Source de tension précise

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Auteur du sujet

Bonjour,

je vois souvent des circuits intégrés qui ont besoin d'une source de tension précise (genre 3,3 volts), or je n'ai jamais vu de pile de cette tension et je vois mal comment faire 3,3 volts en combinant des piles standards.

Comment s'y prend-on habituellement ?

Merci !

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Pour le pont diviseur de tension, il faut bien noté que le courant en sortie est très faible devant celui traversant les résistance sinon ça marche pas

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Auteur du sujet

Bonjour,

Merci de me répondre ! Quel rendement un pont diviseur peut-il avoir ?

Et si je puis demander, comment fonctionne un régulateur de tension ? J'ai eu du mal à comprendre la page Wikipedia à ce propos.

Merci !

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Bonjour,

je vois souvent des circuits intégrés qui ont besoin d'une source de tension précise (genre 3,3 volts), or je n'ai jamais vu de pile de cette tension et je vois mal comment faire 3,3 volts en combinant des piles standards.

Comment s'y prend-on habituellement ?

Merci !

jtruc34

Sans forcément parler de piles comme source de tension principale.

Voici une liste des techniques de conversion de tension, de la plus simple à la plus complexe.

  • Pont diviseur
  • Régulateur à diode zener
  • Régulateur linéaire et LDO, qui est un régulateur à diode zener mais avec un asservissement
  • Alimentation à découpage : Buck, boost, Flyback, SEPIC, pompe à charge

Pour le rendement d'un pont diviseur, on s'en fout car ça ne doit jamais servir comme alimentation principale. On s'en sert au niveau d'alim mais pour des entrées spécifiques et peu consommatrice. Le problème est que la résistance principale doit pouvoir dissiper pas mal de chaleur.
Si tu prend une tension de 6V et que tu veux du 5V, la résistance voit une différence de potentiel (donc une tension) de 1V, imaginons que tu veuille tirer 100 mA, il te faut dissiper P = 1V * 100mA = 100 mW, c'est pas énorme. Mais si tu veux du 3.3V, tu es à P= (6-3.3V) * 100 mA = 270 mW, ça commence à faire un peu plus.
Le second problème c'est que le pont diviseur ne fait que diviser, si ta tension principale est pourrie, la tension convertie sera aussi pourrie, mais divisée :)

Le minimum c'est le régulateur à diode zener, similaire au pont diviseur, mais on remplace l'une des résistances par une diode zener qui convient à la tension voulue. C'est pas l'idéal mais la tension est un peu plus stabilisée (la tension de sortie est moins sensible aux variations de la tension principale).

Le mieux pour débuter c'est un régulateur linéaire, qui est un régulateur zener mais asservi : on surveille la tension de sortie et si elle n'est pas correcte, on ajuste la régulation pour sortie la bonne tension. Au niveau rendement, plus la différence entre la tension d'entrée et de sortie est grande et plus le rendement sera bas, en fait toute la différence de tension est dissipée en chaleur avec P = (Vin - Vout) * Iout

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il n'y a pas de "mieux", tout dépend de l'usage et du prix. Souvent, on a l'alimentation (secteur, pile) qui est adapté, stabilisé et régulé (transfo, filtre, régulateur) pour obtenir une tension "standard" sur le circuit (12V, 5V, whatever) puis les transistor et circuits sont polarisés avec un pont diviseur. En revanche, si tu n'as que des circuits utilisant du 3,3V, ou si le circuit utilisant 3,3V est conséquent, autant réguler la tension à 3,3V au niveau du régulateur.

les régulateurs à découpage "découpent" la tension de façon à ce que la valeur moyenne soit la tension de sortie. Puis le signal ainsi obtenu (signal carré) est intégré, lissé (condensateurs) pour avoir une tension continue.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Pour débuter et avoir un truc simple, un régulateur linéaire est l'idéal même si le rendement peut être pourri et qu'il faut parfois un beau radiateur pour dissiper la chaleur. Un 7805 (qui donne du 5V) est simple à mettre en oeuvre avec 2 capas, pour des intensités faibles, pas besoin de radiateur mais quand on tire un peu il vaut mieux en prévoir un.

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Pour économiser sur les coûts et la complexité. Pourquoi cherches-tu à avoir le meilleur rendement possible ?
à priori, tu m'as l'air de fabriquer un circuit logique, il y a donc peu de courant qui circule, peu de puissance. Le rendement ne devrait pas être dans tes critères prioritaires de choix.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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D'accord, mais ppurquoi , si le rendement est pourri, conseille-t-on un régulateur linéaire ?

Merci !

jtruc34

Pour débuter et avoir un truc simple

zeqL

Mettre en oeuvre une alimentation à découpage est plus complexe qu'un régulateur de tension, même si certains circuits intégrés facilitent le travail, lorsqu'il s'agit simplement de générer un 5 volts sans besoins particuliers, on utilise un régulateur de tension.

Les alimentations à découpage permettent d'obtenir un très bon rendement, elles sont utilisées lorsque le besoin s'en fait sentir:

  • Sources d'énergie limitées telles qu'une batterie
  • Limitation de la dissipation thermique
  • Besoin d'une puissance importante etc.

Pour un usage commun, on préférera utiliser un régulateur linéaire.

Un petit comparatif entre 2 mises en oeuvre d'alimentation 5 volts très simples, la première en régulateur linéaire et la deuxième en régulateur à découpage:

Schéma d'application d'un régulateur linéaire type L7805

Schéma d'application d'une alimentation à découpage basé sur un LM2596

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Auteur du sujet

Bonjour, déjà, je vous remercie de passer autant de temps juste pour m'aider.

Non, ce n'est pas que le rendement me préoccupe tant, c'est juste que de l'extérieur, je ne comprenais pas en quoi un régulateur linéaire pouvait être plus recommandable, mais d'accord, maintenant je vois pourquoi. Les condensateurs sont là pour quoi ? Pour éviter les chutes de tension ?

Et sinon, comme la source de tension risque d'être plutôt stable, quel est l'intérêt d'un régulateur sur un bête pont diviseur ?

Merci beaucoup !

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La capacité située en amont du régulateur sert généralement de réservoir, en cas de fort appel de courant une chute de tension peut apparaître et perturber le bon fonctionnement d'un système. La capacité d'entrée va couvrir cet appel de courant et permettre de garder une tension stable.

Celle de sortie est présente pour le découplage de la tension de sortie, en effet, il est possible que le régulateur génère du bruit (d'autant plus sur une alimentation à découpage puisque la tension de sortie est hachée) sur l'alimentation. La capacité va filtrer ce bruit pour obtenir une tension propre en sortie.

En passant, je continue sur les suppositions de leroivi sur le fait que tu sois en train de monter un circuit logique, pense à bien découpler toutes les alimentations de tes circuits logiques (généralement, on met une capacité de 100nF sur chaque alimentation).

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Auteur du sujet

D'accord, merci !

Ce n'était pas une supposition, je l'ai écrit dans un de mes messages ^^ .

Ça veut dire quoi, découpler ? Filtrer le bruit ? Pourquoi cela est-il nécessaire ? Je dois faire ça à l'entrée de chaque composant ou juste devant l'alimentation ?

Et sinon, mment on s'y prend en général ? On relie une borne du condensateur au Vdd et l'autre à la masse ? Que va-t-il se passer, du coup, qui fasse l'effet escompté ?

Merci !

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De façon général, pour un régime statique (tension continue) le condensateur se comporte comme un circuit ouvert, et pour un régime dynamique (tension "variable", typiquement sinusoïdale) le condensateur se comporte comme un circuit fermé. (Bon c'est un peu plus subtil, il faut dimensionner etc… mais c'est une approximation courante sur laquelle on peut se baser pour concevoir certains circuit).

Au long de son trajet, le courant peut subir des effets parasites, qui génèrent le bruit. Donc plus la distance est grande, plus le bruit est important.
On mets donc ce condensateur au plus proche de la broche d'alimentation du composant (entre cette broche et la masse) afin que le bruit, étant un signal à tension variable, soit relié à la masse, et que la tension continue alimente notre circuit.

Voilà ma façon de le voir, certain le voit comme un réservoir. Le condensateur absorbe l'excédant de tension et la relâche lors du déficit.

Mais tout cela ne sont que des simplifications pour aller plus vite. tout se calcul avec la loi des mailles et l'impédance du condensateur :
z=1/(jCw) avec j²=-1 (le i des mathématiques, mais en élec on le note j pour pas confondre avec l'intensité) et w=2 * PI * f.

Édité par leroivi

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Auteur du sujet

Ah bah oui, c'est vrai. Plus le condensateur est plein, moins il conduit, si ma vision est juste. Si la capacité d'un condensateur se mesure en Farad, c'est dans la même unité qu'on indique donc à quel point il est rempli ? Du coup, on en déduit comment la tension à ses bornes ? (C'est bien la tension qu'il absorbe ou compense ? Ou le courant ? (Si je cite tout, je devrais bien tomber une fois juste) Ma vision n'en est pas très claire il me semble. Je sais juste que c'est un réservoir à charges, mais c'est bien tout)

EDIT : c'est bon, pour le premier paragraphe, j'ai trouvé la réponse tout seul, comme un grand ^^ .

Mais donc, on en met devant chaque composant ? Ça fait beaucoup de condensateurs ! (Les composants sont souvent sensibles au bruit ?)

Merci !

Édité par jtruc34

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Du coup, on en déduit comment la tension à ses bornes ?

jtruc34

Alors là, il te faut un cours d'électricité pour avoir les détails, ça va être un peu long à expliquer sur un forum. Car tout cela introduit une notion de tension et courant complexe et de puissance réactive, ainsi que le déphasage.
Pour rester simple, il s'agit toujours de la loi d'ohm U=RI, seulement R n'était que le cas particulier où l'impédance était une résistance, en réalité la loi d'ohm est U=ZI ou U=(R+jX)I.
On calcule donc la tension du condensateur avec cette loi d'Ohm : U=I/(jCw).

Mais tu n'as pas besoin de tout ça dans le cas d'une alimentation continue car tu n'as aucune fréquence (c'est pour ça que le condensateur se comporte comme un circuit ouvert). La seule fréquence généré est celle du bruit, et tu l'enlèves avec le condensateur.

Si la capacité d'un condensateur se mesure en Farad, c'est dans la même unité qu'on indique donc à quel point il est rempli ?

jtruc34

L'unité du condensateur est bien le Farad (et 1 Farad c'est énorme). On indique pas à quel point il est remplit, ce qui nous importe c'est la tension à ses bornes (et s'en est une image).
Le condensateur retient directement des charges électriques (électron) se mesurant donc en Coulomb.

Mais donc, on en met devant chaque composant ? Ça fait beaucoup de condensateurs ! (Les composants sont souvent sensibles au bruit ?)

jtruc34

Idéalement oui, après tout depend de tes besoins, ton application, tes composants. Les tolérances des composants sont sur leur doc technique.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Auteur du sujet

Oui, un ami m'a montré un cours d'uni sur l'impédance. Ça a l'air bien pénible ^^ . Heureusement qu'on peut s'amuser sans tout ça :lol: . Bon, je plaisante à moitié, parce que j'aime bien les maths, mais c'est tout de suite bien amusant quand on mêle les nombres complexes à la physique.

Il y a juste une question à laquelle je n'ai pas encore trouvé de réponse (enfin, dans ce posz-même, bien sûr, sinon je serais un sacré érudit, ou un indifférent) : quel est l'avantage d'un régulateur à diode Zener sur un pont diviseur ? La tension est plus stable ? Un régulateur linéaire, c'est juste un régulateur à diode Zener ?

Merci !

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  • Régulateur linéaire et LDO, qui est un régulateur à diode zener mais avec un asservissement

zeqL

le régulateur linéaire comporte un régulateur et un asservissement
wikimedia :
régulateur linéaire de tension
On voit bien ici le régulateur zener suivi d'un comparateur de tension et la boucle de retour.

quel est l'avantage d'un régulateur à diode Zener sur un pont diviseur ? La tension est plus stable ?

jtruc34

Oui la tension est plus stable dans un regulateur zener que dans un pont diviseur car ce n'est pas une division de la tension. La diode zener a la caractéristique intrinsèque de ne pas pouvoir avoir plus de x Volts à ses bornes, c'est dû à la caractéristique des semi-conducteur. Si c'est une diode zener 3,3V (je sais pas quels tensions existe) tu auras beau l'alimenter en 5V, la tension à ses bornes sera de 3,3V. Seulement voilà, si tu mets 5V directement sur cette diode, elle va claqué, parce que par la loi des mailles, c'est physiquement impossible. Alors on mets cette résistance pour prendre la différence de tension, ici 5-3,3=1,7V.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Auteur du sujet

D'accord d'accord. Merci beaucoup !

Je sais, je suis chiant, héhé, mais bon, je ne comprends pas vraiment ce que fait l'asservissement sur le régulateur linéaire. La diode laisse toujours passer la bonne tension (j'imagine dans une certaine fourchette de conditions seulement). L'asservissement sert à régler la résistance ?

Merci !

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