Génie Electrique

Information générale:

Il faut protéger les régulateurs contre les surcharges de courant. Pour ce faire, il s’agit uniquement de dévier, au moment de la surcharge, le courant de base du transistor de puissance.
Afin de réaliser cet exploit, il faut placer une résistance en série avec la sortie qui viendra lire le courant Io. Si la valeur devient trop élevée, la chute de potentiel augmentera aux bornes de cette résistance déclenchant ainsi un transistor de déviation (“bypass”). Ce transistor vole partiellement le courant de base de l’élément terminal, produisant un manque d’alimentation diminuant ainsi la tension de sortie et, par le fait même, protégeant le circuit.
Les courbes de la Figure 1-9 et de la Figure 1-10 représentent les deux types de protection les plus utilisées. La première représente la protection simple ou à courant constant, nommée ainsi par la simplicité de son montage. La seconde représente une protection à délestage partiel. Celle-ci fait en sorte que le courant diminue avec un dépassement de la charge maximale. L’adjectif «partiel» renvoie au processus suivant: le courant en court-circuit n’est pas nul. Il existe un circuit à délestage complet mais il est peu utilisé.

Courbes :

La première courbe ci-dessous représente la sortie d’un régulateur à protection simple. Le courant de court-circuit est légèrement plus élevé que le courant de pleine-charge.


La courbe ci-dessous représente un régulateur possédant une protection à délestage partiel. Vous pouvez remarquer que le courant de court-circuit est plus faible que le courant en pleine-charge.



Il est évident que, dans un circuit à protection simple, la puissance dissipée par l’élément de régulation augmente en court-circuit. Intuitivement, nous pouvons croire que lors d’une protection à délestage partiel, la puissance maximale dissipée se trouve à pleine-charge. Il n'en est pas ainsi. Il est vrai qu’à pleine-charge le courant est maximal, mais il faut voir que la tension différentielle est à son minimum puisque la sortie est à son plus haut niveau. Lors d’un court-circuit, la tension différentielle est élevée mais le courant est faible; il ne s’agit pas là du point de dissipation maximal. Le milieu de la courbe présente le point le plus critique. C'est à cet endroit que le courant et la tension se croisent pour faire supporter au régulateur le maximum de puissance.

Formules pour protection en courant simple:







Formules pour la protection en courant à délestage partiel :

Exemple d’un régulateur variable :

Vous pouvez croire qu’il est simple de réaliser un régulateur à tension variable. Le premier réflexe est de remplacer Rf ou Rin par un potentiomètre. Cette idée est intéressante mais peu recommandable. Un régulateur utilise généralement un amplificateur d’erreur; il est primordial de garder son gain fixe afin que ce dernier ne parte pas en oscillation lorsque le gain changera d’une valeur à l’autre. Pour varier la tension de sortie il s’agit de varier la tension de référence. La majorité des blocs d’alimentation, qui se respectent, utilise plutôt ce principe que celui du gain variable. Vous verrez à la Figure suivant un exemple d’un tel circuit.

Ei :+25V, D1 :1N4733
R1 :470, R2 :330, R3 :500, P1 :5k, Rf :2k, Rin :1k

Solution :

1N4733 = Zener de 5.1V

Déterminez Uo du circuit suivant :



1N4736 =  zener de 6.8V

Gain = 4700/4700 +1 = 2

Uo = 6.8V x 2 = -13.6V

Déterminez Uo?

 Circuit de base

1N4736  = Zener de 6.8V

Gain = 4700/2200 +1 = 3.13
Uo = 6.8V x 3.13 = 21.3V  ???

Dans cet exemple de régulateur linéaire, la tension de sortie ne peut être plus élevée que la tension d’entrée.
Ici, il doit y avoir une tension différentielle minimale de 3V entre Ei et Uo.

Déterminez la valeur de Rf, du circuit afin que la tension de sortie se trouve à +15V.

Rf = Résistance de 4k7 dans le circuit original

Puisque Uo  = +15V

et que Uz = +6.8V

If = 6.8V/2200 = 3.09 mA

Uf = +15V - 6.8V = 8.2V

Rf = 8.2V / 3.09mA = 2.65k

Rf (standard) = 2k7

Régulateurs Linéaires

- Qu’est-ce que la régulation

La régulation fait partie de la vie quotidienne puisque, entre autres, le corps humain utilise à profusion ce principe pour garder stable notre métabolisme. Le principe des régulateurs de tension est de convertir une tension c.c. ou c.a. en une tension stable exempt d’influences extérieures. Que ce soit une variation de la charge, une légère baisse dans la tension d’entrée ou une hausse de température, la tension de sortie doit rester inchangée. Quatre éléments de base sont nécessaires pour exécuter une excellente régulation:
un élément de référence;
un échantillon de la sortie;
un comparateur-amplificateur d’erreur;
un élément de contrôle.

schéma de base :




Élément de référence:

L’élément de référence est le fondement de tout bon régulateur; c’est sur celle-ci que repose la qualité de tout bon régulateur. Généralement, une diode Zener ou mieux encore, une tension de référence intégrée, est la pierre angulaire de tout bon régulateur.
Puisqu’on utilise la tension d’entrée comme alimentation, il est préférable d’avoir un élément qui est stable. L’entrée étant ondulée, un diviseur de tension résistif seul ne suffirait pas à la tâche. Ce dernier refléterait directement, à la sortie, la tension d’ondulation.

Un échantillon de la sortie:

Afin de pouvoir régulariser, c’est-à-dire garder la tension de sortie exempte de variations extérieures, l’on doit échantillonner les changements possibles à la sortie et effectuer rapidement les correctifs. À cet endroit, seul un diviseur résistif reflète exactement, mais à une plus faible échelle, les variations de sortie.

Élément de comparaison ou amplificateur d’erreur:

Habituellement un amplificateur opérationnel est utilisé pour comparer l’échantillon de la sortie à la tension de référence. Si une erreur survient, le comparateur donnera une commande à l’élément terminal qui lui corrigera et régularisera la tension de sortie.

L’élément de contrôle ou élément terminal:

Généralement, un transistor de puissance permet de laissé passer plus ou moins de courant selon les besoins de la sortie. Si une variation se produit, le comparateur en prend note, la compare avec la tension de référence et corrige en activant plus ou moins l’élément terminal dans le sens inverse de la variation.