5. Les régulateurs monolithiques

Royaume du Maroc
OFFICE DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE ET DE LA PROMOTION DU TRAVAIL
Première Année
Programme de Formation des Techniciens Spécialisés en
Électronique
DIRECTION DE LA RECHERCHE ET INGENIERIE DE LA FORMATION
Septembre 1995
MODULE 04
Circuits Électroniques
Résumé de Théorie
Télécharger tous les modules de toutes les filières de l'OFPPT sur le site dédié à la formation professionnelle au
Maroc : www.marocetude.com
Pour cela visiter notre site www.marocetude.com et choisissez la rubrique : MODULES ISTA

TABLE DES MATIÈRES
5. LES RÉGULATEURS MONOLITHIQUES 5-1
5.1 Introduction 5-1
5.2 Détermination de la tension d'entrée 5-2
5.3 Determination du radiateur a installer 5-3
5.4 Exemple de conception complete d'une alimentation régulée 5-5
5.5 Régulateur monolithique ajustable 5-6
5.6 Exercices 5-11

Résumé de Théorie Circuits Électroniques
Les Régulateurs Monolithiques page 5-1 OFPPT/TECCART
5. Les régulateurs monolithiques
5.1 Introduction
Les divers organes et fonctions qui composent les appareils électroniques modernes sont
de plus en plus modulaires. L'alimentation de ces appareils a fait l'objet de beaucoup
d'efforts, de miniaturisation et de simplification. Nous avons vu dans les modules
précédents comment transformer une source d'énergie alternative en une source d'énergie
positive. Cependant, une telle alimentation est à la merci des fluctuations de la tension du
secteur et des soubresauts de l'appareil lui-même. Il est donc important d'obtenir une
tension stable à la sortie du bloc d'alimentation, indépendante des variations de son
environnement.
Suite au redressement et au filtrage, on installera donc un régulateur de tension.
Auparavant, cette fonction électronique était plutôt complexe à réaliser et demandait de
l'espace. Aujourd'hui, de simples circuits intégrés à trois broches, et de dimensoins très
réduites, ont pris la relève.
Plusieurs circuits intégrés à trois broches (entrée, point commun et sortie) sont
disponibles sur le marché dans une grande gamme de tensions et de courants de sortie. Ils
offrent une façon simple et peu dispendieuse de construire une source d'alimentation
stable. Leurs principaux avantages sont les suivants.
- Ils sont facile d'usage.
- Ils ne demandent que peu de composants externes.
- Ils sont fiables.
- Ils possèdent une protection thermique interne.
- Ils possèdent une protection contre les courts-circuits.
Ils ont aussi des désavantages. Ils ne peuvent pas tous être peaufinés et leur précision peut
varier jusqu'à 5% par rapport à la valeur nominale. Les valeurs de tension de sortie
disponibles sont limitées. La limite en courant de ces régulateurs n'est pas ajustable; il
faut donc considérer les carractéristiques de ceux-ci. Si on essayait d'augmenter leur
capacité de courant maximum de sortie, cela demanderait un réseau externe encombrant.
Le régulateur de tension positive à trois broches de la famille 7800 est un exemple de
régulateur monolithique. La Figure 5-1 montre l'application standard d'un tel régulateur.
78XX
0,33uF
céramique 1uF
tantale
CsCe
U entrée
(en provenance
du redressement
et du f iltrage)
U sortie
+ U différentielle -
Figure 5-1
-Ce élimine l'effet inductif des longs conducteurs.
-Cs améliore la réponse en régime transitoire.
Ces régulateurs sont préréglés à 5, 6, 8, 12, 18 ou 24 volts. Par exemple, un 7805 est un
régulateur à 5 volts et un 7824 est un régulateur à 24 volts.

Résumé de Théorie Circuits Électroniques
Les Régulateurs Monolithiques page 5-2 OFPPT/TECCART
5.2 Détermination de la tension d'entrée
Ces régulateurs, jusqu'à un certain point, se protégent eux-même. Ils contiennent une
protection électronique considérant la température, la tension différentielle (U entrée - U
sortie) et le courant débité à la sortie (voir la Figure 5-2). Avec l'ajout d'un radiateur
thermique approprié, ces circuits intégrés peuvent fournir des courants au-delà de
l'ampère.
1
2
3
6
12
18
24
30
U entrée - U sortie : Tension différentielle entrée-sortie (volts)
Courant de sortie maximal (ampères)
Tj = 25°C
Tj = 125°C
Figure 5-2
La Figure 5-2 est valable seulement pour la série 7800 (positifs) et 7900 (négatifs).
Remarquez que les courbes débutent à 3 volts. Ceci veut dire que la tension différentielle
minimale devant être présente est 3 volts; c'est le minimum nécessaire afin d'assurer le
fonctionnement du régulateur intégré. Par exemple, un régulateur 7805, possédant une
tension U sortie de 5 volts, doit avoir comme tension minimale d'entrée pour fonctionner,
5 volts + 3 volts, c’est-à-dire 8 volts. Le maximum est fixé à 35 volts pour tous les
régulateurs de cette famille, sauf le 7824 et 7924 pour qui le maximum est 40 volts.
Sur la Figure 5-2, l'inscription Tj signifie la température de jonction, c’est-à-dire la
température à l'interne de la puce atteinte lors de son fonctionnement. Vous remarquez
aussi deux courbes: une à Tj = 25°C et l'autre à Tj = 125°C. Il est utopique de dire qu'il
est possible de conserver la température interne de la puce à 25°C. On pourrait peut être
remplir son bain de glace et boulonner le régulateur à celui-ci. Mais enfin!
La courbe à considérer sérieusement est celle pour laquelle la température indiquée est
125°C. C'est la température interne qu'il ne faut pas dépasser. Ceci implique, si le
régulateur a dissipé une certaine puissance, l'installation d'un radiateur thermique.

Résumé de Théorie Circuits Électroniques
Les Régulateurs Monolithiques page 5-3 OFPPT/TECCART
# 1 - Exemple
Question
En utilisant la courbe où Tj vaut 125°C, trouvez la tension d'entrée maximale applicable à
un régulateur 7805 pour obtenir un courant disponnible de 750mA.
Solution
À la Figure 5-2, 750mA sur la courbe Tj = 125°C coïncide avec 21V.
Uentrée = 5V + 21V = 26V.
# 2 - Exemple
Question
En utilisant la courbe où Tj vaut 125°C, trouver la tension d'entrée maximale applicable à
un régulateur 7812 pour obtenir un courant disponnible de 1,5 A.
Solution
A la Figure 5-2, 1,5A sur la courbe Tj = 125°C coïncide avec 9V.
Uentrée = 12V + 9V = 21V.
En examinant la Figure 5-2, on peut aussi remarquer une région de fonctionnement
idéale. Cette région se situe entre 6V et 9V; on y obtient le maximum en disponibilité de
courant. Il faut aussi laisser de la place au ronflement de la tension d'entrée; ce qui
justifie la marge inférieure de 6V. Aussi il est sage de garder la tension différentielle le
plus bas possible de façon à limiter la dissipation de puissance du régulateur.
5.3 Determination du radiateur a installer
Ces régulateurs se présentent installés dans plusieurs sortes de boîtiers différents. Les
deux principaux boîtiers dans lesquels on les retrouve sont le TO-220 et le TO-3. Ces
boîtiers sont pourvus d'une fixation en métal permettant l'installation d'un radiateur
thermique.
La dimension physique du radiateur à employer est déterminée par la quantité de chaleur
que le régulateur aura à dégager; il faut donc connaître la puissance à dissiper.
Pd = U différentielle x I sortie
On doit ensuite consulter les caractéristiques du régulateur employé afin de trouver sa
résistance thermique jc. Celle-ci est exprimée en °C/W. Dans un boîtier TO-220, elle
vaut 5°C/W et dans un boîtier TO-3, elle vaut 5,5°C/W.
Si, par exemple, un régulateur installé dans un boîtier TO-220 avait à dissiper 10 watts,
quelle serait la résistance thermique du radiateur à installer?