La conception d'une alimentation, comme n'importe quel circuit, dépend toujours du but à atteindre ou de la tâche à faire exécuter par le circuit . Pour ces raisons, nous devons souvent travailler en commençant par la fin. Ce que nous voulons en sortie de notre alimentation est une tension variable de 0 à 20 volts, avec une intensité maximale de 2 ampères. Nous pouvons maintenant revenir à notre point de départ qui est bien sur un transformateur qui abaissera la tension secteur 110 volts à 24 volts. En utilisant un transformateur avec une prise médiane (center tap) nous obtiendrons un redressement double alternance avec seulement 2 diodes. Avec le redressement double alternance, nous pourrons utiliser un condensateur de filtration moins imposant. Nous verrons plus loin comment calculer la valeur du condensateur. Donc une fois notre 24 volts ac redressé et filtré, il nous faut un composant dont nous pourrons faire varier son niveau de continuité pour faire varier notre voltage de sortie comme voulue de 0 à 20 volts. Nous retiendrons les services du populaire transistor de puissance 2N3055 qui offre une capacité de 15 ampères, plus que suffisante
FIG. A
En examinant le schéma partiel "A", on constate qu'il suffit d'appliquer une tension variable de 0 à 20 volts sur la base de Q1 pour avoir en sortie une tension suivant la tension de base moins .6 volts environ. Mais le gain du 2N3055 ne dépasse gère 15 donc pour avoir une intensité de courant en sortie à 2 ampères il nous faudra fournir à la base un courant de
2 / 15 =.133 ampère. Nous lui ajouterons alors un autre transistor monté en 'darlington". Ce transistor devra avoir un courant collecteur d'au moins 1 ampère et un gain suffisant pour pouvoir attaquer sa base directement avec un ampli-op courant.
FIG. B
Un ampli-op, monté en suiveur (follower), en reliant son entrée inverse (-) avec la sortie présente une très grande impédance d'entrée et comme son nom l'indique, la tension de sortie suit la tension d'entrée
FIG. C
Grâce à la très grande impédance d'entrée de l'ampli-op, un simple potentiomètre à carbone suffit pour faire varier la tension à l'entrée de l'ampli-op. I1 suffira d'alimenter notre potentiomètre avec une tension fixe et stable et de récolter à son curseur la tension variable à appliquer à l'entrée de l'ampli-op. Pour obtenir une tension fixe, stable, nous aurons simplement recours à une diode zener et à une résistance de quelques ohms qui limitera le courant dans la zener à un niveau acceptable par celle-ci. Quelle valeur aura notre résistance? Supposons 26 volts d.c. à la sortie des diodes de redressement et une diode zener de 20 volts. Nous aurons alors une chute de tension de 6 volts aux bornes de RX. Nous avons que la dissipation maximale de la zener est de 1 watt, donc pour être sécuritaire nous limiterons la dissipation à .200 watt. Pour trouver la valeur de RX, il nous faut d'abord le courant circulant dans la zener pour une dissipation de .2 watt, nous utiliserons alors la formule suivante:
P: E X I
P: .2 watt
B : 20 volts
I: ? donc I : P/E ou I : . 2/20=. 01 amp
En connaissant le courant circulant dans RX et la tension à ses bornes, avec la loi d'ohm, nous trouverons la valeur que doit prendre RX soit : R: EXI
R: ?
B: 6 volts
I: . 01 amp donc 6/.01=600
Nous opterons pour une valeur courante de 680 ohms. Le potentiomètre a été choisi à 10 k.ohms pour ne pas trop influencer la conduction du zener.C3 est ajouté simplement pour améliorer la filtration car toute ondulation présente à l'entrée de l'ampli-op se retrouvera à la sortie.
FIG. D
Afin d'obtenir une meilleure régulation en sortie, nous prendrons la contre réaction de l'ampli-op, plus à sa sortie mais à la Sortie du 2N3055. Donc peu importe le courant consommer à la sortie la tension restera stable , puisque si la tension baisse à l'entrée inverse d'un ampli-op,ca se traduit par une hausse de tension à sa sortie.
La fonction de R2 et C4 et de filtrer la sortie de l'ampli-op et d'empêcher le circuit d'osciller. Nous avons à présent une alimentation fonctionnelle à 100% mais dépourvu de toute protection. S'il y a un court-circuit en sortie, il y a de forte chance pour voir de la fumée du montage. Nos additionnerons donc un circuit qui limitera la sortie à 2 ampères. Une façon simple de mesurer une intensité de courant, est d'insérer une résistance en série et de mesurer la différence de tension aux bornes de celle-ci
On peut alors faire tourner un transistor en conduction si l' intensité dépasse 2 ampères. Pour avoir une différence de . 5 volt sur R4, nous aurons R:E/I ou R:?
E: .5
I: 2
donc .5/2=.25 Nous choisirons une valeur courante de .27 ohms On peu alors se servir de Q3 pour faire conduire Q4 par l'intermédiaire de R7, Q4 en conduisant, viendra faire baisser la tension sur le curseur du potentiomètre et par le fait même limitera le voltage de sortie afin que le courant ne dépasse pas 2 ampères. R5 et C5 ont la même fonction que R2 et C4, soit empêcher les oscillations de se produire.
Comment déterminer la valeur d'un condensateur de filtrage
Nous n'entrerons pas dans les détails, mais pour être pratique, considérons que le condensateur se décharge linéairement et se recharge instantanément pour simplifier les calculs. Nous aurons besoin du temps de chaque période, pour une fréquence de ligne à 60 herts. Dans une période:T:1/60=.015 seconde et pour une demie période=.0075 seconde. On utilisera alors la formule définie lors de la charge d'un condensateur à courant constant soit:
C:I X T2 x .015 = .015 FARAD
2 V 2
OU : I = 2 AMPERES
V = 2 VOLTS
T = .015 SECONDE
C = ?
Nous avons besoin d'un condensateur de 15000 uf pour un redressement mono-alternance et 7500 uf pour un redressement double alternance. On constate qu'il est avantageux d'utiliser un redressement double alternance.
Liste des pièces
R1: 680 OHMS R2: 100 OHMS R3: 560 OHMS R4: .27 OHM R5: 1K R6,7,8: 10K R9: 1K RV1: 10 K LINÉAIRE C1,C4: .1UF/50V C2: 2X 4700UF/35V C3: 220UF/35V C5:1UF/100V Z1: ZENER 20 VOLTS 1W D1,D2:1N5404 Q1: 2N3055 Q2: 2N3019 Q3:2N3906 Q4: 2N3904 IC1:LM358 T1: TRANSFORMATEUR 110/24 VOLTS PRISE MÉDIANE(CT)3 AMPÈRES
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