mise sous-tension et R2 déchargera C à la mise horstension. D1 annulera l'alternance négative et D2 isolera l'alternance positive (redressement).
Cette tension attaquera le régulateur, protégé éventuellement par une VDR de tension
adéquate.
Zc sera calculé pour obtenir une chute de tension suffisante pour assurer un fonctionnement
correct du régulateur, suivant le courant débité. Si le régulateur est muni d'une capacité de
filtrage sur son entrée, il devra être limité en entrée par une zéner car on a alors affaire à un pont
diviseur capacitif. A expérimenter donc prudemment...
Régulation :
Si la tension d'entrée est élevée, il est nécessaire d'effectuer une chute de tension en amont pour
limiter la puissance dissipée par le régulateur à sa plage autorisée. L'astuce est d'utiliser un
régulateur en montage flottant, REG1. Comme il est câblé, il limitera la tension entrée-sortie de
REG2 à sa tension V REG1, choisie inférieure à Pmax / Iout du régulateur REG2. La tension
d'entrée Vin sera toutefois limitée à Vout2 + Vout1 + V1, V1 étant limitée par Pmax / Iout du
régulateur REG1. Par exemple, pour une sortie de 12V sous 500mA, VREG1 est inférieur à 30V
d'où VREG1 = 24V, et Vin sera limité à 12 + 24 + 30 = 66V !
Régulateur symétrique :
On se basera , sur un exemple pratique, en l'occurrence une alimentation +/-12 V. Le
régulateur IC2 est câblé normalement hormis R1, R2 et R3 qui permettent d'ajuster précisément
sa valeur à -12V en rajoutant une faible tension positive ou négative selon le réglage de R1. IC1
est câblé normalement, hormis la masse fictive recréée par IC3 et le pont R3 et R4, ce qui permet
de recopier précisément la tension négative au signe près. C1 et C2 découplent les sorties et Dl et
D2 les protègent. Un transformateur à point milieu, un pont de diodes et deux condensateurs de
filtrage viennent compléter le montage.
Limitation de courant :
Dés que l'on associe un étage de puissance à un régulateur pour augmenter son courant de
sortie, il devient utile de le pourvoir d'une limitation en courant. L'étage de puissance est
composé du transistor T2. L'action de l'étage de puissance interviendra au-delà du seuil
déterminé par Rp (Iseuil = 0,6V / Rp).
Le réseau de protection R et T1 bloquera T2 en annulant son Vbe si la tension aux bornes de R
dépasse 0,6V, donc pour un courant I = 0,6V / R. Le courant de sortie sera limité uniquement par
celui fourni par le régulateur. Exemple: R = 0,2 ohm, Rp = 1,2 ohm, l'étage de puissance
interviendra au-dessus de 500mA et se "coupera" au-delà de 3A.
Voici déjà décrites la plupart des applications associant les régulateurs fixes.
Article tiré de la revue Electronique Pratique Septembre 1987- n°107. Auteur : P.Wallerich.
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