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LES ALIMENTATIONS

Où se procurer du matériel et comment faire les circuits imprimés sans gros investissements ?

Le premier problème, quand l'on conçoit un circuit, c'est son alimentation. Pour la réaliser, il faut savoir quelle sera la source de tension. Si vous le branchez sur un connecteur usb, il n'y a aucun problème puisque l'ordinateur fournit 5V continue (attention, il ne faut pas tirer trop d'intensité). Sur le port série on peut aussi dans une certaine mesure faire sans source d'alimentation externe (voir programmateur pic). Sinon on doit implanter une alimentation.

Les différentes sources d'énergie utilisées (les plus courantes) sont :

Le secteur EDF (230V alternatif 50 Hertz)
Une tension continue issue d'un transformateur ou d'une alimentation externe
Des piles
La lumière (dans ce cas on utilise des panneaux solaires)

Secteur EDF :

Pour créer une tension utilisable pour votre montage, deux techniques différentes existent. L'alimentation linéaire et l'alimentation à découpage. Nous verrons le principe de fonctionnement de l'alimentation linéaire. Mais tout d'abord quels sont les avantages et les inconvénients de ces techniques?

Type d'alimentation	Linéaire	découpage
Rendement	très mauvais	80% à 95%
coûts	peut de composants pas trop cher et faciles à trouver. La tension est très précise.	Beaucoup de composants et nécessite une chaîne de retour et un circuit spécial. Génère une perturbation électromagnétique.
facilité de réalisation	Très facile et presque aucun calcul	Touts les calculs sont assez difficiles à réaliser comparé à une alimentation linéaire
application	En raison de sont faible rendement, elle est utilisée pour les système ne réclamant pas beaucoup de puissance.	En raison de son prix élevé et de son rendement, elle est destinée au circuit demandant une forte puissance (exemple : Télé)

Ce qui nous intéresse ici est l'alimentation linéaire stabilisée. Il faut un transformateur pour diminuer la tension d'entrée. De plus le secteur est isolé physiquement du reste du montage. Pour le moment, le rendement est bon. Ensuite vient un pont de diode qui redresse la tension qui est maintenant toujours positive. Il y a toujours deux diodes qui conduisent en même temps. On a donc 0,6Vx2 = 1.2V de chute de tension. Le rendement commence à être moins bon puisque plus l'intensité débitée est grande et plus on perd de puissance dans ces diodes. Exemples : avec 500mA on perd 600mW, avec 1A on perd 1.2W et avec 2A on perd 2.4W. Ensuite on place un condensateur de forte capacité (470µF fait parfaitement l'affaire). On peut mettre n'importe quel condensateur du moment qu'il lisse suffisamment la tension. La valeur du condensateur doit donc être plus forte si l'intensité est très élevée. Enfin, on utilise un régulateur de tension suivi d'un condensateur de découplage (1µF suffit et l'on doit mettre un condensateur de 100nF à côté des circuit intégré). La le rendement baisse très fortement. En effet, plus l'intensité ou la tension d'entrée augmente et plus le régulateur dissipe. Les calculs suivants sont là pour montrer le rendement d'un régulateur seul.

7V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 100mA, tension aux bornes du régulateur : 7-5=2V, puissance dissipée : 2x0.1=0.2W, rendement : 71%

7V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 500mA, tension aux bornes du régulateur : 7-5=2V, puissance dissipée : 2x0.5=1W, rendement : 71%

7V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 1A, tension aux bornes du régulateur : 7-5=2V, puissance dissipée : 2x1=2W, rendement : 71%

9V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 500mA, tension aux bornes du régulateur : 9-5=4V, puissance dissipée : 4x0.5=2W, rendement : 56%

9V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 1A, tension aux bornes du régulateur : 9-5=4V, puissance dissipée : 4x1=4W, rendement : 56%

12V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 500mA, tension aux bornes du régulateur : 12-5=7V, puissance dissipée : 7x0.5=3.5W, rendement : 42%

12V à l'entrée du régulateur, 5V en sortie et 1A, tension aux bornes du régulateur : 12-5=7V, puissance dissipée : 7x1=7W, rendement : 42%

Donc plus la tension d'entrée est haute et moins bon est le rendement. Par contre l'augmentation de l'intensité ne diminue pas le rendement mais il faut faire attention à la puissance dissipée dans le régulateur. L'alimentation linéaire stabilisée à un rendement légèrement inférieur puisqu'il y a aussi la puissance dissipée dans le pont de diodes.

Une autre solution consiste à remplacer le régulateur par une diode zéner et une résistance. Le rendement est encore moins bon qu'avec un régulateur et la tension moins précise mais cette alimentation est la moins chère.

On peut aussi modifier le motage à régulateur en mettant une diode zéner sur la broche GND du régulateur ou en mettant un pont diviseur entre la sortie, la masse et la masse du régulateur. En modifiant ainsi la référence du régulateur, on élève la tension de sortie. On obtient la tension que l'on veut et elle peut même varier à l'aide d'un potentiomètre. D'autre montage auteur d'un régulateur sont disponible dans sa documentation constructeur (disponible sur radiospares ou farnell).

Tension continue :
Ici, on suppose que l'on a une tension à peut prêt continue. On veut donc une tension continue d'une autre valeur. On peut toujours utiliser la méthode du régulateur ou de la diode zéner. Sinon on peut utiliser une alimentation à découpage. Il en existe 2 types (élévateur ou abaisseur de tension).Les montages de type Buck abaissent la tension alors que ceux de type Boost augmente la tension. Il en existe d'autre comme Fly Back. Ces alimentations utilisent toutes au moins une bobine, un transistor et une diode rapide. De plus, il leur faut un oscillateur qui dépend de la tension de sortie (chaîne de retour). Si vous êtes intéressé voici un fichier pdf(206ko) et un autre(1.14mo)