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Les équipements électroniques, notamment ceux de type numériques, nécessitent des alimentations continues (DC) pour fonctionner. Cet article explore en détail le fonctionnement d'une alimentation DC 12V, en mettant l'accent sur les aspects cruciaux tels que le choix des composants, la régulation, et la dissipation thermique.
Le transformateur est un élément central de l'alimentation. La tension de sortie désirée dépendra de la tension de sortie désirée. Pour une tension de sortie de 12 V, choisissez un transfo de secondaire 12 V. Un transfo de secondaire 15 V peut également convenir. Le courant nominal (maximal) indiqué par le constructeur correspond à la tension alternative efficace. Le choix du transformateur dépend du courant débité, et il doit être dimensionné en conséquence. Il est crucial de tenir compte du courant maximum désiré.
Par exemple, pour alimenter un amplificateur BF pour autoradio ou une CB, vous pourrez tirer de cette alimentation régulée l'énergie nécessaire. La puissance du transformateur doit être suffisante pour alimenter ce qu'on lui demande. Il est important de noter qu'un courant de 5 A n'est pas négligeable du tout !
Il existe différents types de transformateurs : standard, torique, ou spécifique audio (type "R"). Les modèles 600 VA peuvent empêcher leur utilisation dans un rack 1U en raison de leur taille.
Le redressement est une étape essentielle pour convertir le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Le redressement de type Mono-alternance est moins performant.
Le redressement de type double alternance est fréquemment rencontré. Il utilise quatre diodes au lieu d'une seule, avec une partie pour la partie positive et l'autre pour la partie négative. Ce montage permet de consommer moins d'énergie par rapport à un montage à une seule diode, car il exploite l'amplitude d'une onde complète.
Dans le cas d'une alimentation symétrique avec un secondaire unique, la tension secondaire (négative) est assurée en mono-alternance. Si le courant débité est faible, de l'ordre de 100 mA maximum sur chaque branche (par exemple, pour une alimentation à AOP), cette façon de faire peut être intéressante.
Après le redressement, le filtrage est nécessaire pour réduire l'ondulation résiduelle alternative en sortie. Des condensateurs de forte capacité, comme 13600 uF, garantissent une très faible variation de tension en sortie. La capacité doit être dimensionnée pour supporter le courant consommé. Il est conseillé d'ajouter des condensateurs en parallèle en sortie du transformateur d'alimentation pour améliorer la capacité sous un volume raisonnable.
Les condensateurs doivent être soigneusement choisis en fonction de leur tension de service. Il est plus prudent de ne pas prendre trop de risques et de choisir des condensateurs dont la tension de service est supérieure à la tension crête du secondaire du transformateur.
La régulation est cruciale pour obtenir une tension d'alimentation de grande stabilité. Le régulateur doit être parfaitement dimensionné pour supporter le courant qui le traverse. Un régulateur comme le LM350 peut être utilisé, avec le même brochage. La résistance dépend de la tension de sortie désirée. Les résistances R1 et R2 sont utilisées pour ajuster la tension de sortie.
Le régulateur doit être placé le plus près possible du régulateur lui-même pour minimiser l'ondulation résiduelle alternative en sortie.
La dissipation thermique est un aspect important, car le régulateur peut chauffer. Il est essentiel de ne pas faire sortir beaucoup de courant au régulateur. La dissipation thermique peut être un problème, et il faut s'assurer que le régulateur peut la supporter. La température du régulateur est un indicateur de son bon fonctionnement (une température correcte est essentielle).
Si le régulateur dégage une température importante, il faut un radiateur. Pour une puissance dissipée de 4,8 W, ce qui est beaucoup pour un petit composant nu, un radiateur est indispensable. La dissipation thermique dépend de la tension de sortie et du courant de sortie désirés. Il est important de noter que la puissance n'est pas négligeable.
Très important ! Un courant de 5 A n'est pas négligeable du tout !
Une alimentation linéaire est plus facile à fabriquer et à dépanner qu'une alimentation à découpage, mais elle a tendance à chauffer plus. Les alimentations à découpage sont plus compactes et efficaces, mais peuvent être plus complexes à concevoir et à réparer.
Bien que les alimentations linéaires soient plus simples, il est crucial de bien comprendre leur fonctionnement avant de se lancer dans la fabrication. Une alimentation mal conçue pourrait vous surprendre. Il est important de bien dimensionner chaque composant et de tenir compte des contraintes thermiques.
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