Zener

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Fonctionnel
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
La fonction Alimentation
Vs
Ve
Abaissement
Ve
Redressement
Régulation
Stabilisation
Vs
Fonctionnel
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
La fonction Stabilisation et Régulation
Ve
Vs
Ve est une tension continue.
Cependant cette tension présente :
-> Une ondulation
-> Une valeur moyenne qui varie
L'objectif est donc :
-> de filtrer les ondulations
-> régler la tension de sortie à une valeur précise
-> d'être indépendant de la charge (donc du courant Is)
La diode Zener :
référence de tension
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
A
K
Id
Vz
Vz
Vd
R faible
Vz
Zone
d'utilisation
K
A
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
La diode Zener :
référence de tension
En
polarisation
Zener
En
polarisation
Directe
La diode Zener :
référence de tension
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Régulation de tension par Zener
Vbat est une tension non régulée.
Elle doit être supérieure à
la tension Zener
I
Dans ce cas, Iz>0, la diode Zener
est passante (polarisation inverse).
R
Vref est donc stabilisée à Vz.
VBAT
VREF
Charge
La diode Zener :
référence de tension
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Régulation de tension par Zener
Avantages :
très simple
bon filtrage des ondulations
I
Inconvénients :
peu précis
faible puissance uniquement
R
On utilise cette structure pour
générer une tension de référence
VBAT
VREF
Charge
Transistor Ballast
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Limitation de la Zener :
Le courant Ip est fixé par la résistance :
la tension a ses bornes est Ve – Vz
ceci tant que la Zener est polarisée en inverse
Si Is augmente, alors Iz diminue (car Ip est fixe)
Si Iz devient trop faible, alors la Zener ne conduit plus !!!
=> On utilise un transistor pour amplifier le courant
IS
Rp
Ve
Vs
IP
Dz
IZ
Vz
Transistor Ballast
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Transistor Ballast :
Le transistor fonctionne en régime linéaire => Vbe = 0,6V
Donc la tension de sortie est : Vs = Vz - Vbe
Le courant de base étant relativement faible,
le courant de polarisation de la Zener est assuré
IS
Rp
Ve
IB
VBE
Vs
IP
Dz
IZ
Vz
Alimentation :
stabilisation et régulation
Vidéos Zener.avi et Ballast.avi
Rebouclage
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Asservissement de la tension de sortie
par rapport à la tension de référence Vz
Vz
e=Vz-Vs
+
A
-
=> on utilise an Amplificateur Linéaire Intégré
Vs
Rebouclage
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
On part de la structure à transistor ballast sur laquelle
on ajoute un ALI dont les entrées sont reliées à Vz et Vs :
L'ALI fonctionne en mode linéaire, donc V+=Vsoit Vz=Vs
Le rebouclage permet d'avoir exactement Vs=Vz
ceci quelque soit la valeur de Vbe
IS
Rp
IB
+
Ve
∆∞
Dz
Vz
IZ
-
VBE
Vs
Rebouclage
Alimentation :
stabilisation et régulation
Vidéo Ballast_ali.avi
Rebouclage
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Si on souhaite réguler la tension à une valeur donnée,
il faut nécessairement avoir la diode Zener ayant la
bonne tension Zener.
Du coup, on préfère comparer Vz à une portion de Vs
en utilisant un pont diviseur
L'ALI fonctionnant encore en mode linéaire on à cette fois :
Vz = Vc
si R1 = R2 on a alors
Vs= 2 × Vz
Rp
IB
IS
R1
+
Ve
Vs
∆∞
Dz
Vz
IZ
R2
Vc
Rebouclage
Structure Complète
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Afin de pouvoir faire un réglage très précis de la tension Vs,
on ajoute, en entrée, un pont diviseur sur Vz
L'utilisation d'un potentiomètre permet d'ajuster précisément
la tension de sortie et donc de compenser les tolérance des
différents composants.
IS
Rp
Rp
IB
R1
+
Ve
Ve
Vs
∆∞
Dz
Vz
IZ
R2
Vc
Protection
Limitation de courant
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
La régulation de cette alimentation a pour conséquence
que Vs est fixe et ne peut pas changer.
Donc le courant de sortie Is dépend de la charge.
Pour une charge résistive, on a :
Is=
Vs
Rc
Si Rc est faible, le courant Is peut devenir très important et
détruire le transistor Ballast.
De même, si on utilise cette alimentation pour charger une
batterie, on doit contrôler la valeur maximum de Is.
IS
Rp
Ve
IB
R1
+
Vs
∆∞
R2
Vc
Protection
Limitation de courant à transistor
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Structure utilisée :
Fonctionnement :
on a toujours Vrsat= Vbe =Rsat x Is
Suivant la valeur de Vbe,
le transistor fonctionne différemment :
Si Is est faible, alors Vbe < 0,6V
=> le transistor est bloqué
Si Is augmente, alors Vbe augmente
Vbe ne peut augmenter au delà de 0,6V
La valeur maximum de Is est donc :
Rsat
Structure
de
commande
VBE
Is=
0,6
Rsat
IS
Charge
Protection
Limitation de courant à transistor
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
On considère le schéma de base sur laquelle on ajoute
la limitation de courant
Choix de Rsat :
ex : on souhaite un courant maximum de 1A
sachant que lorsque le transistor conduit Vbe=0,6V
V be 0,6
R
=
alorssat Is = 1 = 0,6
Rsat
VBE
Rp
+
Ve
∆∞
Dz
IZ
-
VBE
Is
IS
Vs
Alimentation :
stabilisation et régulation
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
Protection
Limitation de courant à transistor
Structure complète :
Rsat
VBE
Rp
Ve
IS
+
∆∞
-
Vs
Alimentation :
stabilisation et régulation
Vidéo Alimentation_complète.avi
Protection
Simulation
Alimentation :
Circuits Intégrés
stabilisation et régulation
Pour les besoins les plus
courants, on utilisera
directement un CI
comme par exemple
les régulateurs de la
série LM78xx
VIO
In
Ce
Ve
REGULATEUR
Ref
Out
Vs
Cs
Vers montage
à alimenter
 Fonctionnel
 Contexte
 Objectif
Zener
 Caractéristique
 Effet Zener
 Régulation
Ballast
 Utilisation
 Limitation
 Simulation
 Zener
 Ballast
Rebouclage
 Principe
 Structure
 Simulation
 Amplification
 Protection
 Courant Is
 Transistor
 Structure
 Regulateur
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