apprendre l'Électronique niveau 2
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Apprendre
llectroniqueen partant de zro
Niveau 2
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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
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sans autorisation crite de lauteur
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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
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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
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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 calcul Les inconvnients de la diode zener
Une diode zener et un transistor Pour augmenter la sortie de 0,7 volt La valeur de la rsistance R1 La tension sur l entre collecteur
Leon n29-2 : Les alimentations. Rendre plus stable la tension de sortie Concevoir une alimentation Calcul de la rsistance Calcul de la rsistance R2 Calcul de la rsistance R4 Calcul de la rsistance R3
Une alimentation avec amplicateur Darlington Calcul de la rsistance R1 Calcul de la rsistance R2 Calcul de la rsistance R4 Calcul de la rsistance R3 Les valeurs des rsistances R4 et R3 Un oprationnel en substitution de TR2 Calcul de la rsistance R1 Calcul de la rsistance R4 Calcul de la rsistance R3 Les 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 78xx Tableau 2 : Rgulateurs intgrs ngatifs srie 79xx Tableau 3 : Rgulateurs intgrs positifs srie 78Lxx Tableau 4 : Rgulateurs intgrs ngatifs srie 79Lxx
La tension d entre La tolrance sur les tensions de sortie Le condensateur d entre et de sortie Pour augmenter la tension de sortie Pour augmenter l intensit en sortie Calculer la valeur de la R1 De la thorie la pratique Protection contre les courts-circuits
Leon n30-2 : Les alimentations (suite). Circuits intgrs pour tensions variables Tension maximale entre/sortie
Tension Sortie minimale Courant sortie maximal Puissance maximale Les alimentations tensions xes avec un rgulateur variable Valeur de la rsistance R1 Calcul de la rsistance R2 Les fonctions des diodes DS1 et DS2 La valeur des condensateurs lectrolytiques
Pour augmenter lintensit en sortie Calculer la valeur de la R3 Les alimentations stabilises variables Le circuit intgr LM317 comme stabilisateur de courant Le courant en fonction de R1 Calculer la valeur de R1 Pour 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 entre Basse impdance de sortie Large 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 condition La deuxime condition Un 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 aliment
par une tension double Gnrateur de courant constant aliment
par une tension unique Gnrateur d ondes sinusodales aliment
par une tension double Gnrateur d ondes sinusodales aliment
par une tension unique Gnrateur d ondes carres aliment
par une tension double Gnrateur d ondes carres aliment
par 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 octave Filtre passe-bas Filtre passe-haut Filtre passe-bande Filtre notch Filtre passe-bande de 1er ordre Exemple de calcul de la frquence Exemple de calcul de la capacit
Exemple de calcul de la rsistance Filtres passe-haut de 1er ordre Exemple de calcul de la frquence Exemple de calcul de la capacit du condensateur Exemple de calcul de la rsistance Filtres passe-bande avec un amplicateur oprationnel Exemple de calcul Filtres passe-bande avec deux amplicateurs oprationnels Exemple de calcul Filtres passe-bande trs larges
Leon n33-2 :Les amplicateurs oprationnels : Les ltres (2). Filtres notch de 1er ordre Exemple de calcul de la frquence Exemple de calcul de la capacit Exemple 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 suiteLeon n35-2 : Les diviseurs : Mise en pratique.
Le schma lectrique de l horloge Conclusion thorique La ralisation pratique de l horloge Avertissement pratique Le 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 calcul 2e exemple de calcul 3e 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
ELECTRONIQUEet Loisirs 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 simples
quil 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.
NIVE
AU2
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 estredresse par les diodes DS2 et DS3
(figure 3).
Lorsque la demi-alternance ngative
se trouve sur le point A et que la
demi-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.
ELECTRONIQUEet Loisirs magazine Cours dElectronique Deuxime niveau7
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LE COURS
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours 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
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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, parce
quune 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 dalimenterle 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 etla 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
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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 figure244), nous vous avons expliqu que le
multimtre 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 quiimplique que la valeur de la tension qui
se 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 de
la 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
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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 consomme
10 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 ohmique
nest 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
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[(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 lecourant consomm varie, il faut chaque
fois 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 tolrance
spcifique 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 maximumde 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
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o :
Vin = est la valeur de la tension
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 dans
ces 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 voltsDZ3 = 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
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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 entre
la 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 ducorps atteint toujours des valeurs de
40 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 sortie
multiplie 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 Vude 24 volts et une consommation de
courant 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 lavaleur 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.
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NOTES
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LE COURS
LEONN29
-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
IVEAU
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
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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-vousque la diode zener doit tre choisie
avec 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 pas
une 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
Pour calculer la valeur de la rsistance
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
Figure 17 : 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 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 moyenne
puissance (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
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-
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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.
Calcul de la rsistance R4
Pour calculer la valeur de la rsistance
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
Calcul de la rsistance R3
Pour calculer la valeur de la rsistance
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 rfrenc
TR1 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.
Calcul de la rsistance R1
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, onpourra calculer la valeur de la rsis-
tance R2 avec la formule :
ohm R2 =
[(Vin Vu 0,7) : (Ib + 3,11)] x 1 000
Vin = est la valeur de la tension
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.
Ib = est le courant que lon appli-
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
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-
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23/219
LE COURS
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 de
la diode zener, cest--dire 4,3
volts.
MA = est le courant que lon veut quela diode zener dbite, cest--
dire 6 milliampres.
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 choisira la
valeur la plus proche, cest--dire 2200ohms.
Calcul de la rsistance R2
Pour calculer la valeur de la rsistance
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.
Ib = est le courant que lon appli-
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.
Calcul de la rsistance R4
Pour calculer la valeur de la rsistance
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
Calcul de la rsistance R3
Pour calculer la valeur de la rsistance
R3 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
Figure 19 : 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 = 6,8 k C1 = Condensateur lectrolytique 10 FR3 = 3,9 k TR1 = Transistor de puissance NPNR5 = 2,2 ktrimmer 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
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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
Calcul de la rsistance R3
Pour calculer la valeur de la rsistance
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 trimmer
vers 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.
Calcul de la rsistance R1
Pour calculer la valeur de R1, on utilise
la formule :
ohm R1 = [(Vin Vz) : mA] x 1 000
Vin = est la valeur de tension qui est
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.
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.
Calcul de la rsistance R4
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.
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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 suffisante
pour 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 valeur
minimale 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 rsistance
dun 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 !
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 sor tie, 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 basedu 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
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5/24/2018 Apprendre l' lectronique Niveau 2
26/219
LE COURS
LEONN29
-3
IVEAU
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 volts
nest jamais par-
faitement stable.
Cest la raison pour
laquelle il est normalde 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 figure
21.
Commenons par la description de ce
circuit par le secondaire du transfor-
ELECTRONIQUEet Loisirs magazine Cours dElectronique Deuxime niveau22
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5/24/2018 Apprendre l' lectronique Niveau 2
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 de
puissance 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
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LE COURS
A
K
SECTEUR
220 V
RS1
C5
R1
R2
R3
C6
C3C4
R4C2
C1
C7
R5
R7
R8
R9
C8
R6
DZ1
TR3
IC1
S1
DL1
SORTIE
VERS
VOLTMTRE
T1
TR1
B
C
E
MICA
A K
ENTRETOISEENTRETOISE
CROU
B E
TR2
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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.
Figure 24b : Dessin, lchelle 1, du circuit imprim de lalimentation.
R1 = 2,2 k1/2 W
R2 = 3,3 k
R3 = 1 kR4 = 0,27 3 W
R5 = 1 kR6 = 4,7 kpot. lin.
R7 = 560
R8 = 1 kR9 = 2,2 k1/2 W
C1 = 2 200 F
lectrolytiqueC2 = 100 nF polyester
C3 = 100 F lectrolytique
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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LE COURS
Sur la figure 24a, vous pouvez voir le
schma dimplantation et sur la figure25, la photo de lalimentation une fois
le montage termin.
Vous pouvez commencer par monter
le support du circuit intgr IC1 puis,
aprs en avoir soud les 8 broches surles pistes en cuivre du circuit imprim,
insrer les quelques rsistances ainsique les condensateurs polyester.
Sur la droite du support de IC1, insrezla diode zener DZ1, en vrifiant que sa
bague soit bien dirige vers le haut.
Aprs ces composants, vous pouvez
insrer les