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Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

  1. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Entre Groland-Du-Haut et BXL-capitale
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    13 411

    Cool Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    .
    .... et je vous invite à lui réserver un bon accueil:

    Elle est simple, peu exigeante, fiable, pas chiante, stable, flexible, dure à la tâche, et cependant très économe. Ajoutons encore qu'elle n'a que ce qu'il faut, mais tout ce qu'il faut, et là où il faut.
    Non, ne fantasmez pas trop, ce n'est pas le portrait de votre future petite amie.
    C'est un mini-projet d'été que je vous propose, une alim version extra-light et rafraîchissante, qui se bidouille en deux heures sur un coin de table avec quelques fonds de tiroir.

    Elle peut se construire en différentes versions, allant jusqu'à 30V au maximum. Le courant peut aller de quelques dizaines de mA à quelques ampères.
    Le monde a-t-il besoin d'une alim 0 - 30V supplémentaire? Il n'y a pas de projet plus "bateau" que cela, le net et les bouquins d'inititiation en regorgent. Ici même, il y a déjà un tel projet, et l'alim "à la carte" que j'ai proposée peut aussi se réaliser dans ce calibre. Et c'est d'ailleurs ce que la plupart de ceux qui l'ont construite ont fait, alors que son architecture lui permettait justement d'aller au-delà de cette gamme de tension archi-courante.
    Il y a donc clairement un besoin, qui semble rester partiellement insatisfait. Voici une tentative pour le combler.

    Le circuit est réellement minimaliste: un double AOP banal, trois transistors et une pincée de composants courants. Malgré cela, les performances restent tout à fait décentes, et elle est aussi facile à configurer qu'à construire: une résistance détermine le calibre de courant et une autre celui de tension.
    Qu'a-t-elle de plus à offrir que les alims basées sur des ICs comme le 723, le LM317, le L200, ou celles complètement discrètes? Elle permet de descendre à un vrai 0V sans artifice ni soustraction scabreuse, ce qui est de plus en plus important à l'heure où les circuits s'alimentent fréquemment avec un seul élément de pile, voire même de cellule solaire. La limitation de courant arrive également à peu près à 0 et son action est signalée par une LED, un petit confort appréciable. Elle est plus simple qu'un circuit discret, et le gain de son AOP lui donne de meilleures performances que les ICs spécialisés, ou les circuits discrets modérément complexes.
    C'est donc un compromis intéréssant, surtout si l'on tient compte de son prix de revient ridicule.

    Passons au circuit: c'est la version de base de chez base: elle est totalement dénudée de tout ce qui est superflu. Je ne conseille pas nécéssairement de la réaliser dans cette version, mais elle fonctionne cependant parfaitement et permettra une analyse facile et rapide du fonctionnement.
    Le régulateur est un simple AOP, U1, dont la sortie est bufferisée en courant par le transistor composite Q1/Q2. Le gain en tension est fixé par R2/R3, et la consigne à amplifier provient de P1, alimenté par une référence un peu bizarre, mais qui a l'avantage d'une stabilité en béton, et d'être grossièrement compensée en T°.
    Le TLO82 s'alimente directement de la tension non-régulée, il supporte 36V au maximum (on verra dans les versions un peu plus étoffées comment éviter de flirter de trop près avec cette limite). Il possède la particularité d'inclure le V+ dans son common mode range, ce qui permet la configuration employée ici (pour les puristes, toutes les caractéristiques ne sont pas garanties dans ces conditions, mais c'est sans importance ici).

    La limitation de courant (il s'agit bien d'une limitation, pas d'une régulation) est assurée par Q3, qui surveille la tension apparaissant aux bornes de R1, image du courant de sortie. Son Vbe est compensé par celui de Q1, le seuil étant réglable par P2.
    Lorsque Q3 conduit, il allume la LED avec au moins 10mA, et prend la régulation en charge via D2 et D3.
    Voila, c'est tout, et ça suffit.

    La configuration du ballast NPN dans le négatif est inhabituelle, et elle implique que le (-) de sortie est relié au boîtier du transistor. Si on n'opte pas pour une sortie complètement flottante (ce que je ne recommande pas particulièrement), on peut monter le transistor directement sur le chassis, sans isolation.

    Q3 est un BD137 pour une seule raison: on peut facilement le fixer sur le radiateur de Q1, ce qui garantit une bonne compensation thermique. Ce n'est pas obligatoire, et on peut mettre un BC quelconque, mais s'il est simplement sur le PCB, le courant limité variera en fonction de la T° de Q1.

    A suivre....

    -----

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    Dernière modification par Tropique ; 28/07/2010 à 13h39.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     


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  2. gienas

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Bonjour à tous

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    ... pour les puristes, toutes les caractéristiques ne sont pas garanties dans ces conditions ...
    Je ne suis pas puriste, mais surpris.

    Peux-tu confirmer qu'il n'y a pas d'erreur de schéma, dans la polarisation e+ de U2? Peux-tu confirmer que c'est une des caractéristiques "magiques" de ce U2, qui forcent sa sortie à faire conduire la Zener D5?
     

  3. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
    Localisation
    Entre Groland-Du-Haut et BXL-capitale
    Messages
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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Citation Envoyé par gienas Voir le message
    Bonjour à tous

    Je ne suis pas puriste, mais surpris.

    Peux-tu confirmer qu'il n'y a pas d'erreur de schéma, dans la polarisation e+ de U2? Peux-tu confirmer que c'est une des caractéristiques "magiques" de ce U2, qui forcent sa sortie à faire conduire la Zener D5?
    Il n'y a pas d'erreur, et en ce qui concerne U2, il n'est même pas fait usage des "caractéristiques magiques" (bien que garanties par le fabricant, cf PJ).
    C'est la version "à l'envers" d'un circuit classique, bien qu'assez peu connu: voir Vref.
    Les 4 éléments autour de l'AOP forment un pont. A la mise sous tension, il est fortement déséquilibré, la résistance dynamique de la zener étant ~infinie. La forte rétroaction positive fait fonctionner l'AOP en comparateur et sa sortie monte très vite; la tension sur l'entrée + suit, jusqu'à ce que la tension zener soit atteinte. Mais à ce moment, la tension sur l'entrée - est encore inférieure, puisqu'elle ne vaut qu'une fraction de la tension de sortie.
    Celle-ci continue donc à grimper, jusqu'à ce que les deux tensions s'égalisent.
    A ce moment, un équilibre est atteint entre réaction positive et négative, ce qui maintient le gain fonctionnel de l'AOP à l' (un vrai, pas les 130dB en boucle ouverte).
    A ce moment, la diode zener est alimentée par un courant constant: R1 a à ses bornes une tension qui est déterminée par le rapport de R3 et R2 et la tension zener.... qui est elle-même rigoureusement stable, puisqu'alimentée.... etc, etc.
    Le circuit est quelque peu incestueux (plus qu'un peu en fait), mais il fonctionne très bien, à tel point que n'importe quel élément, même très faiblement non linéaire peut être employé pour la régulation. Tous les quatre peuvent être utilisés: en D1 ou R3, il faut un élément ayant une caractéristique I=f(U) concave, comme une zener, une varistance et en R1 ou R2 une caractéristique convexe, comme un FET ou une lampe à incandescence.
    Même des varistances ancienne génération ayant un alpha très faible peuvent donner une tension de sortie rigoureusement stable.
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  4. DAUDET78

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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    (bien que garanties par le fabricant, cf PJ).
    Pour moi c'est garantie en typique ...... et ça fait partie des PUBs mensongères (comme le NE555 qui fait des tempos de plusieurs heures ... par exemple!). Donc goto poubelle

    Ce qui est garantie en mode commun pour le TL081 , c'est pour une alimentation de 30V, un mode commun de 4 à 26V ( voir page 8 le Vicr)
    Bonjour et au revoir .... a remettre en début et en fin de réponse
     

  5. Tropique

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    juin 2005
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    Cheapita couvre sa vertu:

    .
    Lors du post précédent, nous avons eu le privilège de contempler Cheapita telle que la nature l'a créée. (à moins que ce ne soit son Pygmalion)
    Nous allons tenter de continuer, même si l'ambiance a été quelque peu cassée, et la première chose à faire dans ce climat glacial est de la couvrir un peu, ce qui ira parfaitement dans le sens du puritanisme ambiant.

    Telle qu'elle a été montrée, cette alim fonctionne parfaitement, mais pour qu'elle puisse survivre aux dures vicissitudes que comporte l'existence d'une alim de labo, il va falloir la munir de protections.
    Elle est vulnérable par tous ses accès, dont les deux principaux sont l'entrée et la sortie.
    Le circuit utilisé ne supporte guère plus de 36V, ce qui dans le cas d'une alim de 30V max. laisse une marge bien trop réduite entre la nécéssité d'une régulation correcte et celle de maintenir la tension sous les 36V fatidiques.
    Pour réguler correctement les 30V, l'AOP a besoin de 32V. On va donc limiter sa tension d'alimentation à 33V grâce à une zener, D6.

    La sortie est principe déjà protégée, puisqu'elle dispose d'une limitation. Mais en dépit de son statut de sortie, il faut également la prémunir des intrusions intempestives: une alim de labo risque d'être confrontée à des situations où d'autres équipements vont tenter de l'alimenter. Deux situations peuvent se présenter: celle où la source externe à une polarité opposée à la sienne propre, auquel cas D7 va conduire, et celle où elle a la même polarité, dite de "load-dumping".
    Deux solutions s'offrent ici: soit mettre une diode série, mais cela va consommer un Vbe, soit mettre une diode en parallèle avec le ballast à protéger.
    Cette dernière option, qui n'occasionne pas de chute de tension est celle qui est retenue ici.
    Elle n'offre pas une protection complète, puisque l'éxcédent de tension va être dérivé vers le filtre d'entrée, et si la surtension est importante et de longue durée elle pourra causer des dégâts, mais en pratique, les événements de load-dumping sont essentiellement transitoires, et il ne faut pas oublier qu'il s'agit ici d'une petite alim de grade "hobby", pas de matériel "life critical": si le condo claque, il claque, et on le remplace.
    On sera plus attentif la prochaine fois...

    Il reste une dernière chose à mettre pour colmater une brèche possible: le fil venant du curseur de P1 allait directement sur l'entrée + de U1, ce qui risquait fort de transformer Cheapita en détecteur de GSM.
    Un condensateur de bypass a donc été rajouté, il filtrera également le bruit causé par le mouvement du curseur.

    Le schéma adapté montre également les équations (simples) de dimensionnement des calibres tension et courant.

    A suivre.........
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  6. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Et pour terminer:

    .Voici encore quelques exemples de variantes plus étoffées:
    • La version "Bling" est équipée de quelques petits raffinements: le switch de stand-by, qui permet une coupure nette et instantanée de la sortie, la loupe tension qui permet d'alimenter des circuits basse tension sans craindre qu'une fausse manoeuvre ou un mouvement de poignet trop brusque ne les fasse partir en fumée, et une loupe courant qui permettra d'alimenter directement des LEDs en courant.
    • La version Bandgap utilise des références intégrées de 2.5V en guise de zener.
      Il y a une infinité de choix en deux ou trois fils, quelques exemples sont donnés.
      Vu les performances intrinsèques de ces circuits, l'AOP n'est plus nécéssaire, et on peut se contenter d'un TLO81.
    • Enfin, la version body-buildée, permettant d'alimenter des équipement pour voiture, auto-radio, transceiver ou autre avec un maximum de 10A.

      Note:
      Seule la version de base a été physiquement réalisée, les autres sont des extrapolations, mais qui ne devraient pas réserver de mauvaise surprise, vu la simplicité des altérations.


    A vos fers à souder!
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  7. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Re : Et pour terminer:

    Quelques détails supplémentaires:

    La marge de régulation minimale (drop-out) est de 2.5V. Il faut donc en tenir compte lors du dimensionnement du transfo, condo de filtrage, etc. (et tabler sur 3V au moins)

    La limitation de courant est destinée à la protection, à la fois de l'alim et de l'équipement alimenté. Elle n'a aucune précision ou stabilité (c'est intermédiaire entre une vraie alim de labo et une alim utilisant un µA723 ou un L200).
    Le zéro n'est pas non plus parfaitement défini: sur mon proto, c'est 80mA, mais en fonction des transistors utilisés, cela pourrait être un peu plus ou même presque zéro; il n'y a aucun moyen de le prévoir.
    C'est pour cela que pour les faibles courants, il vaut mieux implémenter la "loupe" de courant: une gamme /10 en fait.
    Si on met comme moi le transistor de limitation sur le radiateur, le seuil de limitation est étonnament stable ... mais ce n'est pas une vraie régulation, j'insiste là-dessus, cela dépendra un peu de la tension de sortie, etc.
    Le montage du transistor sur le radiateur n'est pas indispensable, mais dans ce cas, les variations deviendront très conséquentes (un TO126 n'est pas indispensable, mais c'est plus facile).

    Les performances de régulation de tension sont par contre digne d'une très bonne alim de labo: avec une résolution de 100µV et 10V de sortie, je n'ai pu ni mesurer la régulation charge pour 0-1A, ni la régulation ligne pour 20 - 30V.
    Pour en bénéficier totalement, il faut que le cablage soit rigoureusement parfait, en 4 fils jusqu'aux bornes de sortie.

    Si la limite de 30V est juste trop courte, on peut aller à 32, 33, ou même 35V à l'extrême rigueur, à condition de mettre un AOP suffisant: le TLE2082 est l'équivalent du TLO82, mais il supporte 38V. Ce n'est pas gratuit cependant: il coûte le triple....
    Accessoirement, il inclut également le Vcc dans son mode commun sans dégradation des caractéristiques, mais ici c'est cosmétique.
    Pour des tensions plus élevées que 30V, il est probablement plus sage d'opter pour une topo adaptée, voir l'autre projet d'alim.

    D'autres AOP pourraient convenir, mais dans les modèles courants, seuls les Bifets, qui ont un PjFet aux entrées peuvent convenir: pas les LM358, µA741 ou autres.
    Le TLO72, LF353, LF412, etc sont également adéquats, de même bien sûr que tous les rail-to-rail, à condition qu'ils supportent la tension... et dans ce cas, ils seront chers.

    PS:

    Pour faire l'équivalent de la loupe de tension sans composant supplémentaire, il est possible de mettre un potentiomètre semi-logarithmique ou même logarithmique pour la tension: la moitié de la course sera ainsi affectée aux tensions de 0 à 6V ou à 3V, ce qui est intéréssant pour ceux qui travaillent fréquemment avec des basses tensions: logique 3.3V, appareil sur pile, etc.
    Dernière modification par Tropique ; 31/07/2010 à 09h29.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  8. alainav1

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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    bonjour,
    sur le shemas il est precicé
    BD137F
    le F est il obligatoire ?
    cordialement
    Alain
    Décider de faire, c'est bien . Décider quand, c'est mieux !
     

  9. Tropique

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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Non, absolument pas: c'est la version complètement isolée qui est plus facile à monter. Pas besoin de s'embêter avec un mica.
    N'importe quel autre transistor pouvant dissiper 2W peut convenir: BD139, ou même un TO5, genre 2N1711, avec un gros clip de refroidissement.
    Mais avec les BD (ça peut être des 131 aussi) c'est facile: tu en montes un sur chacune des vis de fixation du 2N3055.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  10. alainav1

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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Bonjour,
    la platine sur la photo zoom c'est une carte veroboard (avec des bandes )ou seulement des pastilles ?
    existe t il un plan de typon ?
    cordialement
    Alain
    Décider de faire, c'est bien . Décider quand, c'est mieux !
     

  11. Tropique

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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Ce sont juste des pastilles: j'aime avoir le plus de degrés de liberté possible, et même les pastilles, c'est encore trop à mon goût. Je préfère une plaque juste perforée, mais on n'en vend plus, donc je me contente des pastilles.

    Il n'y a pas de typon, mais ce n'est pas trop compliqué, il suffit d'implanter comme ça vient en s'inspirant du schéma, et puis de relier ce qui doit l'être.
    J'ai aussi utilisé la plaque comme "boite de raccordement": en réalité, beaucoup des connexions peuvent se faire directement sur le radiateur.

    Je déconseille de faire aussi compact que moi, c'est une déformation que j'ai....
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  12. Antoane

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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Bonjour,
    Je déconseille de faire aussi compact que moi, c'est une déformation que j'ai....
    C'est la crise : on économise comme on peut... Quitte n'utiliser que la moitié de la plaque et à laisser le reste en déco

    Pure curiosité (malsaine) : on peut voir le verso de la platine ?

    En tous cas, merci pour les schémas et les explications.


    PS : Pour l'alim du montage, tu mets +35 et -35, mais le -35 correspond bien au 0 par rapport au +35, ou le +35 correspond bien au 0 par rapport au -35 - ça revient au même mais c'est peut-être plus clair que l'inverse.
    pas sûr que le TL082 apprécierait 70 à 80V d'alim...
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
     

  13. Tropique

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    juin 2005
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    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message

    Pure curiosité (malsaine) : on peut voir le verso de la platine ?
    Alors petit coquin, on veut voir les dessous de Cheapita?
    Je mettrai une photo, promis, mais ça fera entrer Futura dans la catégorie des sites porno: c'est vraiment malsain


    PS : Pour l'alim du montage, tu mets +35 et -35, mais le -35 correspond bien au 0 par rapport au +35, ou le +35 correspond bien au 0 par rapport au -35 - ça revient au même mais c'est peut-être plus clair que l'inverse.
    pas sûr que le TL082 apprécierait 70 à 80V d'alim...
    J'ai choisi cette méthode de notation (sans doute pas très heureuse) pour indiquer que tout est flottant, entrée comme sortie. Il n'y a pas de 0V (ou on le met où on veut).
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  14. BastienBastien
    Invité

    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Hi,

    A mon avis que Cheapita te rappelle une vieille conquête !

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Je déconseille de faire aussi compact que moi, c'est une déformation que j'ai....
    Plus sérieusement, y a-t-il une raison qui fait que tu as l'habitude de réaliser des assemblages miniatures ? La réduction des inductances et capacités parasites peut être une explication, est-ce la seule raison scientifique ?

    +
     

  15. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Entre Groland-Du-Haut et BXL-capitale
    Messages
    13 411

    Re : Je vous présente Cheapita, la petite alim sympa, ....

    Citation Envoyé par BastienBastien Voir le message
    Hi,

    Plus sérieusement, y a-t-il une raison qui fait que tu as l'habitude de réaliser des assemblages miniatures ? La réduction des inductances et capacités parasites peut être une explication,
    +
    J'ai souvent du faire des protos de circuits rapides, pour lesquels effectivement, la compacité est importante.

    est-ce la seule raison scientifique ?
    Et d'autre part, j'aime bien que le produit final ne soit pas inutilement encombrant; c'est particulièrement vrai pour les appareils de labo, pour lesquels je ne dispose que d'un espace limité.
    De plus, quand le circuit a une taille minimale, comme ici, on peut le taper dans n'importe quel coin du boitier, ce qui laisse une liberté totale pour disposer les autres éléments en fonction de l'ergonomie, du rayonnement du transfo, des considérations thermiques, ou autres.

    Le problème maintenant, c'est que c'est devenu un automatisme dont je ne sais pas me débarrasser, même quand il n'y a pas de contraintes particulières.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     


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