40445906 Apprendre l Electronique en Partant de Zero Niveau 2

8/2/2019 40445906 Apprendre l Electronique en Partant de Zero Niveau 2

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Apprendre

llectroniqueen partant de zro

Niveau 2


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3/219

Ce pictogramme mrite une explica-

tion. Son objet est dalerter le lec-

teur sur la menace que reprsente

pour lavenir de lcrit, particulire-

ment dans le domaine de ldition

technique et universitaire, le dvelop-

pement massif du photocopillage.

Le Code de la proprit intellec-

tuelle du 1er juillet 1992 interdit en

effet expressment la photocopie

usage collectif sans autorisation

des ayants droit. Or, cette pratique

sest gnralise dans les ta-blissements denseignement sup-

rieur, provoquant une baisse brutale

des achats de livres et de revues,

au point que la possibilit mme,

pour les auteurs, de crer des

uvres nouvelles et de les faire

diter correctement est aujourdhui

menace.

Nous rappelons donc que toute

reproduction, partielle ou totale, de

la prsente publication est interdite

sans autorisation crite de lauteur

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cause. Droger cette autorisation

constituerait donc une contrefaonsanctionne par les articles425 et

suivants du Code pnal.

La loi du 11 mars 1957 nautorisant, aux termes des alinas 2 et 3 de larticle 41, dune part,

que les copies ou reproductions strictement rserves lusage priv du copiste et non destines

une utilisation collective, et, dautre part, que les analyses et les courtes citations dans un but

dexemple et dillustration, toute reproduction intgrale ou partielle, faite sans le consentement

de lauteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite (alina 1er de larticle 40).Cette

reprsentation ou reproduction, par quelque procd que ce soit, constituerait donc une contrefaon

sanctionne par les articles 425 et suivants du Code pnal.


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Cet ouvrage est une compilationdu Cours dlectronique en Partant de Zroparus dans les numros 29 53 de la revue

ELECTRONIQUE et Loisirs magazine.

Apprendre

llectroniqueen partant de zro

Niveau 2


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Leon n29-1 : Niveau 2. D une tension alternative une tension continue stabilise Redresser une tension alternative A quoi sert le condensateur lectrolytique ? Rappel La tension stabilise Une diode zener comme stabilisateur

Exemples de calculLes inconvnients de la diode zener

Une diode zener et un transistorPour augmenter la sortie de 0,7 voltLa valeur de la rsistance R1La tension sur l entre collecteur

Leon n29-2 : Les alimentations. Rendre plus stable la tension de sortie Concevoir une alimentation

Calcul de la rsistanceCalcul de la rsistance R2Calcul de la rsistance R4Calcul de la rsistance R3

Une alimentation avec amplicateur DarlingtonCalcul de la rsistance R1Calcul de la rsistance R2Calcul de la rsistance R4Calcul de la rsistance R3Les valeurs des rsistances R4 et R3

Un oprationnel en substitution de TR2Calcul de la rsistance R1Calcul de la rsistance R4Calcul de la rsistance R3Les valeurs des rsistances R4 et R3

L amplicateur oprationnel La protection contre les courts-circuits

Leon n29-3 : LX.5029 : Alimentation de 5V 22V - 2A. La ralisation pratique Liste des composants Important

Leon n30-1 : Les alimentations (suite). Les circuits intgrs stabilisateurs xes de tension

Tableau 1 : Rgulateurs intgrs positifs srie 78xxTableau 2 : Rgulateurs intgrs ngatifs srie 79xxTableau 3 : Rgulateurs intgrs positifs srie 78LxxTableau 4 : Rgulateurs intgrs ngatifs srie 79Lxx

La tension d entreLa tolrance sur les tensions de sortieLe condensateur d entre et de sortiePour augmenter la tension de sortiePour augmenter l intensit en sortieCalculer la valeur de la R1De la thorie la pratiqueProtection contre les courts-circuits

Leon n30-2 : Les alimentations (suite). Circuits intgrs pour tensions variables

Tension maximale entre/sortie

Tension Sortie minimaleCourant sortie maximalPuissance maximale

Les alimentations tensions xes avec un rgulateur variableValeur de la rsistance R1Calcul de la rsistance R2Les fonctions des diodes DS1 et DS2

La valeur des condensateurs lectrolytiques

Pour augmenter lintensit en sortieCalculer la valeur de la R3

Les alimentations stabilises variables Le circuit intgr LM317 comme stabilisateur de courant

Le courant en fonction de R1Calculer la valeur de R1Pour obtenir plus de courant

Leon n30-3 :

LX.5030 : Alimentation double 5-9-12-15V sous 1,2A. La ralisation pratique Le calibrage

Leon n31-1 : Les amplicateurs oprationnels. Les broches d entre + et Entre avec le signe + Entre avec le signe Alimentation unique Entre avec le signe avec une alimentation unique Les avantages d un oprationnel

Gain

Haute impdance d entreBasse impdance de sortieLarge bande passante

Liste des composants de l alimentation double LX.5030

Leon n31-2 : Les amplicateurs oprationnels (suite). Pramplicateur en courant continu,

aliment par une tension double,utilisant l entre non inverseuse

Pramplicateur en courant continu,aliment par une tension unique,utilisant l entre non inverseuse

Pramplicateur en courant continu,aliment par une tension double,utilisant l entre inverseuse

Pramplicateur en courant continu,aliment par une tension unique,utilisant l entre inverseuse

Pramplicateur en courant alternatif,aliment par une tension double,utilisant l entre non inverseuse

Pramplicateur en courant alternatif,aliment par une tension unique,utilisant l entre non inverseuse

Pramplicateur en courant alternatif,

aliment par une tension double,utilisant l entre inverseuse

Pramplicateur en courant alternatif,aliment par une tension unique, utilisant l entre inverseuse

Les avantages d un amplicateur double en courant alternatif La bande passante La limitation du gain Gain et bande passante Deux oprationnels en srie avec entre non inverseuse Deux oprationnels en srie avec entre inverseuse Pour viter des auto-oscillations

Leon n31-3 :EN5031 et EN5032 : Deux gnrateurs de signaux BF. Le gnrateur de signaux triangulaires EN5031 Liste des composants EN5031 La ralisation pratique du gnrateur de signaux triangulaires Le gnrateur de signaux sinusodaux EN5032 Liste des composants EN5032 La ralisation pratique du gnrateur de signaux sinusodaux

Sommaire


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Leon n31-4 : EN5033 : Capacimtre pour multimtre. Le principe de fonctionnement

La premire conditionLa deuxime conditionUn bon croquis vaut mieux

Liste des composants EN5033 Le schma lectrique La ralisation pratique Le rglage du capacimtre Pour conclure

Leon n32-1 :Les amplicateurs oprationnels :Shmathque commente (1).

Les schmas lectriques de circuits ampli op Pramplicateur BF utilisant l entre non-inverseuse Pramplicateur BF utilisant l entre inverseuse Mlangeur de signaux BF Amplicateur diffrentiel Comparateurs de tensions Comparateurs fentre Variante du comparateur fentre Trigger de schmitt aliment par une tension double

Trigger de schmitt aliment par une tension unique Trigger de schmitt avec seuil rglable

Leon n32-2 :Les amplicateurs oprationnels :Shmathque commente (2).

Gnrateur de courant constant alimentpar une tension double

Gnrateur de courant constant alimentpar une tension unique

Gnrateur d ondes sinusodales alimentpar une tension double

Gnrateur d ondes sinusodales alimentpar une tension unique

Gnrateur d ondes carres alimentpar une tension double

Gnrateur d ondes carres alimentpar une tension unique

Calculer la valeur de la frquence Gnrateur d ondes triangulaires aliment

par une tension unique Gnrateur d ondes en dents de scie aliment

par une tension double Gnrateur d ondes en dents de scie aliment

par une tension unique

Redresseurs de signaux alternatifs Redresseur idal aliment par une tension double Redresseur idal aliment par une tension unique

Le cours dlectronique et ses formules. A propos de notre faon d crire les formules Nos formules sont exactes !

Leon n33-1 :Les amplicateurs oprationnels : Les ltres (1).

Filtres passe-bas, passe-haut, passe-bande et notch Attnuation en dB par octave

Ce que signie octaveFiltre passe-basFiltre passe-hautFiltre passe-bandeFiltre notch

Filtre passe-bande de 1er ordreExemple de calcul de la frquenceExemple de calcul de la capacit

Exemple de calcul de la rsistance Filtres passe-haut de 1er ordre

Exemple de calcul de la frquenceExemple de calcul de la capacit du condensateurExemple de calcul de la rsistance

Filtres passe-bande avec un amplicateur oprationnelExemple de calcul

Filtres passe-bande avec deux amplicateurs oprationnelsExemple de calcul

Filtres passe-bande trs larges

Leon n33-2 :Les amplicateurs oprationnels : Les ltres (2).

Filtres notch de 1er ordreExemple de calcul de la frquenceExemple de calcul de la capacitExemple de calcul de la rsistance

Filtres de deuxime ordre Filtres passe-bas de deuxime ordre Filtres passe-haut de deuxime ordre Filtres notch de deuxime ordre Filtres d ordre suprieur Filtres passe-bas de troisime ordre

Filtres passe-haut de troisime ordre Filtre passe-bas de quatrime ordre Filtre passe-haut de quatrime ordre Pour conclure

Leon n34-1 : Quid des dB (1). Calculer les dB quand on connat le rapport d une tension Calculer le gain en tension

quand on connat seulement la valeur en dB Calculer les dB quand on connat le rapport d une puissance Calculer le gain en puissance

quand on connat seulement la valeur en dB Convertir un rapport de tension en puissance et vice-versa Les dB utiliss comme gain ou bien comme attnuation Gain d une antenne en rception Gain d une antenne en mission

Leon n34-2 : Quid des dB (2). Gain en puissance d un transistor HF Gain en puissance d un tage nal Hi-Fi Calcul de l attnuation des ltres crossover

pour enceintes acoustiques Comment lire les dB d un Vu-mtre L attnuation des cbles coaxiaux de tlvision Conclusion

Table des dcibels de 0 dB 35,0 dB Table des dcibels de 35,1 dB 70,0 dB

Leon n35-1 : Les diviseurs : La thorie. Le diviseur programmable 4040 Programmer une division Pour obtenir une impulsion par minute Une heure est compose de 60 minutes Une journe est compose de 24 heures Un coup d il sur la suite

Leon n35-2 : Les diviseurs : Mise en pratique.

Le schma lectrique de l horlogeConclusion thorique La ralisation pratique de l horloge

Avertissement pratiqueLe montage proprement dit

Le montage dans le botier Les essais et la mise l heure

Conclusion pratique


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Leon n36-1 : Les oscillateurs HF : La thorie. L tage oscillateur HF Le choix du transistor oscillateur La frquence d mission L inductance d une self et la capacit d un condensateur Les secrets des oscillateurs Les schmas de VFO

Leon n36-2 : Les oscillateurs HF : Mise en pratique. Essayons de concevoir un VFO La sonde de charge

Le microphone HF FM 88 108 MHz Liste des composants EN5037 Liste des composants EN5036 Le schma lectrique de l metteur La ralisation pratique de l metteur L antenne Pour s accorder sur une frquence Les formules pour fabriquer les selfs

1er exemple de calcul2e exemple de calcul3e exemple de calcul

Conclusion

Leon n37-1 : Les oscillateurs HF quartz : Premire partie. Quartz avec 1 -3 -5 lames Quartz en fondamentale Quartz overtone de troisime harmonique Quartz overtone de cinquime harmonique La frquence marque sur le botier Les onze rgles d un oscillateur quartz De la thorie la pratique Calcul de la valeur d inductance Calcul de la frquence d accord Calcul de la capacit Liste des composants EN5038 Conclusion et suivre

Leon n37-2 :Les oscillateurs HF quartz : Deuxime partie.

Les rglages de l oscillateur quartz La self de 10 H avec le quartz de 8,867 MHz La self de 10 H avec le quartz de 13,875 MHz La self de 10 H avec le quartz de 26 27 MHz La self de 4,7 H avec le quartz de 8,867 MHz La self de 4,7 H avec le quartz de 13,875 MHz La self de 4,7 H avec le quartz de 26 27 MHz La self de 1 H avec le quartz de 8,867 MHz

La self de 1 H avec le quartz de 26 27 MHz Le contrle de la puissance Liste des composants EN5037 La sonde de charge est menteuse

Leon n37-3 :Les oscillateurs HF quartz : Troisime partie :La rsonnance srie et parallle dun quartz.

Le schma quivalent dun quartz Frquence du quartz, Rsonance parallle, Rsonance srie Frquence du quartz, Rsonance srie, Rsonance parallle Le schma lectrique

La ralisation pratique Lutilisation de lappareil Quartz rsonance parallle Quartz rsonance srie Et les quartz overtone ? Liste des composants


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LE COURS

ELECTRONIQUE et Loisir s magazine Cours dElectronique Deuxime niveau6

un transformateur muni dun enroule-ment primaire relier au secteur

220 volts et dun enroulement secon-daire, servant prlever la basse ten-

sion.

Comme la basse tension fournie par

ce secondaire est une tension alterna-

tive, et quelle a la mme frquenceque le courant de secteur, cest--dire

LEONN29

-1

50 hertz, pour la convertir en tensioncontinue, il faut la redresser par linter-

mdiaire de diodes au silicium.

Redresser

une tension alternative

Sur la figure 2, si on utilise uneseule diode, sa cathode (K) dirige

Dune tensionalternative

une tension

continue stabilise

Les transistors jonctions, les tran-sistors effet de champs (FET) et les

circuits intgrs que lon trouve dans

les appareils lectroniques fonction-nent uniquement sils sont aliments

laide dune tension continue.

Lutilisateur dune radio ou dun tl-

phone portable sait que pour les fairefonctionner, il faut y insrer une pile et

quune fois que celle-ci se sera com-

pltement dcharge, il faudra la rem-placer par une nouvelle, moins quil

ne sagisse dune pile rechargeable(accumulateur ou accu).

Les radios, les tlviseurs, les ampli-ficateurs ainsi que les ordinateurs que

lon utilise chez soi, mme relis

la prise du secteur 220 volts alterna-tifs, sont galement aliments laide

dune tension continue.

Etant donn que les semi-conducteurs

composant ces appareils fonctionnent faibles tensions, de 5, 9, 12, 18 ou

30 volts, la premire chose faire est

dabaisser la tension des 220 voltsjusqu la valeur de tension requise,

puis de convertir cette tension alter-native en tension parfaitement conti-

nue.

Dans la leon numro 8 (ELM 8, page

81 et suivantes) que nous vous

conseillons de relire nous avonsexpliqu que pour rduire une ten-

sion alternative, il suffisait dutiliser

Pour alimenter un circuit lectronique laide de la tension alter-native du secteur 220 volts mais sous une tension continue de 9,12, 18 ou 24 volts, nombreux sont ceux qui pensent quil suffitdutiliser nimporte lequel des circuits dalimentation stabilisergulirement publis dans certaines revues spcialises.

Malheureusement, toutes les alimentations ne conviennent pastoujours pour alimenter nimporte quel circuit. Si, dans lamplifica-teur basse frquence que vous venez de raliser, vous remarquez

un bruit de fond gnr par les rsidus mal filtrs de la tensionalternative, ou bien, si la tension dalimentation ne reste pas sta-ble en charge lorsque vous poussez un peu le volume, cela signifieque lalimentation choisie a t mal conue.

Dans cette leon, nous allons vous expliquer le fonctionnementdune alimentation stabilise. Dores et dj, nous pouvons vousassurer quaprs avoir lu ces pages, vous serez capables de mon-ter, avec une grande facilit, nimporte quelle alimentation.

Les formules que vous trouverez dans cette leon, pour calculer lesrsistances, les tensions et les courants, sont tellement simplesquil suffit de disposer dune calculatrice de poche ordinaire pourpouvoir les ef fectuer.

Pour concrtiser ce que vous aurez appris, nous vous proposonsune alimentation stabilise capable de fournir des tensions pou-vant varier de 5 22 volts, avec un courant maximal de 2 amp-res.

NIVEAU

2

Apprpprendrndrellectrectroniquenique

en parn partant de zant de zro


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LE COURS

Figure 1 : Reprsentation relle et schmatique dunediode. Le ct de la diode sur lequel est prlevela tension positive est appel cathode (K). Dans la

ralit, la cathode est repre par une bague-dtrompeurpeinte sur le corps de la diode. Dans la reprsentationschmatique, le signe + indique la cathode. Fautede repre sur la reprsentation schmatique, il existeun moyen mnmotechnique simple pour retrouver lacathode : la diode forme une lettre K lenvers, labarre verticale est la K-thode.

ANODE CATHODE

vers la sortie du secon-

daire dun transformateur,lorsque la demi-alternance

positive atteint lanode (A),

elle passe en direction de lacathode (K), tandis que lors-

que cest la demi-alternance

ngative qui atteint lanode(A), elle est bloque.

On trouvera donc en sortie

de la cathode (K) une ten-

sion pulse avec une fr-quence de 50 Hz, compose

uniquement de demi-alter-

nances positives intercalesde la pause correspondant

aux demi-alternances ngati-ves (voir figure 2).

Si on utilise quatre diodes

sur le secondaire dun trans-formateur, on limine la

pause de la demi-alternancengative.

En effet, lorsque la demi-

alternance positive se trouve

sur le point A et que lademi-alternance ngative se trouve sur

le point B, la tension alternative est

redresse par les diodes DS2 et DS3(figure 3).

Lorsque la demi-alternance ngative

se trouve sur le point A et que lademi-alternance positive se trouve sur

le point B, la tension alternative est

redresse par les diodes DS1 et DS4(figure 4).

Les demi-alternances positives ayantt doubles, la frquence que lon

prlvera sur la sortie de ce pont seragalement double et donc la tension

pulse ne sera plus de 50 Hz

mais de 100 Hz.

Sur la figure 5, on voit quil

est possible de redresserles deux demi-alternances

laide de seulement deux dio-

des, condition que le secon-daire du transformateur soit

muni dun point milieu.

En effet, si la demi-alternance

positive se trouve sur le pointA et que la demi-alternance

ngative se trouve sur le point

B, la demi-alternance posi-tive passera seulement tra-

vers la diode DS1.

Si la demi-alternance ngative

se trouve sur le point A et

que la demi-alternance posi-tive se trouve sur le point

B, la demi-alternance posi-tive passera seulement tra-

vers la diode DS2.

Dans ce cas-l galement,

les demi-alternances positi-ves ayant t doubles, la frquence

sera galement double et passera de

50 100 Hz.

Pour les configurations reprsentessur les figures 2 et 3, il suffit de choi-

sir un transformateur muni dun secon-daire capable de dbiter 12 volts pour

SECTEUR

220 V

A K

12 V

0 V

+ 12 VDS1T1

Figure 2 : Si on applique une tension alternative sur lanode dune diode, onprlvera sur la cathode, les demi-alternances positives mais pas les demi-

alternances ngatives. En effet, seule une tension positive peut traverser unediode de lanode vers la cathode. Cest pour cette raison que pendant le dlaioccup par les demi-alternances ngatives, aucune tension ne sera prsente surla cathode.

B

A

DS1 DS2

DS3 DS4

12 V

0 V

+ 12 V

SECTEUR

220 V

T1

DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2

Figure 3 : Si on relie 4 diodes au secondaire de T1, lorsque la demi-alternancepositive est sur le point A et la demi-alternance ngative est sur le point B,la diode DS2 laissera passer les demi-alternances positives sur sa cathode et ladiode DS3 laissera passer les demi-alternances ngatives sur son anode.

ELECTRONIQUE et Loisir s magazine Cours dElectronique Deuxime niveau7


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LE COURS

ELECTRONIQUE et Loisirs magazineCours dElectronique Deuxime niveau8

lorsque la diode est conductrice et qui

permet dalimenter le circuit lorsque ladiode ne lest plus, ou bien lorsque la

demi-alternance positive commence descendre vers 0 volt (voir les figures

6 et 7).

Il est bien vident que ce condensateur

lectrolytique devra avoir une capacitplus que suffisante pour alimenter le

circuit pendant toute la priode o ladiode nest pas conductrice.

La capacit de ce condensateur, expri-me en microfarads (F), varie en fonc-

tion du type de configuration utilisepour redresser la tension alternative,

cest--dire demi-alternance ou double

demi-alternance, de la valeur de la ten-sion redresse et du courant que le cir-

cuit alimenter consomme.

Les formules qui servent calculer lavaleur de capacit minimale utiliser

sont simples :

Redresseurs simple alternance (voir la

figure2) :

microfarad = 40 000 : (volt : ampre)

Redresseurs demi-alternance (voir les

figures 3 et 5)

microfarad = 20 000 : (volt : ampre)

Donc, si on alimente une radio quifonctionne sous 9 volts et qui con-

somme 0,1 ampre laide du circuit

de la figure 2, il nous faut une capacitminimale de :

40 000 : (9 : 0,1) = 444 microfarads

Comme cette valeur nest pas une

valeur standard, on utilisera 470 micro-

farads ou, mieux encore, 1 000 micro-farads, pour avoir une pile disposant

dune rserve de tension suprieure celle requise.

Si on alimente cette mme radio laide des circuits redresseurs repro-

duits sur les figures 3 et 5, il nous fautune capacit minimale de :

20 000 : (9 : 0,1) = 222 microfarads

Comme cette valeur nest pas unevaleur standard, on utilisera 330 micro-

farads ou, mieux encore, 470 microfa-rads.

Si lon doit alimenter un amplificateurqui requiert une tension de 24 volts

et qui consomme 1,2 ampre lorsquilest sa puissance maximale, laide

du circuit redresseur de la figure 2, onaura besoin dune capacit qui ne soit

pas infrieure :

40 000 : (24 : 1,2) = 2 000 microfarads

Si on alimentait ce mme amplifica-

teur laide des circuits redresseursreprsents sur les figures 3 et 5, il

obtenir en sortie une tension redres-

se de 12 volts. Pour la configurationreprsente sur la figure 5, et pour

obtenir une tension redresse de 12volts en sortie, il faut choisir un trans-

formateur muni dun secondaire de 24volts avec point milieu sur lequel pr-

lever la tension ngative.

A quoi sertle condensateurlectrolytique ?

Si on redresse une tension alterna-

tive de 12 volts, on obtient en sortiedune diode ou dun pont redresseur

une tension pulse qui, de 0 volt,

passe sa valeur positive maximalepuis redescend 0 volt pour remon-

ter nouveau vers le positif, avecune frquence de 50 ou 100 Hz (voir

les figures 2 et 3), cest--dire quilmonte et descend 50 ou 100 fois en

1 seconde.

Si on applique cette tension pulse

nimporte quel appareil lectronique,il ne pourra pas fonctionner car il a

besoin dune tension continue.

Pour transformer une tension pulse

en tension continue, il faut appliquerun condensateur lectrolytique sur la

sortie de la diode ou du pont redres-seur. On peut comparer ce condensa-

teur lectrolytique une pile rechar-geable qui emmagasine de la tension

12 V0 V

+ 12 V

SECTEUR

220 V

T1

DS1 DS2

B

A

DS1

DS2

12 V

DS1 DS2 DS1 DS2 DS1 DS2 DS1 DS2 DS1 DS2 DS1

B

12 V

0 V

+ 12 V

SECTEUR

220 V

T1

DS4 DS2

A

DS1 DS2

DS3 DS4

DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4 DS2 DS4

Figure 4 : Lorsque la demi-alternance ngative est sur le point A et la demi-alternance positive est sur le point B, la diode DS4 laissera passer lesdemi-alternances positives sur sa cathode et la diode DS1 laissera passerles demi-alternances ngatives sur son anode. Avec 4 diodes, on obtiendraen sortie une double demi-alternance positive.

Figure 5 : Pour redresser les deux demi-alternances avec seulementdeux diodes, il faut un transformateur quip dun secondaire muni dunpoint milieu capable de dbiter une tension double de la tension requise.Donc, pour obtenir une tension de 12 volts, il est ncessaire davoir untransformateur de 12 + 12 volts.


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LE COURS

9

nous faudrait alors une capacit dau

moins :

20 000 : (24 : 1,2) = 1 000 microfarads

Rappel

Comme vous avez pu le remarquer,

plus le circuit alimenter consommede courant, plus la capacit du conden-

sateur lectrolytique doit tre impor-tante. Dans le cas contraire, le con-

densateur lectrolytique se dchargeavant que la demi-alternance positive

de recharge narrive de la diode.

Lorsque vous achterez des condensa-

teurs lectrolytiques, outre la valeur deleur capacit en microfarads, on vous

demandera toujours leur tension de tra-

vail.

Si vous avez un circuit qui travaille avecune tension continue de 25 volts, il

sera toujours prfrable de choisir uncondensateur lectrolytique avec une

tension suprieure, par exemple, 35 ou

50 volts.

Mme lorsque vous achterez des dio-des ou des ponts redresseurs, on

vous demandera toujours, outre lavaleur de la tension redresser, le

courant (en ampres) que ces compo-

sants devront dbiter.

Pour redresser une tension alterna-

tive de 30 volts, il faut une diode ouun pont redresseur avec une tension

de travail dau moins 50 volts, parcequune tension alternative de 30 voltscorrespond une tension crte de :

30 x 1,41 = 42,3 volts

Si vous achetez des diodes de 50volts, vous pourrez les utiliser pour

redresser des tensions de 5, 12, 20 et35 volts, mais pas des tensions alter-

natives de 40 ou de 50 volts.

Si vous achetez des diodes de 100

volts, vous pourrez les utiliser pourredresser des tensions de 5, 12, 35 et

70 volts, mais pas des tensions alter-natives de 80 ou de 90 volts.

Pour alimenter un circuit qui consommeun courant de 1 ampre, vous ne devrez

pas choisir des diodes ou des pontsredresseurs de 1 ampre exactement.

Si on veut pouvoir charger le conden-sateur lectrolytique, il faut disposer

dune valeur de courant suprieure.

Si on utilise un circuit redresseur

demi-alternance (voir figure 2), ondevra choisir une diode capable de

dbiter au moins 50 % de courant enplus de celui requis. Ainsi, si le circuit

consomme 1 ampre, on devra choisir

une diode de 1,5 ampre.

Si on utilise un circuit redresseur dou-

ble demi-alternance (voir les figures 3et 5), on devra choisir une diode capa-

ble de dbiter au moins 20 % de cou-rant en plus de celui requis. Ainsi, si lecircuit consomme 1 ampre, on devra

choisir une diode de 1,2 ampre.

La mme rgle sapplique concernant

le courant que doit dbiter le secon-daire du transformateur dalimenta-

tion.

Donc, en ayant un circuit qui con-somme 1 ampre et si vous ne redres-

sez quune seule demi-alternance (voir

figure 2), vous devrez choisir un trans-formateur qui dbite au moins 1,5

ampre, tandis que si vous redressezles deux demi-alternances (voir les figu-

res 3 et 5), vous devrez choisir un

transformateur qui dbite au moins 1,2ampre.

La tension stabilise

Si on mesure, laide dun multim-

tre, la valeur de la tension alterna-tive dbite par le secondaire dun

transformateur et quon la mesure nouveau aprs lavoir redresse et

stabilise avec le condensateur lec-trolytique, on obtiendra une tension

continue suprieure la valeur de la

tension alternative.

Figure 6 : Les demi-alternances positives rcupres surla cathode de la diode, permettront, en plus dalimenter

le circuit, de charger le condensateur lectrolytique C1.Lorsque la diode nest pas conductrice en raison de laprsence des demi-alternances ngatives, cest alors lecondensateur lectrolytique C1 qui fournit au circuit latension quil a emmagasine durant les demi-alternancespositives.La tension continue qui se trouve sur les broches ducondensateur lectrolytique est alors de :(volts alternatifs 0,7) x 1,41

SECTEUR220 V

DS1

15,93 V12 V C1

TENSION FOURNIE PAR LE CONDENSATEUR LECTROLYTIQUE

Figure 7 : Si on utilise 4 diodes pour redresser latension alternative, entre la demi-alternance positive et

la suivante, on naura plus la pause de la demi-alternancengative, comme on peut le voir sur la figure 6. Lecondensateur lectrolytique devra fournir une tension aucircuit que lon alimente pendant un dlai infrieur, ilaura une capacit deux fois moindre que celle du circuitreprsent sur la figure 6.La tension continue qui se trouve sur les broches ducondensateur lectrolytique sera alors de :(volts alternatifs 1,4) x 1,41

SECTEUR220 V

TENSION FOURNIE PAR LE CONDENSATEUR LECTROLYTIQUE

RS1

12 V

C1 14,94 V

ELECTRONIQUE et Loisirs magazineCours dElectronique Deuxime niveau


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LE COURS

diode zener une tension suprieure la tension stabiliser. Il ne faut pas

omettre la rsistance de limitation

relier, en srie, la diode.

Si on relie directement la tension sta-

biliser la diode zener sans aucunersistance, elle sautodtruira aprs

seulement quelques secondes de fonc-tionnement.

La valeur de cette rsistance de chutene doit pas tre choisie au hasard,

mais calcul en fonction de la tension

qui sera applique sur son entre et ducourant que le circuit alimenter con-

somme.

La formule pour calculer la valeur ohmi-

que de cette rsistance est trs sim-ple :

ohm = (Vin Vz) : (mAz + mA) x 1 000

o

ohm = est la valeur de la rsis-

tance,

Vin = est la valeur de la tension

que lon appliquera surla rsistance de la diode

zener,

Vz = est la valeur de la tension

reporte sur le corps dela diode zener, cest--dire

celle de stabilisation,

mAz = est la valeur du courant quil

est ncessaire de faire pas-ser dans la diode zener,

mA = est la valeur du courant que

le circuit alimenter con-somme avec la tension sta-bilise,

1 000 = est un nombre fixe quelon devra utiliser parce

Dans la leon numro 8 (voir figure

244), nous vous avons expliqu que lemultimtre mesure les volts efficaces

de la tension alternative, mais que lecondensateur lectrolytique se charge

toujours sur la valeur de la tension

crte atteinte par la demi-alternancepositive.

La tension continue disponible aux bor-

nes du condensateur est donc toujours

1,41 fois suprieure par rapport latension efficace.

Il faut signaler que toutes les diodesde redressement provoquent une chute

de tension de 0,7 volt environ, ce qui

implique que la valeur de la tension quise trouve sur le condensateur lectro-

lytique restera lgrement infrieure.

Si lon redresse une tension alternative

de 12 volts avec le circuit de la figure2 une seule diode, on obtiendra une

tension continue de :

(12 0,7) x 1,41 = 15,93 volts continus

Si lon redresse une tension alterna-

tive de 12 volts avec le circuit pont

redresseur de la figure 3, qui utilise4 diodes, la chute de tension ne sera

pas de :

0,7 x 4 = 2,8 volts

Parce que les deux couples de diodes

ne sont pas actifs simultanment maisfonctionnent alternativement. DS2 et

DS3 tout dabord puis, ensuite, DS1 et

DS4 pour revenir DS2 et DS3 et ainside suite. La chute de tension est donc

de seulement :

0,7 x 2 = 1,4 volt

ce qui donnera une tension continue

de :

(12 1,4) x 1,41 = 14,94 volts continus

Les valeurs de tension reportes ci-dessus seront prleves sans charge,

parce que plus le circuit que lon ali-

mente consomme de courant, plus latension diminue.

En effet, toutes les alimentationsmunies dune diode ou dun pont

redresseur fournissent une tensioncontinue en sortie qui varie en fonction

de la charge ainsi que de la fluctuation

de la tension de secteur 220 volts qui,comme on le sait, peut se situer entre

210 et 230 volts.

Pour pouvoir alimenter un circuit avec

une tension qui ne subisse ni les varia-

tions de charge ni les fluctuations dela tension du courant de secteur, on

devra ncessairement la stabiliser.

Une diode zenercomme stabilisateur

Le systme le plus simple et le plus

conomique pour stabiliser une ten-

sion continue est dutiliser une diodezener (figure 10).

Ces diodes, qui sont de mmes dimen-sions que les diodes de redresse-

ment (voir figure 1), se distinguent parleur valeur de tension grave sur leur

corps.

Si la valeur indique sur son corps est

5,1, cela signifie que la diode zenerstabilise nimporte quelle tension appli-

que sur son entre sur une valeur fixe

de 5,1 volts.

Si la valeur indique sur son corps est

12, cela signifie que la diode zener sta-

bilise nimporte quelle tension appli-que sur son entre sur une valeur fixede 12 volts.

Pour quelle puisse remplir son rlede stabilisateur, il faut appliquer sur la

Figure 8 : Si la capacit du condensateur lectrolytiqueest celle requise, dans le laps de temps compris entre lesdeux demi-alternances positives, on obtiendra une tensioncontinue relativement stable.

0 V

14,94 V

Figure 9 : Si la capacit du condensateur lectrolytiqueest insuffisante, on obtiendra une tension continue peustable, qui pourra passer de sa valeur maximale unevaleur infrieure de quelques volts.

0 V

13,00 V

14,94 V

ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours dElectronique Deuxime niveau10


15/219

LE COURS

que le courant

mAz et mA estexprim en mil-

liampre au lieu

dtre exprim enampre.

La valeur mAz, cest--dire le courant quil est

ncessaire de faire parcou-rir dans la diode zener pour

pouvoir stabiliser une ten-

sion, varie en fonction de sapuissance.

Pour les diodes zener de1/2 watt, on pourra choisir

un courant maximal de 20mA. En fait, on choisit tou-

jours un courant infrieur,

cest--dire 12, 8 ou 6 mA.

Pour les diodes zener de 1

watt, on pourra choisir uncourant maximal de 30 mA. En fait,

on choisit toujours un courant infrieur,cest--dire 20, 15 ou 8 mA.

Exemples de calcul

Exemple 1 :Nous avons une tension de 14 volts

que nous voulons stabiliser 9 volts

pour pouvoir alimenter une radio.

Sachant que le circuit consomme10 mA, nous voudrions connatre lavaleur de la rsistance R1 appliquer

sur la diode zener (voir figure 11).

Solution :

Dans un premier temps, nous cher-chons une diode zener de 9 volts. Ne

layant pas trouve, nous utilisons une

diode zener de 9,1 volts.

En admettant que nous voulions fairedbiter un courant de 14 mA sur cette

diode, nous devrions utiliser cette for-mule :

ohm = [(Vin Vz) : (mAz + mA)] x 1 000

En y insrant les donnes que nouspossdons, nous obtiendrons :

[(14 9,1) : (14 + 10)] x 1 000

= 204 ohms

Etant donn que cette valeur ohmiquenest pas une valeur standard, on choi-

sira la valeur standard la plus proche,cest--dire 180 ohms ou 220 ohms.

En admettant que lon choisisse 180

ohms, si nous voulons connatre lecourant qui parcourt la diode zener,

nous pourrons utiliser la formule :

mA total = [(Vin Vz) : ohm] x 1 000

Et nous obtiendrons alors un courant

total de :

[(14 9,1) : 180] x 1 000

= 27 milliampres

Etant donn que le circuit

consomme 10 mA, le cou-rant qui parcourt la diode

zener est donc un courant

de seulement :

27 10 = 17 milliampres

Exemple 2:

Nous devons alimenter uncircuit avec une tension sta-

bilise de 12 volts et nous

avons notre dispositionune tension de 22 volts.

Sachant que le circuit que

nous voulons alimenter con-

somme un courant de

18 mA, nous dsirons con-natre la valeur en ohms de

la rsistance appliquer ensrie la diode zener (voir figure 11).

Solution :

En admettant que nous trouvions une

diode zener de 12 volts 1 watt, nouspourrions la faire traverser par un cou-

rant denviron 20 mA.

En utilisant la formule que nous con-

naissons dj, nous pourrions calculerla valeur de R1 :

[(22 12) : (20 + 18)] x 1 000

= 263 ohms

Etant donn que cette valeur ohmique

nest pas une valeur standard, nous

choisirons la valeur standard la plusproche, cest--dire 270 ohms.

En admettant que nous choisissionscette valeur de 270 ohms, la rsis-

tance sera alors parcourue par un cou-rant total de :

Figure 10 : Ce qui a t dit pour la figure 1 est tout faitvalable pour la diode zener. La seule diffrence se situedans sa reprsentation schmatique o un petit appendicea t ajout en bout de la barre du K lenvers pour la

distinguer dune diode normale.

ANODE CATHODE

12 V

Figure 11 : Pour stabiliser une tension continue laide dune diode zener, il faut toujours appliquer une rsistance de limitationsur sa cathode. La valeur de cette rsistance de chute doit tre calcule en fonction de la tension que lon appliquera surson entre (Vin) moins la tension de la diode zener (Vz), le tout divis par la valeur du courant dbit par la diode (mAz) pluscelle du courant absorb par le circuit (mA) comme expliqu dans le texte.

R1 =Vin - Vz

mAz + mAx 1 000DZ1Vin

R1

Vz

mAz

mA



16/219

LE COURS

[(22 12) : 270] x 1 000

= 37 milliampres

Comme le circuit consomme 18 mA, ladiode zener sera donc parcourue par

un courant de seulement :

37 18 = 19 milliampres

Pour connatre la puissance de la rsis-

tance appliquer sur la diode zener,

nous pourrons utiliser cette formule :

watt =

[ohm x (mA tot. x mA tot.)] : 1 000 000

Comme le courant total est de 37 mA,nous devrons utiliser une rsistance

de :

[270 x (37 x 37)] : 1 000 000 = 0,37 watt

cest--dire une rsistance de 1/2 watt

puisquun demi-watt correspond

0,5 watt.

Les inconvnientsde la diode zener

Les diodes zener peuvent tre utilisespour alimenter des circuits qui consom-

ment des courants de quelques dizai-

nes de milliampres seulement.

En outre, il ne faut pas oublier que si le

courant consomm varie, il faut chaquefois recalculer la valeur ohmique de la

rsistance R1.

En rduisant la valeur ohmique de la

rsistance, on ne pourra jamais dsac-tiver le circuit que nous alimentons car

le courant quil consomme basculerait

alors entirement sur la diode zenerqui deviendrait inutilisable aprs seu-

lement quelques secondes.

Il faut galement savoir que toutes les

diodes zener, comme tout autre com-

posant lectronique, ont une tolrancespcifique chacune. Ne vous ton-

nez donc pas si une diode zener don-ne pour 5,1 volts stabilise la tension

sur une valeur infrieure, cest--dire

4,8 ou 4,9 volts, ou bien sur unevaleur suprieure, cest--dire 5,2 ou

5,4 volts.

Cest la raison pour laquelle il est nor-

mal quune diode zener de 12 voltsstabilise une tension sur une valeur de

11,4 volts ou de 12,6 volts.

Une diode zener

et un transistor

Pour alimenter des circuits qui consom-ment des courants suprieurs 0,1

ampre, il est prfrable dutiliser le

circuit reprsent sur la figure 12, quiutilise une diode zener ainsi quun tran-

sistor de puissance (voir TR1).

Si on place une diode zener dans la

base dun transistor NPN, on raliseraun stabilisateur de tension capable

dalimenter un quelconque circuit pou-vant consommer jusqu un maximum

de 2 ampres.

Il est bien vident que le transistor

que lon utilisera dans cette alimenta-

tion devra tre capable de supporterun courant suprieur. Donc, si lon a

besoin dun courant de 1 ampre, ondevra choisir un transistor capable de

dbiter au moins 2 ampres.

Si lon a besoin dun courant de 2

ampres, on devra choisir un transistor

capable de dbiter au moins 4 amp-

res.

La tension que lon prlvera sur

lmetteur sera toujours infrieure den-

viron 0,7 volt par rapport la valeur dela diode zener car elle chutera de 0,7

volt en passant de la base lmet-teur du transistor. Donc, si on place

une diode zener de 5,1 volts dans labase du transistor, on prlvera sur

son metteur une tension stabilise de

seulement :

5,1 0,7 = 4,4 volts

Si on place une diode zener de 12

volts dans la base du transistor, onprlvera sur son metteur une tension

stabilise de seulement :

12 0,7 = 11,3 volts

Pour augmenter la sortie de 0,7 volt

Pour compenser la chute de tensiondans le transistor, on devrait placer

dans la base une diode zener prvue

pour une tension suprieure de 0,7 voltpar rapport celle requise en sortie.

Puisquon ne trouvera jamais de diodezener de 9,7 volts ou de 12,7 volts,

pour pouvoir augmenter de 0,7 volt la

tension quelle stabilise, il suffit de luirelier en srie une diode au silicium

normale (voir figure 13).

Comme vous le savez certainement

dj, toutes les diodes au siliciumprovoquent une chute de tension de

0,7 volt.

Cest pour cela que si lon relie en

srie une quelconque diode unediode zener de 12 volts, on retrouvera

sur la base du transistor une tension

stabilise de :

12 + 0,7 = 12,7 volts

En reliant en srie deux diodes norma-les sur une diode zener de 12 volts,on retrouvera sur la base du transistor

une tension stabilise de :

12 + 0,7 + 0,7 = 13,4 volts

Figure 12 : Pour alimenter des circuits qui consomment des courants importants, il est prfrable dutiliser un transistor depuissance (TR1) et dinsrer la diode zener dans sa base. On obtiendra en sortie du transistor une tension infrieure 0,7volt par rapport celle fournie par la diode zener.

R1 =Vin - Vu - 0,7

+ 8x 1 000

DZ1

Vin

R1

12 V

11,3 V

E

B

C

C1

TR1

12 V

Vu

Ib



17/219

LE COURS

o :


appliquer sur le collecteur du

transistor TR1 qui, dans notreexemple, est de 18 volts,

Vu = est la valeur de la tension quelon veut obtenir sur la sortie

de lalimentation, cest--dire12 volts,

0,7 = est la chute de tension intro-duite par le transistor de puis-

sance TR1,

Ib = est le courant que lon appli-

que sur la base du transistorTR1 que nous avons calcul et

qui est de 30 mA,

8 = est la valeur du courant que

lon devra faire dbiter sur la

diode zener.

En insrant ces donnes dans la for-mule que lon a mentionne plus haut,

on obtiendra :

[(18 12 0,7) : (30 + 8)] x 1 000

= 139 ohms

Important : La bague-dtrompeur, pla-ce sur une extrmit du corps de ladiode zener (ct cathode K), doit tre

dirige vers la rsistance R1, tandis

que la bague-dtrompeur, place surune extrmit du corps de la diode au

silicium (ct cathode K), doit tre diri-

ge vers la masse (voir figure 13).

Si lon inverse la polarit dune seulediode, on trouvera sur lmetteur la

mme tension que celle applique sur

le collecteur.

La valeur de la rsistance R1

Pour calculer la valeur de la rsistance

R1 utiliser dans cette alimentation, ilfaudrait connatre le Hfe, cest--dire le

gain du transistor TR1.

Si vous avez ralis le testeur pourtransistor LX.5014 propos dans la

Leon numro 17 (ELM 17, page 85 etsuivantes), vous pourrez tout de suite

connatre la valeur Hfe de nimportequel transistor.

En admettant que le transistor choisiait une Hfe de 50, on pourra calculer

la valeur du courant qui doit tre dbitsur la base avec la formule :

mA base = (ampre max : Hfe) x 1 000

En fait, le transistor est utilis dansces alimentations comme amplificateurde courant, donc, sa Hfe influe sur le

courant que lon veut prlever sur sonmetteur.

Si lon veut prlever un courant de 1,5ampre sur cette alimentation, il faut

que le courant qui passe sur la base

du transistor TR1 soit de :

(1,5 : 50) x 1 000 = 30 mA

En fait, le courant maximal quun tran-sistor peut dbiter se calcule avec laformule :

ampre max =

(mA base x Hfe) : 1 000

Si le transistor utilis a une Hfe de 35

au lieu de 50, on ne russira pas

prlever plus de :

(30 x 35) : 1 000 = 1 ampre

En connaissant le courant de la base,

que nous indiquerons avec Ib (voirfigure 12), on pourra calculer la valeur

de la rsistance R1 avec la formule :

ohm R1 =

[(Vin Vu 0,7) : (Ib + 8)] x 1 000

Figure 13 : Pour compenser la chute de tension de 0,7 volt provoque par letransistor TR1, on pourra ajouter, en srie dans la diode zener DZ1, une simplediode de redressement (voir DS1). La cathode de la diode zener doit toujours tredirige vers la rsistance R1 et la cathode de la diode de redressement, vers lamasse.

12V

DZ1

Vin

R1

12 V

E

B

C

C1

TR1

12,7 V

DS1

Figure 14 : Pour obtenir diffrentes tensions stabilises en sortie, on pourraitrelier plusieurs diodes zener la base de TR1 :

R1 = 680 ohmsR2 = 560 ohmsR3 = 390 ohmsR4 = 270 ohms

DZ1 = zener de 9,7 voltsDZ2 = zener de 12,7 volts

DZ3 = zener de 18,7 voltsDZ4 = zener de 24,7 volts

C1 = 47 F lectr. 50 volts

TR1 = Transistor de puissance NPN

DZ1

35 V

R4E

B

C

C1

TR1

912

1824

SORTIE

R3R2R1

DZ2 DZ3 DZ4

S1



18/219

LE COURS

[(35 24 0,7) : (30 + 8)] x 1 000

= 271 ohms

Etant donn que ces valeurs ne sont

pas standards, on utilisera, respecti-

vement, des rsistances de 680, 560,390 et 270 ohms.

Signalons que plus la diffrence entrela tension Vin applique sur le col-

lecteur et la Vu prleve sur lmet-teur est importante, plus le transistor

chauffera.

Donc, afin dviter quil ne se dtriore,

on devra appliquer sur son corps unradiateur de refroidissement qui per-

mettra de dissiper la chaleur gnre

(voir figure 15).

Si lon choisit un transistor de puis-

sance et quil a les caractristiquessuivantes :

Puissance de dissipation maximale

= 60 watts

Courant maximal

= 3 ampres

On ne pourra jamais lui faire dissiper

60 watts, car cette puissance est dis-sipe par le transistor seulement si la

temprature de son corps ne dpasse

pas 25.

Etant donn que la temprature du

corps atteint toujours des valeurs de40 ou 50, on devra rduire la puis-

sance maximale dissiper denviron

1/3, donc, nos 60 watts deviendront20 watts.

Cest pour cette raison que si on

applique sur le collecteur une tensionde 35 volts et quon la stabilise sur

24 volts, la diffrence entre la

tension Vin applique sur len-

tre et la Vu prleve en sortiemultiplie par les ampres, sera

entirement dissipe en wattschaleur, ce que lon peut calculer

grce cette simple formule :

watt chaleur = (Vin Vu) x ampre

o

Vin = est la tension appli-que sur le collec-

teur

Vu = est la tension prle-

ve sur lmetteur

Ampre = est le courant prlev

sur la sortie

Avec une Vin de 35 volts, une Vu

de 24 volts et une consommation decourant de 1,5 ampre, le transistor

TR1 dissipera en chaleur :

(35 24) x 1,5 = 16,5 watts

Si lon stabilise la tension de sortie sur

9 volts et que lon alimente un circuitqui consomme 1,5 ampre, le transis-

tor TR1 dissipera en chaleur une puis-

sance de :

(35 9) x 1,5 = 39 watts

Pour ne pas faire dissiper plus de

20 watts au transistor TR1, on devrarduire le courant dabsorption et pour

connatre la valeur maximale des amp-

res pouvant tre prleve, on pourrautiliser cette formule :

Ampre = watt : (Vin Vu)

Donc, si lon prlve 9 volts sur unesortie, pour ne pas faire dissiper plus

de 20 watts au transistor TR1, ondevra prlever un courant maximalde :

20 : (35 9) = 0,76 ampre

Comme vous avez pu le remarquer,plus on diminue la tension stabilise

que lon veut prlever en sortie, plus

on devra rduire le courant dabsorp-tion.

Mme avec de faibles absorptions, on

devra toujours appliquer un radiateur

de refroidissement sur le transistor(voir figure 15) afin de dissiper rapi-

dement la chaleur gnre par son

corps.

A suivre

valeur que lon pourra arrondir

120 ou 150 ohms.

Pour obtenir une tension de 12

volts en sortie, on ne devra pasutiliser une diode zener de 12

volts mais une de 12,7 volts pour

compenser la chute de tensionde 0,7 volt provoque par le tran-

sistor.

Si lon utilise une diode zener de

12 volts, on prlvera alors sur lasortie, une tension de :

12 0,7 = 11,3 volts

La valeur 12,7 volts ntant pasune valeur standard, on pourra

utiliser une zener de 12 volts, en

reliant en srie une diode au sili-

cium, comme sur la figure 13.

La tension sur lentre collecteur

Sur le collecteur du transistor TR1, ilfaut appliquer une tension Vin qui soit

toujours 1,4 fois suprieure la valeur

de tension que lon veut prlever surlmetteur.

Donc, si lon veut obtenir en sortie une

tension stabilise de 9 volts, on devra

appliquer sur le collecteur une tensionqui ne soit pas infrieure :

9 x 1,4 = 12,6 volts

Pour obtenir en sortie une tension sta-bilise de 24 volts, on devra appliquer

sur le collecteur une tension qui ne soit

pas infrieure :

24 x 1,4 = 33,6 volts

Pour obtenir en sortie des tensions

stabilises de 9, 12, 18 ou 24 volts,on devra appliquer sur le collecteur une

tension de 35 volts, puis utiliser 4 dio-des zener de 9,7, 12,7, 18,7 ou 24,7volts (voir figure 14), chacune alimen-

te laide dune rsistance dont la

valeur est toujours calcule avec la for-mule :

ohm R1 = [(Vin Vu 0,7) : (Ib +8)] x

1 000

On obtiendra donc :

[(35 9 0,7) : (30 + 8)] x 1 000

= 665 ohms

[(35 12 0,7) : (30 + 8)] x 1 000

= 586 ohms

[(35 18 0,7) : (30 + 8)] x 1 000

= 428 ohms

Figure 15 : Le corps du transistor TR1 doittoujours tre appliqu sur un radiateur derefroidissement afin de dissiper rapidementla chaleur gnre. Plus la tension que lonapplique sur le collecteur est importante et plusle courant que lon prlve sur lmetteur estimportant, plus le transistor chauffe.



19/219

NOTES


20/219

LE COURS

LEON

N29-2

Les alimentations

Dans la premire partie de cette leon, nous avons vu les principaux

lments constituant une alimentation simple et comment la stabiliser, du

moins de faon rudimentaire. Nous allons poursuivre dans cette seconde

partie pour aboutir une stabilisation de qualit et nous terminerons par

la protection contre les courts-circuits.

Figure 16 : Voici les valeurs pour une tension dentre Vin de 18 volts, pour unetension de sortie Vu de 12 volts et pour un courant maximal de 1,5 ampre :

R1 = 2,2 k DZ1 = Diode zener 4,3 VR2 = 120 C1 = Condensateur lectrolytique 10 FR3 = 7 k TR1 = Transistor de puissance NPNR4 = 5 k TR2 = Transistor faible puissance NPN

Pour rendre plus stable la tension que lon prlve sur la sortie de TR1, il fautpiloter sa base avec un second transistor (voir TR2). Ce transistor contrlera lavaleur de tension prsente sur la jonction de R3 et R4 laide de celle fourniepar la diode zener DZ1. Si la tension de sortie augmente, le transistor TR2 ferarduire le dbit de TR1, tandis que si la tension de sortie diminue, le transistorTR2 fera dbiter davantage le transistor TR1.

DZ1

18 VE

B

C

C1

TR1

R1

E

B

C

12 V

Vin Vu

R2R3

R4

TR2

VEAU

2

ne bonne alimentation doitdabord tre stable mais elle

doit galement tre sre !

Dans le laboratoire, elle sert

alimenter des montages en test etsera fatalement mise en court-circuit

un moment o un autre. Il faut donc

la protger contre cet avatar.

Rendre plus stablela tension de sortie

Mme si le circuit compos dun tran-

sistor et dune diode zener (voir figure

12, leon 29-1) nous permet dobte-nir des tensions stables en sortie,

on remarquera que si le courant con-somm varie, la valeur de la tension

varie galement lgrement.

Pour avoir une alimentation qui four-

nisse une tension trs stable ne sui-vant pas les variations du courant con-somm, on devra ajouter un second

transistor (voir le transistor TR2 de lafigure 16) afin quil corrige automati-

quement les plus petites variations de

tension.

Ce transistor de petite puissance sert

damplificateur derreur.

En fait, le transistor TR2 compare latension prleve sur la sortie de TR1

par lintermdiaire des deux rsistan-

ces R3 et R4, avec celle de la diodezener applique sur lmetteur.

Si la tension prleve en sortie aug-mente, le transistor TR2 diminue la

tension qui se trouve sur la base du

Apprpprendrndrellectrectroniquenique

en parn partant de zant de zro



21/219

LE COURS

transistor TR1, de faon la ramener

la valeur requise.

Si la tension prleve en sortie dimi-

nue, le transistor TR2 augmente la ten-sion qui se trouve sur la base du tran-

sistor TR1, de faon la ramener la

valeur requise.

Dans ce circuit, les valeurs des deuxrsistances R3 et R4 sont trs criti-

ques.

Concevoirune alimentation

A prsent, nous vous indiquons les cal-culs effectuer pour raliser une ali-

mentation stabilise capable de dbi-

ter 12 volts 1,5 ampre en sortie.

Avant de poursuivre, souvenez-vous

que la diode zener doit tre choisieavec une valeur de tension gale

environ 1/3 de la valeur de la tensionstabilise que lon veut obtenir en sor-

tie.

Donc, pour obtenir une tension de 12

volts en sortie, on devra choisir unediode zener de :

12 : 3 = 4 volts

Etant donn que cette valeur nest pasune valeur standard, on pourra sansproblme utiliser une diode de 4,3 ou

4,7 volts.

Il faut que le courant dbit par la

diode zener soit compris entre 5 et 7milliampres.

La tension Vin appliquer sur le col-lecteur du transistor de puissance TR1

doit tre 1,4 fois suprieure la ten-sion que lon veut stabiliser, cest la

raison pour laquelle il faut une tensionde :

12 x 1,4 = 16,8 Vin minimum

On devra donc utiliser une Vin qui ne

soit pas infrieure 16,8 volts et pourcela, on pourra choisir des tensions de

18 volts, mais galement de 22, 30 ou

36 volts.

En admettant que la tension soit de 18volts et que la diode zener soit de 4,3

volts, on pourra immdiatement calcu-

ler la valeur de R1.

Calcul de la rsistance

Pour faire dbiter un courant compris

entre 5 et 7 milliampres sur la diode

zener, on prendra une valeur moyenne,cest--dire 6 milliampres, puis on cal-

culera la valeur de R1 laide de la

formule :

ohm R1 = [(Vin Vz) : mA] x 1 000

Vin = est la valeur de tension qui est

applique sur le collecteur dutransistor TR1 qui, dans notre

exemple, est de 18 volts.

Vz = est la valeur du courant que lon

veut faire dbiter sur la diodezener, cest--dire 6 milliamp-

res.

Si lon insre toutes ces donnes dans

la formule, on obtiendra :

[(18 4,3) : 6] x 1 000

= 2 283 ohms

Etant donn que cette valeur nest

pas une valeur standard, on choisirala valeur la plus proche, cest--dire

2200 ohms.

Pour connatre la valeur du courant

dbit par la diode zener avec une

rsistance de 2 200 ohms, au lieudune rsistance de 2 283 ohms, on

pourra utiliser cette formule :

MA = [(Vin Vz) : ohm] x 1 000

Donc, la diode zener dbitera un cou-rant de :

[(18 4,3) : 2 200] x 1 000

= 6,22 milliampres

Calcul de la rsistance R2


R2, il faut connatre la Hfe du transistor

TR1 (revoir la leon 17).

Rappelons que tous les transistors de

puissance ont une Hfe comprise entre30 et 40, tandis que les transistors de

moyenne puissance ont une Hfe com-prise entre 40 et 50.

Si le transistor choisi a une Hfe de 35,on pourra calculer la valeur du courant

de la base avec la formule :

mA base =

(ampre max : Hfe) x 1 000


R1 = 2,2 k DZ1 = Diode zener de 4,3 VR2 = 1 k C1 = Condensateur lectrolytique 10 FR3 = 5,5 k TR1 = Transistor de puissance NPNR4 = 5 k TR2 = Transistor faible puissance NPN TR3 = Transistor faible puissance NPN

Pour augmenter le gain (Hfe) trop faible du transistor TR1, il faut raliser unamplificateur Darlington. Celui-ci sobtient en reliant un transistor de moyennepuissance (voir TR3), sur la base. Dans ce circuit, lamplificateur derreur TR2sera reli la base du transistor TR3 et non plus sur la base de TR1.

DZ1

18 VE

B

C

C1

TR1

R1

E

B

C

12 V

Vin Vu

R2R3

R4TR2

E

B

C

TR3

4,3 V



22/219

LE COURS

6,22 mA, on divise ce chiffrepar 2 et lon obtient 3,11 mA.

En insrant ces donnes dans la for-mule que lon a prcdemment men-

tionne, on obtient :

[(18 12 0,7) : (43 + 3,11)] x 1 000= 114 ohms

valeur que lon arrondira 120 ohms.



R4 placer entre la base du transistor

TR2 et la masse, on utilisera cette for-mule :

ohm R4 = [(Vz + 0,7) : mA] x 1 000

Etant donn que la rsistance R4dbite un courant de 1 milliampre, et

que lon a utilis une diode zener de

4,3 volts, pour la rsistance R4, ondevra choisir une rsistance de :

[(4,3 + 0,7) : 1] x 1 000 = 5 000 ohms



R3 placer entre lmetteur du transis-tor TR1 et la base du transistor TR2,

on utilisera cette formule :

ohm R3 = [Vu : (Vz + 0,7)] 1 x R4

On effectue tout dabord cette opra-

tion :

[12 : (4,3 + 0,7)] = 2,4

On extrait 1 ce nombre, puis on mul-

tiplie le rsultat par la valeur de R4 :

(2,4 1) x 5 000

= 7 000 ohms

Si aprs avoir ralis cette alimenta-

tion, on retirait la charge de la sortie,aprs quelques minutes, le transistor

TR2 et la diode zener partiraient en

fume, car la valeur de seulement120 ohms de la rsistance R2 fait

dbiter sur ces deux composants des

courants trs importants.

Pour viter cet inconvnient, il faudraitun transistor de puissance avec une

Hfe leve, mais puisquil nen existe

pas, pour augmenter le gain de ltage

final de puissance, il suffira de relierun transistor de moyenne puissance

sur la base du transistor TR1.

Une alimentationavec amplificateurDarlington

En reliant deux transistors comme surla figure 17, on obtient un circuit appel

amplificateur Darlington, pourvu dun

gain lev.

Si le transistor de puissance rfrencTR1 a une Hfe de 30 et le transistorde moyenne puissance rfrenc TR3

a une Hfe de 40, on obtiendra un tagefinal qui aura une Hfe totale de :

Hfe totale

= 30 x 40 = 1 200

Ceci tant dit, allons prsent vrifierquelles sont les valeurs des rsistan-

ces R1, R2, R3 et R4 que lon devrautiliser pour raliser une alimentation

stabilise identique, capable de dbiter12 volts 1,5 ampre.

Comme pour le circuit prcdent, onappliquera une tension Vin de 18 volts

sur le collecteur du transistor TR1 et

on choisira une diode zener de 4,3volts.


Pour faire dbiter un courant comprisentre 5 et 7 milliampres sur la diode

zener, on prendra une valeur moyenne,

cest--dire 6 milliampres, puis on cal-culera la valeur de R1 laide de la

formule :

ohm R1 =

[(Vin Vz) : mA] x 1 000

Etant donn que lon veut prlever uncourant de 1,5 ampre en sortie, on

devra faire dbiter sur la base du tran-

sistor TR1, un courant de :

(1,5 : 35) x 1 000 = 42,85 mA

valeur que lon arrondira 43 mA.

En connaissant le courant dbit sur

la base, que lon indiquera Ib, on

pourra calculer la valeur de la rsis-tance R2 avec la formule :

ohm R2 =

[(Vin Vu 0,7) : (Ib + 3,11)] x 1 000


appliquer sur le collecteur deTR1 qui, dans notre exemple,

est de 18 volts.

Vu = est la valeur de la tension que

lon veut obtenir en sortie de

lalimentation, cest--dire 12volts.

0,7 = est la chute de tension provo-

que par le transistor de puis-

sance TR1.


que sur la base du transistorTR1 que lon a calcul et qui

est denviron 43 mA.

3,11 = est la valeur du courant dbit

par la diode zener divise par2. En effet, sachant que la

diode dbite un courant de

Figure 18 : Etant donn que les valeurs R3 et R4 de la figure 17 ne sont pas desvaleurs standards, pour obtenir 12 volts en sortie, il est prfrable dinsrer untrimmer de 2 200 ohms entre ces deux rsistances, puis dabaisser la valeur deR3 4700 ohms et celle de R4 3900 ohms.

E

B

C

TR1

E

B

C

12 V

Vu

R3

R4TR2

E

B

C

TR3

R5

4 700 ohm

2 200 ohm

3 900 ohm

10 V

15 V



23/219

LE COURS


applique sur le collecteur dutransistor TR1 qui, dans notre

exemple, est de 18 volts.

Vz = est la valeur du courant de

la diode zener, cest--dire 4,3

volts.

MA = est le courant que lon veut quela diode zener dbite, cest--

dire 6 milliampres.



[(18 4,3) : 6] x 1 000

= 2 283 ohms

Etant donn que cette valeur nest pas

une valeur standard, on choisira la

valeur la plus proche, cest--dire 2200ohms.



R2, il faut connatre la Hfe totale qui,

comme nous lavons calcule prc-demment, est gale 1 200.

On pourra alors calculer la valeur du

courant de la base du transistor de

moyenne puissance TR3 avec la for-mule :

MA base TR3 =

(ampre max : Hfe totale) x 1 000

Etant donn que lon veut prlever un

courant de 1,5 ampre en sortie, on

devra faire dbiter sur la base du tran-sistor TR3, un courant de :

(1,5 : 1 200) x 1 000

= 1,25 mA

valeur que lon arrondira 1,3 mA.

En connaissant le courant dbit surla base, que lon devra appliquer sur

cet amplificateur Darlington et que lonindiquera Ib, on pourra calculer la

valeur de la rsistance R2 avec la for-

mule :

ohm R2 =

[(Vin Vu 1,4) : (Ib + 3,11)] x 1 000

Vin = est la valeur de la tension appliquer sur le collecteur de

TR1 qui, dans notre exemple,

est de 18 volts.

Vu = est la valeur de la tension que

lon veut obtenir en sortie delalimentation, cest--dire 12

volts.

1,4 = est la chute de tension provo-

que par les deux transistorsTR3 et TR1, relis au Darling-

ton.


que sur la base du transistor

TR3, que lon a dj calcul etqui est denviron 1,3 mA.

3,11 = est la valeur du courant dbit

par la diode zener divis par 2.

En effet, sachant que la diode

dbite un courant de 6,22 mA,

on divise ce chiffre par 2 etlon obtient 3,11 mA.

En insrant ces donnes dans la for-

mule que lon a prcdemment men-

tionne, on obtient :

[(18 12 1,4) : (1,3 + 3,11)] x 1 000

= 1 043 ohms

valeur que lon arrondira 1 000 ohms.

Comme vous pouvez le remarquer, lavaleur de la rsistance R2 du circuit de

la figure 16 tait de 120 ohms et dans

cet amplificateur Darlington de la figure17, elle est de 1 000 ohms.



R4 placer entre la base du transistorTR2 et la masse, on utilisera cette for-

mule :

ohm R4 = [(Vz + 0,7) : mA] x 1 000

Etant donn que lon a utilis une

diode zener de 4,3 volts, pour la rsis-

tance R4, on devra choisir une rsis-tance de :

[(4,3 + 0,7) : 1] x 1 000

= 5 000 ohms


Pour calculer la valeur de la rsistanceR3 placer entre lmetteur du transis-

tor TR1 et la base du transistor TR2,on utilisera cette formule :

ohm R3 =

[Vu : (Vz + 1,4)] 1 x R4


R1 = 2,2 k DZ1 = Diode zener 4,3 VR2 = 6,8 k C1 = Condensateur lectrolytique 10 FR3 = 3,9 k TR1 = Transistor de puissance NPNR5 = 2,2 k trimmer TR2 = Transistor faible puissance NPN

IC1 = Oprationnel A741

Lamplificateur derreur TR2 (voir figure 17) peut tre remplac par unamplificateur oprationnel (voir symbole indiqu IC1). Si on utilise un oprationnel,la rsistance R2 nest plus ncessaire. Vous trouverez dans larticle toutesles formules utiliser pour calculer la valeur des rsistances insrer dans leschma lectrique reproduit ci-dessus.

DZ1

E

B

C

C1

TR1

R1

Vin Vu

R3

R4

E

B

C

TR3

IC1

R5

4,3 V



24/219

LE COURS

Etant donn que lon a utilis une

diode zener de 4,3 volts qui dbitera

toujours 1 milliampre, la valeur de larsistance R4 sera de :

(4,3 : 1) x 1 000 = 4 300 ohms



R3 de ce circuit qui utilise un opra-tionnel, on utilisera cette formule :

ohm R3 = [(Vu : Vz) 1] x R4

On effectue tout dabord cette opra-tion :

12 : 4,3 = 2,79

on extrait 1 ce nombre, puis on mul-tiplie le rsultat par la valeur de R4 :

(2,79 1) x 4 300 = 7 697 ohms

Les valeurs des rsistances R4 et R3

Puisque la tension que lon prlve

en sortie doit se calculer avec la for-mule :

Volt sortie = [(R3 : R4) + 1] x Vz

et puisque les valeurs de ces deuxrsistances R4 et R3 ne sont pas stan-

dard, si lon tentait de les arrondir cela

modifierait la valeur de la tension ensortie. Si lon choisit une valeur de

6 800 ohms pour R3 et une valeur de

4 700 ohms pour R4, en tournant lecurseur du trimmer, on obtiendra en

sortie une tension de :

[(6800 : 4 700) + 1] x 4,3 = 10,52 volts

Pour obtenir une tension exacte de 12volts en sortie, on devra utiliser une

valeur de 6 800 ohms pour R3 et de3 900 ohms pour R4, puis relier en

srie un trimmer de 2 200 ohms entreles deux, comme sur la figure 19.

On effectue tout dabord cette opra-

tion :

[12 : (4,3 + 1,4)] = 2,1

on extrait 1 ce nombre, puis on mul-

tiplie le rsultat par la valeur de R4 :

(2,1 1) x 5 000 = 5 500 ohms

Les valeurs des rsistances R4 et R3

Contrairement aux autres rsistances,on ne peut pas arrondir les valeurs de

R4 et R3, car cela modifierait la valeur

de la tension en sortie.

Pour obtenir une tension exacte de 12volts en sortie, on devra choisir deux

rsistances standard de valeurs inf-

rieures celles requises pour R3 et

R4, puis relier en srie un trimmer de2 200 ohms entre les deux, comme

sur la figure 18.

Si lon choisit une valeur de 4 700ohms pour R3 et une valeur de 3 900

ohms pour R4, en tournant le curseur

du trimmer, on obtiendra :

- En tournant le curseur du trimmervers la rsistance R4, en sortie la

tension augmentera jusqu atteindre

une valeur maximale de 15 volts.

- En tournant le curseur du trimmervers la rsistance R3, en sortie latension diminuera jusqu atteindre

une valeur minimale de 10 volts.

Le curseur du trimmer R5 devra tre

tourn jusqu obtenir une tension de12 volts.

Un oprationnelen substitution de TR2

Le schma de la figure 17 peut ult-rieurement tre amlior en substi-tuant un amplificateur oprationnel au

transistor TR2.

Sur la figure 19, cet amplificateur, rf-

renc IC1, est reprsent par un sym-bole en forme de triangle.

Si lon utilise un oprationnel, on nedevra plus insrer la rsistance R2 sur

la base du transistor TR3, et le schmaapparatra alors beaucoup plus sim-

ple.

Dans ce cas de figure aussi, la diode

zener sera choisie avec une valeur

de tension gale environ 1/3 de lavaleur de la tension stabilise que lon

veut obtenir en sortie.

Donc, pour obtenir en sortie une ten-

sion de 12 volts, on devra choisir une

diode zener de :

12 : 3 = 4 volts

Etant donn que cette valeur nest pas

une valeur standard, on choisira unediode de 4,3 ou de 4,7 volts.

Comme pour les cas prcdents, ladiode zener devra dbiter un courant

de 6 mA.


Pour calculer la valeur de R1, on utilise

la formule :

ohm R1 = [(Vin Vz) : mA] x 1 000


applique sur le collecteur du

transistor TR1 qui, dans notreexemple, est de 18 volts.

Vz = est la valeur du courant dela diode zener, cest--dire

4,3 volts.

MA = est le courant que lon veut que

la diode zener dbite, cest--dire 6 milliampres.



[(18 4,3) : 6] x 1 000

= 2 283 ohms

Etant donn que cette valeur nest

pas une valeur standard, on choisirala valeur la plus proche, cest--dire

2200 ohms.


Pour calculer la valeur de la rsistanceR4, on utilise cette formule :

ohm R4 = (Vz : mA) x 1 000

8 56+V

1 2 3 -V

Figure 20 : A gauche, symbole graphique des amplificateurs oprationnels de typeA741, LS141 et TL081. Au centre, leur brochage vu du dessus. Sur la gauchede leur corps se trouve le repre-dtrompeur en forme de U qui nous sert nepas inverser le circuit intgr lorsquon linsre dans son support. A droite, photodun ampli oprationnel 8 broches.



25/219

LE COURS

Le curseur du trimmer R5 devra tre

tourn jusqu obtenir une tension de12 volts.

Lamplificateuroprationnel

Lamplificateur oprationnel IC1 utilis

pour ces alimentations peut tre unLS141, un A741 ou un TL081 (voir

figure 20).

Etant donn que nous vous prsente-

rons ces amplificateurs oprationnels

dans une prochaine leon, nous nouslimiterons pour le moment vous dire

que les deux broches indiques avecles symboles + et ne sont pas,

comme on pourrait le penser, relier au

positif et au ngatif dalimentation. En

fait, se sont deux symboles qui serventuniquement indiquer les variations de

la tension sur la sortie de loprationnelen appliquant sur la broche + une ten-

sion suprieure ou infrieure par rapport celle qui se trouve sur la broche .

La protection contreles courts-circuits

Si, par erreur, nous court-circuitions

les deux fils de sortie dune alimen-tation stabilise, le transistor de puis-

sance TR1 sautodtruirait en quel-ques secondes.

Pour ne pas courir ce risque, il faut

insrer un circuit de protection com-pos dun petit transistor NPN (voir le

transistor TR4, sur la figure 21).

Comme vous pouvez le voir, les deux

broches base et metteur de ce tran-

sistor sont relies aux deux extrmitsde la rsistance R6.

Dans les conditions de fonctionnement

normales, cest comme si ce transistor

TR4 nexistait pas.

Si, par erreur, les fils de sortie devai-

ent tre court-circuits, on se retrouve-rait alors avec, sur les broches de la

rsistance R6, une tension plus posi-tive sur la base que celle prsente sur

lmetteur.

Dans ces conditions, le transistor TR4commencera dbiter en court-circui-

tant masse la base du transistorTR3, qui pilote le transistor de puis-

sance TR1.

Avec 0 volt sur la base de TR3, le tran-

sistor TR1 ne pourra plus dbiter etdonc, plus aucune tension ne sortira

sur sa sortie.

La valeur de la rsistance R6 est trs

critique car, en fonction du courant quiest dbit sur ses broches, on obtien-

dra une tension plus que suffisantepour activer le transistor TR4.

Pour connatre la valeur de cette

rsistance, on pourra utiliser cette for-

mule :

ohm R6 = 0,7 : ampre

Note : 0,7 est la tension quil faut la

base du transistor TR1 pour son acti-

vation.

Si on a ralis une alimentation capa-

ble de dbiter un courant dune valeur

maximale de 1,5 ampre, on devra cal-culer la valeur de R6 pour un courant

lgrement suprieur.

Si lon choisit un courant de 1,6

ampre, on devra utiliser une rsis-tance de :

0,7 : 1,6 = 0,437 ohm

Cette rsistance devra tre une rsis-

tance fil et pour connatre la valeurminimale de ses watts, on pourra utili-

ser la formule :

watt =

(ampre x ampre) x R6 en ohms

Ainsi pour un courant de 1,6 ampre,il faut une rsistance de :

(1,6 x 1,6) x 0,437 = 1,11 watt

On devra donc choisir une rsistancedun wattage suprieur, cest--dire de2 ou 3 watts.

Etant donn que 0,437 ohm nest pas

une valeur standard, si nous utilisons

une rsistance de 0,47 ohm, le circuitentrera en protection avec un courant

de :

0,7 : 0,47 = 1,48 ampre

Si lon utilise une rsistance de 0,39

ohm, le circuit entrera en protectionseulement en dpassant un courantde :

0,7 : 0,39 = 1,79 ampre

Dans la troisime partie de cette leon,vous pourrez raliser une petite alimen-

tation de laboratoire 5 22 volts sous

2 ampres.

Dans la leon suivante, nous vousproposerons dautres circuits tout

aussi intressants que ceux de cette

leon.

Si vous voulez devenir de vrais experts

dans le domaine des alimentations, ilvous suffit de nous suivre !

N G. M.

Figure 21 : Pour protger le transistor de puissance TR1 contre des courts-circuits externes, on devra relier aux extrmits de la rsistance R6 un petittransistor NPN (voir TR4). Si aucun court-circuit ne se trouve sur la sortie, letransistor TR4 nassume aucune fonction.

Lorsquun court-circuit se produit lextrieur de lalimentation, le transistor TR4commence dbiter et retire instantanment la tension de polarit de la base

du transistor TR3.

Par consquent, on ne prlve plus aucune tension sur la sortie de TR1. Sur ceschma, la rsistance R6 est dune valeur de 0,47 ohm 2 ou 3 watts. Elle seraralise en fil rsistif. La rsistance R7 est une 1 000 ohms 1/4 de watt. Pourtous les autres composants, voir le schma report en figure 19.

DZ1

E

B

C

C1

TR1

R1

Vin Vu

R3

R4

E

B

C

TR3

IC1

R5

E

B

C

R7

R6

TR4

CIRCUIT DE PROTECTION

4,3 V



26/219

LE COURS

LEON

N29-3

VEAU

2

mateur T1 capable de fournir, en sor-tie, une tension alternative de 21 volts

et un courant de 2,5 ampres.

En redressant cette tension alternative

avec le pont redresseur RS1 et en lanivelant avec le condensateur lectro-

lytique C1, on obtiendra une tension

continue qui atteindra une valeur de :

Aprs avoir tudi les deux premires parties de cette leon vous tes

maintenant capable de concevoir une alimentation stabilise. Toutefois,

en passant de la thorie la pratique, vous pourriez vous trouver face

quelques petites difficults quil vous faudra surmonter. Cette dernire

partie vous y aidera. Vous pourrez ainsi concrtiser vos acquis par la

ralisation dune alimentation variable de laboratoire.

La LX.5029,

une alimentationde 5 V 22 V 2 A

Mise en pratique

(21 1,4) x 1,41 =

27,63 volts environ

Nous avons pr-

cis 27,63 envi-ron car il faut

toujours garder

lesprit le fait que

la tension du sec-teur 220 voltsnest jamais par-

faitement stable.

Cest la raison pour

laquelle il est normal

de se retrouver, en sor-tie, avec une tension qui

peut varier entre 27 et 28,2volts.

Etant donn que lon veut prlever surla sortie une tension stabilise maxi-

male de 22 volts sous 2 ampres,on devra utiliser pour C1 un conden-

sateur lectrolytique dune capacit

minimale de :

20 000 : (22 : 2) = 1 818 microfarads

Figure 22 : Lalimentation LX.5029 prte lemploi.

i on vous

demandait,par exem-

ple, de

raliserune alimentation

fiable capable de

fournir en sortie

une tension stabi-lise rglable de5 22 volts avec

un courant de 2

ampres, vousopteriez certaine-

ment pour le cir-

cuit de la figure 21(voir leon 29-2).

Sur la figure 23,

nous vous proposons la mme alimen-

tation pour vous montrer quen pas-sant de la thorie la pratique, il

faut en ralit plus de composantsque ceux qui apparaissent sur la figure21.

Commenons par la description de ce

circuit par le secondaire du transfor-



27/219

LE COURS

comme cette valeur nest pas stan-

dard, on utilisera une capacit sup-rieure, cest--dire 2 200 microfarads.

On trouve, en parallle sur ce conden-sateur lectrolytique, un condensateur

polyester de 100 000 picofarads, cequi quivaut 100 nanofarads ou 0,1

microfarad (voir C2).

Vous vous demandez probablement

quelle diffrence existe entre une capa-cit de 2 200 F et une capacit de

2 200,1 F !

Ce condensateur polyester de 0,1 F

ne sert pas niveler la tension pulse

mais seulement dcharger rapide-ment masse toutes les impulsions

parasites que lon trouve sur le sec-teur 220 volts et qui, en passant tra-

vers le transformateur T1, pourraient

atteindre le collecteur du transistorTR2 avec des pics de tension telle-

ment levs quils pourraient, en trs

peu de temps, le mettre hors ser-vice.

Avec une tension continue denviron

27,6 volts, pour connatre la valeur de

la rsistance R2 relier la diodezener DZ1 de 4,3 volts, afin quelle

consomme un courant suprieur

6 mA, on utilisera la formule que lonconnat dj :

ohm R2 = [(Vin Vz) : mA] x 1 000

donc, la valeur de la R2 sera de :

[(27,6 4,3) : 6] x 1 000

= 3 883 ohms

comme cette valeur nest pas stan-

dard, on utilisera la valeur la plus pro-che, cest--dire 3 900 ohms.

Mais, noublions pas que toutes lesrsistances ont une tolrance.

De ce fait, R2 pourrait tre de 4 000

ohms au lieu de 3 900 ohms et le sec-

teur 220 volts pourrait sabaisser jus-qu 210 volts.

Donc, si lon veut faire dbiter sur la

diode zener un courant suprieur ou

gal 6 mA, il sera prfrable duti-liser une rsistance dune valeur de

3 300 ohms.

Avec cette valeur, la diode zener sera

parcourue par un courant que lonpourra calculer avec la formule :

mA = [(Vin Vz) : ohm] x 1 000

donc, la diode zener dbitera un cou-

rant de :

[(27,6 4,3) : 3 300] x 1 000 = 7 mA

ainsi, mme si la tension de la prise de

secteur devait sabaisser, on ne des-cendra jamais au-dessous des 6 mA.

Passons prsent au transistor depuissance TR2.

Vous remarquerez immdiatementquentre son collecteur et sa base, se

trouve un condensateur de 3 300 pico-farads (voir C5) et vous vous demande-

rez probablement une nouvelle fois quoi ce composant peut bien servir.

Tous les amplificateurs Darlington ont

un gain important, ce qui les rendsujets aux auto-oscillations.

Dans ce cas, des frquences indsira-bles sont gnres et on les retrouve

sur les bornes de sortie.

Le condensateur C5 empche les deux

transistors TR1 et TR2 dentrer enauto-oscillation.

Dans cette alimentation, nous avons,

bien sr, galement insr une pro-

tection contre les courts-circuits. Elleest compose de la rsistance R4 de

0,27 ohm et du transistor TR3 qui

permet de retirer la tension des bor-nes de sortie lorsque le courant que

lon prlve dpasse la valeur de 2,5ampres.

Pour faire varier la tension de sortiedune valeur minimale de 5 volts jus-

qu une valeur maximale de 22 volts,

on devra seulement tourner le curseurdu potentiomtre R6.

Si lon tourne le curseur du potentio-

mtre vers les rsistances R7 et R8

de 1 200 ohms, on obtiendra en sortieune tension de 22 volts et si au con-

traire, on le tourne vers la rsistance

R5 de 1 000 ohms, on obtiendra ensortie une tension de 5 volts.

Sur les broches de sortie de cettealimentation, on trouve encore une

fois un condensateur lectrolytique de220 F reli en parallle un conden-

sateur polyester de 100 000 pF soit

0,1 F (voir C7 et C8).

Figure 23 : Schma lectrique de lalimentation 2 ampres capable de fournir en sortie une tension variable qui, partantdune valeur minimale de 5 volts pourra atteindre une valeur maximale de 22 volts. Cette alimentation est protge contreles courts-circuits.

E

B

C

E

B

C

E

B

C

RS1

T1

S1

SECTEUR220 V

21 V

VOLT

0

10 20

30

3

2

7

4

6

5-22 V

R1

DL1 C2

C1

C3

C4

R2

DZ1

R4

R3

C5

R5

R6

R7

R8

C6

R9

C7 C8

VOLTMTRE

TR1

TR2

TR3

IC1

27 - 28 V



28/219

LE COURS

A

K

SECTEUR

220 V

RS1

C5

R1

R2

R3

C6

C3C4

R4

C2

C1

C7

R5

R7

R8

R9

C8

R6

DZ1

TR3

IC1

S1

DL1

SORTIE

VERSVOLTMTRE

T1

TR1

B

C

E

MICA

A K

ENTRETOISEENTRETOISE

CROU

B E

TR2



29/219

LE COURS

La rsistance R9 de 2 200 ohms 1/2

watt relie en parallle ces deux con-densateurs, sert les dcharger cha-

que fois que lalimentation steint, ou

bien lorsque lon passe dune tensionsuprieure une tension infrieure.

Pour connatre la tension prsente surles douilles de sortie, il suffit dinsrer,

comme nous lavons fait, un voltmtrede 30 volts fond dchelle.

La ralisation pratique

Tous les composants ncessaires laralisation de cette alimentation trou-

vent leur place sur le circuit imprim dela figure 24b.

Figure 24a : Schma dimplantationde lalimentation. Avant de fixer letransistor de puissance TR2 sur leradiateur de refroidissement, nous vousconseillons de regarder les figures 29et 30.

L

Figure 24b : Dessin, lchelle 1, du circuit imprim de lalimentation.

R1 = 2,2 k 1/2 W

R2 = 3,3 k

R3 = 1 k

R4 = 0,27 3 W

R5 = 1 k

R6 = 4,7 k pot. lin.R7 = 560

R8 = 1 kR9 = 2,2 k 1/2 W

C1 = 2 200 F

lectrolytiqueC2 = 100 nF polyester

C3 = 100 Flectrolytique

C4 = 100 nF polyester

C5 = 3,3 nF polyester

C6 = 3,3 nF polyesterC7 = 220 F

lectrolytiqueC8 = 100 nF polyester

Liste des composants

RS1 = Pont redres.80 V 3 A.

DL1 = LEDDZ1 = Zener 4,3 V 1/2 W

TR1 = NPN BC547

TR2 = NPN TIP33TR3 = NPN BC547

IC1 = Intgr LS141

T1 = Transfo.50 W (T050.03)

sec. 21 V 2,5 AS1 = Interrupteur

Voltmtre = 30 V

Sauf indication contraire, les rsis-

tances sont des 1/4 W 5 %.


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40445906 Apprendre l Electronique en Partant de Zero Niveau 2