Régulation de tension - Pages Perso
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T.P.E. S2 Application des composants électroniques ème 2 série de TP TP n°21 : Régulation de tension Objectifs Réaliser différents montages afin de mettre en œuvre la régulation de tension, d'observer son fonctionnement et mesurer les performances de ce type de régulation. Il vous est demandé de comprendre la structure d'un régulateur de tension en appliquant les lois élémentaires sur les composants. Les générateurs de courant sont souvent réalisés à partir d'un régulateur de tension. En fin de TP, nous vous demanderons de réaliser le montage d'un générateur de courant classique. Pré requis, Documents Cours d’électronique du semestre 1 sur la diode zéner, l'amplificateur opérationnel et le transistor bipolaire Data Sheet des 7805, LM358, 2N2222; 2N1711; BZX55C 5V6 Alimentations Linéaires : M. Girard (Ediscience) ; Code des couleurs Travail de préparation Les régulateurs de tension sont des composants indispensables de tous les montages électroniques. Le choix d'un modèle plutôt qu'un autre est défini par divers critères que nous allons mesurer. La tension d'entrée maximale (Input Voltage) et la tension de sortie (Output Voltage) Le courant de sortie maximale (Output Current Max) La puissance maximale dissipable à 25°C (Maximum Dissipation Power) La tension différentielle minimale entre l'entrée et la sortie (Dropout Voltage) La régulation amont (Line Regulation) et la régulation de charge (Load Regulation) Relever ces valeurs sur le Data Sheet d'un circuit intégré 7805 en boitier TO220 En consultant le Data Sheet du circuit intégré 7805 (en boitier TO220), relevez les différentes valeurs recherchées. Pour la puissance maximale, il vous faut calculer celle-ci à partir des éléments nécessaires et de la loi d'ohm thermique. Loi d'Ohm thermique : avec θj : Température jonction; θa : Température ambiante; P : Puissance dissipée; Rθja : Résistance thermique jonction ambiant Établissez un tableau regroupant ces différentes valeurs. On rappelle que la régulation amont est l'expression : et la régulation de charge : Calculer les valeurs de tous les composants d'une stabilisation de tension à zéner et transistor En étudiant le fonctionnement d'une régulation de tension utilisant une diode zéner et un transistor (Figure 1), calculer les valeurs et caractéristiques des composants nécessaires pour obtenir une tension de 5 Volts à partir d'une tension régulée de 10 Volts et un courant de sortie de 100 mA. Calculer les tensions d'entrée minimale et maximale ainsi que la puissance dissipée dans le transistor. Figure 1 : Stabilisation de tension I.U.T. de Nîmes Département G.E.I.I. Page 2 T.P.E. S2 Application des composants électroniques ème 2 série de TP Calculer les valeurs de tous les composants d'un régulateur de tension à AOP En étudiant le fonctionnement d'un régulateur de tension à composants discrets avec un amplificateur opérationnel (Figure 2), calculer les valeurs et caractéristiques des composants nécessaires pour obtenir une tension maximale proche de 8 Volts à partir d'une tension régulée de 10 Volts et un courant de sortie de 100 mA. On choisit un courant de 1mA dans R2 et R3. Calculer la tension d'entrée maximale ainsi que le courant maximal disponible en sortie. Composants : CI1 : LM358 T1 : 2N1711 D1 : diode zéner BZX55C 5V6 RV1 : 10kΩ horizontal R4 : 50Ω 1W Figure 2 : Régulation de tension Calculer les valeurs des composants d'un générateur de courant à composants discrets Les composants utilisés pour réaliser un générateur de courant sont les mêmes que pour réaliser un régulateur de tension. Le schéma est bien évidement différent ainsi que les valeurs des composants (Figure 3). Calculer les valeurs et caractéristiques des composants nécessaires pour obtenir un générateur de courant fournissant 20 mA maximum dans une charge composée de 3 Dels rouge, jaune et verte en série à partir d'une tension d'entrée de 10 Volts. Expliquer combien peut-on mettre de Dels en série au maximum. Composants : CI1 : LM358 T1 : 2N2222 D1 à D3 : Del 5mm R3 : résistance 470Ω RV1 : 1kΩ horizontal TO18 1/4W Figure 3 : générateur de courant Études à réaliser en salle de T.P. Câbler les montages suivants, faites les vérifier par vos enseignants. Relever les mesures nécessaires afin d'en déduire les grandeurs recherchées. Mise en œuvre d'un régulateur classique 7805 Q11 : Réaliser le montage suivant (Figure 4) sur plaquette d'essai. I.U.T. de Nîmes Département G.E.I.I. Page 3 T.P.E. S2 ème Application des composants électroniques 2 série de TP Composants : CI1 : L7805C TO220 C1, C2 : 100nF plastique R1 : 50Ω 1W Figure 4 : Régulation de tension à 7805 Calcul de la stabilité amont Régler la tension d'entrée à 10 Volts puis régler le courant de sortie à 300 mA. Mesurer la tension d'entrée, la tension de sortie et le courant de sortie en faisant varier la tension d'entrée de 2 à 20 Volts. Relever la valeur de la tension d'entrée pour laquelle la tension de sortie devient quasiment constante et égale à 5 Volts. De même, relever la valeur de la tension d'entrée pour laquelle la tension de sortie s'écroule. Ne pas toucher le 7805, au risque de vous bruler !!! Q12 : Remplir le tableau suivant : (les mesures seront exprimées avec 2 chiffres après la virgule) Ve (V) Vs (V) 2 4 Q13 : Calculer la stabilité amont. Is (mA) Vdiff (V) Pe (mW) Ps (mW) Expliquer le phénomène lié à la température de la jonction. Expliquer les conditions de fonctionnement d'un régulateur de tension. Ƞ (%) Pd (mW) Θj (°C) Calcul de la stabilité aval Q14 : Régler la tension d'entrée à 10 Volts. Mesurer la tension de sortie et le courant de sortie pour une charge variant de 50 Ω à l'infini. Remplir le tableau suivant : Rc (Ω) Vs (V) Is (mA) 50 Ω 60 Ω 70 Ω 100 Ω 150 Ω ∞ Q15 : Calculer la stabilité aval. Q16 : Calculer la résistance interne du régulateur. Mise en œuvre d'une régulation de tension à AOP Q22 : Réaliser le montage de la figure 2 sur plaquette d'essai avec les valeurs de composants calculées dans la partie préliminaire. Q23 : Pour les deux positions extrêmes du curseur de la résistance variable, relever toutes les tensions. Comparer ces relevés avec les valeurs théoriques, expliquer les différences. Q24 : Régler la tension de sortie à 5Volts et calculer la stabilité aval, comme pour l'exercice précédent. Mise en œuvre d'un générateur de courant à composants discrets Q31 : Réaliser le montage de la figure 3 sur plaquette d'essai avec les valeurs de composants calculées dans la partie préliminaire. Q32 : Pour le curseur de la résistance variable au maximum, relever toutes les tensions. Comparer ces relevés avec les valeurs théoriques, expliquer les différences. Q33 : Quel est le courant minimum permettant aux Dels de s'éclairer dans de bonnes conditions. I.U.T. de Nîmes Département G.E.I.I. Page 4
