Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire
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Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire



  1. #1
    invitea842fabc

    Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire


    ------

    Bonsoir tout le monde,

    Dans le cadre de mon cours d’électronique de puissance, je dois réaliser une alimentation stabilisée de laboratoire.

    Voici mon cahier des charges :

    Fonction : conversion de la tension domestique alternative en une tension continue de 0 à 15 V.

    Tension d’entrée : alimentation domestique 230 V AC

    Tension de sortie : réglable de 0 à 15 V DC, tension stabilisée, faible facteur d’ondulation, haute résolution

    Protections : limiteur de courant réglable de 500 mA – 3A – 5A – 7A + protection au court-circuit

    Autres exigences :
    ne pas perturber la ligne du réseau électrique sur laquelle l’alimentation est branchée, ne pas générer des perturbations électromagnétiques…

    Voici ce que j’ai retenu comme solution (en fonction de ce que j’ai découvert et ce que je connais)

    Comme la plupart des alimentations stabilisées, mon alim serait composée d’un transformateur, un redresseur, un filtre et un régulateur de tension.

    Transformateur
    Un simple transformateur 230 V AC – 15 V AC

    Redresseur
    Un redresseur double alternance type pont de Graëtz constitué de 4 diodes

    Filtre

    Condensateur en parallèle pour obtenir une tension constante

    Régulateur de tension ajustable

    Mon choix se porterait sur un régulateur linéaire. Celui-ci permet une bonne régulation vis-à-vis des variations de charge, une rapidité de réponse aux perturbations ainsi qu’une faible ondulation résiduelle de la tension de sortie.

    Il existe également des régulateurs à découpage mais mon prof me les déconseille. Ils possèdent une rapidité de réponse et une ondulation résiduelle moins bonnes que pour un régulateur linéaire. Les commutations de courants créent des perturbations et des parasites gênants et les circuits de commande sont plus complexes.
    J’ai vu qu’il existait des régulateurs de tension ajustables. (voir Régulateur dans les images)La plupart du temps, la tension de sortie d'un régulateur de tension ajustable est déterminée par la valeur de deux résistances additionnelles. Donc, pour pouvoir ajuster la tension de sortie, il faudrait remplacer la résistance R2 par un potentiomètre.

    Protections

    Protections contre les surintensités

    Fusible en série avec le primaire du transfo et fusible en série avec la charge

    Protections contre les surtensions

    Fusible rapide connecté à la sortie du régulateur

    J’ai trouvé quelques schémas d’alimentation que je pourrais peut-être adapter ?

    Schéma_01

    Ce montage permet d’obtenir une tension variable de 2 à 9 volts, pour autant que le courant absorbé ne dépasse pas 500 mA. Le fonctionnement du circuit est très simple. Après redressement par D1 à D4, une tension continue non stabilisée se trouve sur le condensateur C1. Cette tension va alors sur l’entrée du régulateur U1.
    Admettons que le curseur P1 se trouve tout à fait à gauche. En ce cas, la tension de sortie est de 2v. Si nous tournons P1 vers la droite, nous constatons une augmentation de la tension de sortie. Le transistor T1 permet d’amplifié le courant qui sort du circuit intégré U1 : il passe de 150 mA à 500 mA.



    Pour le limiteur de courant réglable de 500 mA – 3A – 5A – 7A, je n’ai pas trop d’idée. Je pensais peut-être utiliser une série de transistor (Schéma_02) pour avoir des courants assez importants. Pour limiter le courant, il faudrait alors les connectés en série avec un limiteur de courant ?

    Voilà, je m'adresse donc à vous. Qu'en pensez-vous ? Que devrais-je faire ? Connaissez-vous un schéma type à cette application ?

    Merci d'avance à ceux qui sauraient me conseiller !

    -----
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  2. #2
    invitefaaca50b

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Deja pour sortir 15V, il ne faut pas utiliser un transfo 15V, car une fois en charge (pas a vide), redressé, filtré, il n'y aura que maxi 14V (chute du pont de diode), je suis volontairement pessimiste... Ensuite, la regulation necessite d'avoir un delta V in/out suffisant pour que l'alim regule bien en charge... La regulation n'est pas low drop...
    Un transfo 18V me semble un minimum (et encore) pour fournir 15V en sortie... 24V serait ideal.

    Ensuite, en utilisant de preference un transfo 2x12V, avec une possibilité d'avoir une commutation de secondaires serie/paralelle pour limiter l'echauffement de la regulation. par exemple en dessous de 8 volts, tu commande un systeme de relais qui cable les 2 secondaires 12V du transfo en paralele pour ensuite passer en serie au dessus de 8V (et tu rajoute un hysteresis de 1V pour ne pas avoir de battement de l'alim sur la frontiere de commutation des secondaires on passe en // à 7.5V et serie à 8.5V) . Electronique pratique avait sorti une alim comme ca il y a pas mal d'années.

    Exemple, tu tires 3 amperes sous 5V, si tu as un transfo 24V (je prevoie large en tension maxi), tu vas dissiper (24-5)x3 = 57W alors que si tu cable ton transfo en paralelle, tu n'auras que (12-5)x3 = 21W... et tu peux ainsi avoir un courant plus important ans la gamme basse tension (exemple entre 0 et 8V)

    Pour la limitation de courant, le simple shunt resistif avec un potar reglable dessus qui rend conducteur un transistor qui va ecrouler la commande du jeu de transistor ballast afin de limiter le courant selon le desir de l'utilisateur... Tous ces etages sont facilement recuperables sur moults schemas disponibles dans les revues electronique ou internet...

  3. #3
    DAUDET78

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Pixel est au dodo.... sinon, il aurait déjà sortie son schéma fétiche à base du bon vieux UA723.
    c'est celui que j'utilise dans mon alimentation de labo avec deux modifs
    1/ J'alimente le UA723 avec une tension de référence de -5V pour pouvoir aller à 0V en sortie
    2/ je n'ai pas de potentiomètre de réglage, mais une roue codeuse avec des résistances. Ce qui permet d'afficher la valeur de tension que l'on désire (et supprime le voltmètre de sortie)

    Ne pas oublier le megaradiateur et le ventilateur avec une sonde thermique pour le mettre en marche quand on bouffe 5A et 3,3V (ce qui n'arrive qu'une fois par an)
    J'aime pas le Grec

  4. #4
    invitefaaca50b

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    on peut rajouter un detecteur de tension de sortie avec histeresys pour basculer le couplage serie paralelle du transfo afin d'eviter de lui faire cracher du chaud pour rien???

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    f6bes

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Citation Envoyé par jp1089 Voir le message
    Bonsoir tout le monde,

    Dans le cadre de mon cours d’électronique de puissance, je dois réaliser une alimentation stabilisée de laboratoire.

    Bjr à toi,
    Tu devrais bien trouver qq idées là :
    http://forums.futura-sciences.com/pr...grammable.html
    A+
    La mesquinerie et rabrouement est un indicateur d'état d'esprit de l'auteur.

  7. #6
    Tropique

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Comme il s'agit d'un projet scolaire, je conseillerais une approche scolaire également:
    Une tension de référence variable (zener +potentiomètre), suivie d'un AOP de puissance (créé avec un AOP standard et un darlington de puissance).

    Ensuite, une fois que le régulateur de tension est achevé, on peut venir greffer le circuit de limitation de courant.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  8. #7
    PIXEL

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    +1 pour l'application à base d'AOP pour un projet didactique.

    on peu aussi utililiser le bon vieux montage à trois transistor (comparateur + darlington), qui permet de tout décortiquer de manière simple et explicative.

    référence
    comparateur
    ampli de courant
    diviseur de tension réglable
    "loop end"


    mon 723 fétiche n'est pas bien causant pour illustrer un devoir.

  9. #8
    invitea842fabc

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Merci pour vos réponses, je vais analyser tout ça !

  10. #9
    invitefaaca50b

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    decouper en modules de fonction simple et ensuite regrouper le tout...

  11. #10
    invitea842fabc

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Bonsoir,

    Je viens d'analyser les différentes solutions envisageables. J'ai retenu celles qui étaient les plus appropriées à la création de mon alimentation stabilisée.

    Voici les solutions retenues :
    1. Transformateur à circuit torique
    2. Redresseur à double alternance en pont de Graëtz
    3. Filtre capacitif
    4. Régulateur linéaire en série avec la charge
    5. Protections de l’alimentation :
    • Fusible à fonte lente au primaire du transformateur
    • Limiteur de courant par délestage
    • Protection contre les surtensions via un circuit intégré (tel que le MC3423)

    Pour ceux qui voudraient des détails, j'ai joint mon rapport PDF à ce message.

    J'ai quelques questions à vous poser :

    En ce qui concerne le limiteur de courant réglable, est-il possible d'en concevoir un à partir d'un limiteur par délestage? Il faudrait donc un pont diviseur avec un potentiomètre associé à plusieurs transistors ? Je suppose que c'est ce que Franck-026 voulait dire.

    Citation Envoyé par Franck-026
    Pour la limitation de courant, le simple shunt resistif avec un potar reglable dessus qui rend conducteur un transistor qui va ecrouler la commande du jeu de transistor ballast afin de limiter le courant selon le desir de l'utilisateur...
    Comment pourrais-je faire ? En pièce jointe se trouve une ébauche d'un limiteur de courant réglable réalisée par un de mes collègues, est-ce réalisable ?

    Pour le régulateur de tension linéaire, je pensais faire comme PIXEL le suggérait : référence - comparateur - ampli de courant -diviseur de tension réglable. Connaissez-vous des schémas appropriés à mon alim ?

    Bonne soirée
    Images attachées Images attachées
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  12. #11
    Tropique

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    Citation Envoyé par jp1089 Voir le message
    • Fusible à fonte lente au primaire du transformateur
    • Limiteur de courant par délestage
    • Protection contre les surtensions via un circuit intégré (tel que le MC3423)
    Pourquoi pas, mais la protection surtensions (crowbar) n'a de sens que pour une alim fixe: p.ex. protéger des ICs logiques de 3.3 ou 5V contre un claquage du régulateur.
    Si on fait une alim réglable de 0 à 30V, comme c'est la coutume, il faudrait que la protection soit réglable de 0.5 à 30.5V.
    Cela va donc être une usine à gaz, aussi foireuse si pas plus que le circuit principal.




    En ce qui concerne le limiteur de courant réglable, est-il possible d'en concevoir un à partir d'un limiteur par délestage? Il faudrait donc un pont diviseur avec un potentiomètre associé à plusieurs transistors ? Je suppose que c'est ce que Franck-026 voulait dire.
    D'habitude on fait le contraire: on part d'un limiteur de courant simple, et on ajoute une fonction délestage.
    Mais rien n'empêche de penser de manière non-conventionnelle.



    Comment pourrais-je faire ? En pièce jointe se trouve une ébauche d'un limiteur de courant réglable réalisée par un de mes collègues, est-ce réalisable ?
    Ca a l'air bizarre. Normalement, on compare une tension de shunt à une tension de consigne. Je ne vois pas l'utilité des commutations.


    Pour le régulateur de tension linéaire, je pensais faire comme PIXEL le suggérait : référence - comparateur - ampli de courant -diviseur de tension réglable. Connaissez-vous des schémas appropriés à mon alim ?
    D'une manière générale, tous les circuits que l'on peut trouver répondent à cette définition.
    Certains sont réalisés de manière cachée ou implicite, comme les régulateurs intégrés, mais beaucoup le sont de façon explicite, il suffit de faire ton choix.
    Rien que dans la section "Projets", il y a déjà trois exemples, sur le net tu multiplies par 106.

    PS:
    En général, on évite de faire un diviseur de tension réglable, qui a l'énorme inconvénient de modifier le gain de boucle du régulateur.
    Cela est tolérable pour des alims "systèmes", fixes mais ajustables de quelques %, pas pour des alims labo.
    Comme certains ICs comme le LM317 ou le µA723 ont été détournés de leur rôle de base, ce mode de variation est entré dans les mœurs, mais il est à éviter pour une alim labo, c'est la consigne qu'il faut modifier.
    Dernière modification par Tropique ; 04/05/2011 à 20h46.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  13. #12
    DAUDET78

    Re : Conception d'une alimentation stabilisée de laboratoire

    si notre bon modo Tropique pouvait valider les pièces jointes en #10
    OK merci !

    Dans la PJ de gauche, pas besoin de sélectionner les ballasts.... plus on est de fous, mieux c'est !
    J'aime pas le Grec

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