alimentation stabilisee 4,5..12..24v / 4a

ALIMENTATION STABILISEE 4,5..12..24V / 4A
Cette alimentation stabilisée allie simplicité,
compacité et efficacité. Elle associe un régulateur,
dont les preuves ne sont plus à faire, avec un
unique transistor de puissance. Selon le niveau de
la tension de sortie et le transformateur utilisé,
le courant maximal peut même dépasser 4A.
Introduction
Les tensions d'alimentation de montages électroniques
courants sont comprises entre 5 et 12V et correspondent
souvent à la tension d'une pile ou d'un assemblage de piles.
Néanmoins, pour répondre à un plus large éventail
d'applications, la tension de sortie de notre alimentation
stabilisée est réglable entre 4,5V et 12V, voir 15 ou 24V si la
tension au secondaire du transformateur est en
conséquence.
Le courant de sortie maximal autorisé est plus que
convenable et sa limite maximale dépend de la tension de
sortie. En effet, plus la tension de sortie sera faible et plus la
puissance à dissiper par le transistor ballast sera grande.
Cette différence augmente également avec la tension au
secondaire du transformateur.
Le schéma
La figure 1 donne le schéma de principe de l'alimentation
stabilisée. Cette dernière repose sur un régulateur intégré en
boîtier DIL16, très connu et utilisé dans bon nombre
d'alimentations d'applications industrielles ou de laboratoires :
le LM723.
Ce régulateur dispose notamment d'une tension de référence
très stable, obtenue avec une diode zener intégrée, un
générateur de courant compensé en température et un
amplificateur tampon. De plus, Le courant de sortie est limité
grâce à un transistor interne qui détecte la chute de tension
aux bornes d'une résistance de détection de courant en série
avec la sortie.
Par contre, l'étage de sortie du LM723 fournit au maximum
150mA.
Mais ce courant est largement suffisant pour commander le
transistor ballast T1. En effet, ce transistor est un modèle
darlington de puissance dont le gain garanti est de 500 pour
un courant Ic égal à 10A.
La limitation de courant est déterminée par la valeur de la
résistance R5, qui crée une chute de tension polarisant la
jonction base-émetteur du transistor interne de détection et
de limitation du courant de sortie.
Ainsi lorsque la tension entre les broches 2 et 3 de CI1
atteindra le seuil d'environ 0,6V, la tension de sortie en
broche 10 du LM723 chutera. La valeur maximale du courant
de sortie est donc donnée par la relation :
Imax = 0.6 / R5 (A) avec R5 en Ω.
La très grande stabilité de la tension de sortie est obtenue
avec l'amplificateur opérationnel contenu dans le LM723, dont
l'entrée non inverseuse reçoit une tension de référence. Cette
tension est obtenue à partir de la source de référence de
7,15V disponible en sortie broche 6 de CI1. Pour obtenir une
tension de sortie aussi faible que 4,5V, la tension de
référence doit être tout juste inférieure à la tension de sortie
minimale souhaitée. Par conséquent, le pont diviseur de la
tension de 7.15V, constitué des résistances R1 et R2, porte
l'entrée non inverseuse à 4,2V.
D'autre part, une tension proportionnelle à la tension de sortie
de l'alimentation est appliquée sur l'entrée inverseuse de
l'amplificateur opérationnel de CI1.
Ainsi toute variation de la tension de sortie est
immédiatement corrigée par une correction de la tension de
sortie de l'amplificateur opérationnel, dont la principale

propriété est de maintenir nulle sa tension différentielle.
La tension de sortie de l'alimentation stabilisée est ainsi
asservie à la tension de référence de 7,15V, grâce aux deux
ponts de résistances, ce qui permet d'afficher une tension de
sortie voulue, en modifiant la valeur de l'un des ces
paramètres. C'est le rôle du potentiomètre P1, câblé en
résistance ajustable.
Les condensateurs C1, C2, C3 et C4 assurent les fonctions
de filtrage et de découplage de l'alimentation.
La réalisation
La figure 2 représente le tracé des pistes du circuit imprimé
qui accueille tous les composants de l'alimentation, ce qui
simplifie grandement sa réalisation.
La largeur des pistes sera respectée et les plus larges seront
étamées à chaud par un dépôt de soudure avec la pointe du
fer à souder.
Le transistor T1 sera fixé sur un radiateur assez imposant de
résistance thermique 0.7°C/W, ou 1°C/W. Le transistor sera
de préférence isolé par un montage avec une feuille de mica.
Dans tous les cas, de la graisse silicone améliorera le
transfert thermique.
Du choix de la plage de tension dépend la valeur du
potentiomètre de réglage : pour un réglage de 4,5V à 12V, le
secondaire transformateur est choisi d'un minimum de 15V et
le potentiomètre est alors de 10kΩ . Pour un réglage de 4.5V
à 24V, un secondaire de 24V et un potentiomètre de 22kΩ
sont nécessaires.
Avec un transformateur de 15V, le courant maximal
supportable par l'alimentation est de 5A si la tension de sortie
est de 12V et de 3A si cette tension est de 5V.
Hervé CADINOT
Liste des composants
Résistances :
R1 = 3,3kΩ (orange, orange, orange)
R2, R3 = 4,7kΩ (jaune, violet, rouge)
R4 = 470Ω (jaune, violet, marron)
R5 = 0.1Ω (marquage numérique)
P1 = potentiomètre 10kΩ ou 22kΩ (version 24V)
Condensateurs :
C1 = 4700µF/35V
C2 = 220nF
C3 = 100nF
C4 = 47µF / 35V
C5 = 1nF
Semi-conducteurs :
D1, D2 = diode de redressement 6 à 10A
T1 = TIP140, TIP141, TIP142
CI1 = LM723
Divers :
TR1 = transformateur 60VA
220V/15 à 24V selon version
F1 = fusible retardé 1A
1 radiateur 0,7°C/W (version 4A) ou 1°C/W (version 3A)