Étape 12 : Régulateurs de tension
Un régulateur de tension génère une tension de sortie fixe d’une ampleur prédéfinie qui reste constante quelles que soient les modifications à ses conditions d’entrée de tension ou de la charge. Il existe deux types de régulateurs de tension :
- Linéaire
- Commutation
Dissipation de puissance du régulateur linéaire est directement proportionnelle à sa sortie de courant pour une entrée donnée et la tension de sortie, donc efficacité typique peut être 50 % ou même plus bas. En utilisant les composants optimales, un régulateur de commutation peut réaliser des économies de l’ordre de 90 %. Cependant, la bruit de sortie d’un régulateur linéaire est inférieure à un régulateur à découpage avec la même tension de sortie et les exigences actuelles. En général, du régulateur à découpage peut conduire à des charges plus élevées de courants qu’un régulateur linéaire.
Régulateur linéaire
Un régulateur linéaire emploie un actif (BJT ou MOSFET) SASP (série ou shunt) commandé par un amplificateur différentiel de gain élevé. Il compare la tension de sortie avec une tension de référence précis et ajuste la SASP pour maintenir une tension de sortie constante.
Ce dispositif de réglage agit comme une résistance variable et ajuste continuellement le réseau diviseur de tension pour maintenir une tension de sortie constante. La différence entre la tension d’entrée et la tension régulée est continuellement dissipation de chaleur comme des déchets. En raison de régulateurs de tension linéaires souvent utilisées dans plusieurs appareils électroniques, régulateurs linéaires sous forme de circuit intégré (IC) sont très fréquents. Il existe plusieurs types de régulateurs linéaires.
Tous les régulateurs linéaires nécessitent une tension d’entrée au moins une certaine quantité minimale supérieure à la tension de sortie désirée. Ce montant minimum est appelé la tension d’abandon. Par exemple, un organisme commun de réglementation tels que le 7805 a une tension de sortie de 5 v, mais cela peut seulement maintenir si la tension d’entrée se maintient au-dessus de 7V, avant que la tension de sortie commence à s’affaisser sous la puissance assignée. Sa tension d’abandon est par conséquent 7V − 5 v = 2V. Il existe deux types de régulateur linéaire :
Régulateurs fixes
« Fixes » régulateurs linéaires de trois bornes sont couramment disponibles pour générer des tensions fixes de plus de 3 V, et plus ou moins 5 V, 6V, 9V, 12V ou 15V, lorsque la charge est inférieure à 1,5 A. La série « 78xx » (7805, 7812, etc.) réglementent les tensions positives alors que la série « 79xx » (7905, 7912, etc.) réguler les tensions négatives. Souvent, les deux derniers chiffres du numéro de l’appareil sont la tension de sortie (par exemple, un 7805 est un régulateur de V + 5, alors qu’un 7915 est un régulateur de V −15). Il existe des variantes sur la série 78xx ICs, comme L 78 et 78 tours, dont une partie peut fournir jusqu'à 2 ampères.
Régulateurs de variables
Un régulateur ajustable génère une fixe basse tension nominale entre sa sortie et son réglage terminal (équivalent à la borne de terre dans un régulateur fixe). Cette famille d’appareils comprend des appareils de faible puissance comme LM723 et les appareils de puissance moyenne comme LM317 et L200. Certains des régulateurs variables sont disponibles en paquets avec plus de trois broches, y compris les deux colis en ligne. Ils offrent la possibilité d’ajuster la tension de sortie à l’aide de résistances externes de valeurs spécifiques.
La série LM317 (+ 1.25V) réglemente les tensions positives tandis que la série LM337 (−1.25V) régule les tensions négatives. Le réglage est effectué en construisant un diviseur de potentiel avec ses extrémités entre la sortie du régulateur et sol et son centre-robinet relié à la borne « réglage » de l’organisme de réglementation ; Le rapport des résistances détermine la tension de sortie en utilisant les mêmes mécanismes de rétroaction décrits précédemment.
Couramment utilisé régulateur de tension linéaire
L7805 (régulateur de tension - 5V): C’est le régulateur de tension L7805 base, un régulateur positif de trois bornes avec un 5V fixé la tension de sortie. Ce régulateur fixe prévoit une réglementation locale, limitation de courant interne, contrôle arrêt thermique et protection de la zone de sécurité pour votre projet. Chacun de ces régulateurs de tension peut produire un courant maximum de 1,5 a.
L7812 (régulateur de tension - 12V): C’est le régulateur de tension L7812 base, un régulateur positif de trois bornes avec une 12V fixé la tension de sortie. Ce régulateur fixe prévoit une réglementation locale, limitation de courant interne, contrôle arrêt thermique et protection de la zone de sécurité pour votre projet. Chacun de ces régulateurs de tension peut produire un courant maximum de 1,5 a.
LM317 (réglable 1.25V à 37V): Dispositif TheLM317 est un régulateur de tension positive réglable trois bornes capable de fournir plus than1.5 A sur une gamme de tension de la sortie de 1,25 V à 37V. Il nécessite seulement deux résistances externes pour régler la tension de sortie. L’appareil dispose d’un règlement de la ligne typique de 0,01 % et la régulation en charge typique de 0,1 %. Il comprend la limitation de courant, protection contre la surcharge thermique et protection de zone d’exploitation sûre.
Veuillez consulter la fiche technique pour plus de détails.
Régulateur à découpage
Un régulateur à découpage convertit la tension d’entrée dc pour une tension appliquée à un commutateur de puissance MOSFET ou BJT. La tension de sortie du commutateur électrique filtrée est transmise à un circuit que contrôle le pouvoir allumer et éteindre fois afin que la tension de sortie reste constante quelle que soit la tension d’entrée ou les changements actuels de charge.
Il y a trois topologies courantes : buck (abaisseur), boost (Step-Up) et buck-boost (step-up/abaisseur). Autres topologies incluent la fonction flyback, SEPIC, Cuk, topologies de pousser-tirer, forward, pont complet et demi-pont.
Régulateurs de commutation nécessitent un moyen de varier leur tension de sortie en réponse à l’entrée et sortie des variations de tension. Une approche consiste à utiliser les PWM qui contrôle l’entrée de l’interrupteur associé, qui contrôle sa marche et d’arrêt temps (rapport cyclique). En fonctionnement, la tension de sortie filtré du régulateur est transmise au contrôleur PWM pour contrôler le cycle. Si la sortie filtré a tendance à changer, la rétroaction appliquée au contrôleur PWM varie le rapport cyclique pour maintenir une tension de sortie constante.
Convertisseur Boost
Un convertisseur boost (Step-up converter) est un convertisseur continu-continu avec une tension de sortie supérieure à sa tension d’entrée. Convertisseurs de Poussée sont utilisés quand il a fallu une tension plus élevée que la tension disponible de la batterie. Supposons que vous avez une batterie V 3.7 mais vous avez besoin de 5 V pour votre appareil, puis vous pouvez utiliser le convertisseur boost.
En raison de la facilité avec laquelle boost peuvent fournir des convertisseurs grand surtensions, ils ont presque toujours comprendra une réglementation pour contrôler la tension de sortie et il y a nombreux I.Cs. fabriqués pour cet usage un typique exemple d’un convertisseur élévateur I.C. est le LM27313 de Texas Instruments. Cette puce est conçue pour une utilisation dans des systèmes de faible puissance telles que les PDA, appareils photo, téléphones portables et appareils GPS. Un autre convertisseur de boost réglable commun est LM2577.
