Régulation linéaire: série ou shunt?

[invite6a6d92c7]

Bonsoir à tous!

Dès qu'on me parle de régulation de tension linéaire sous un courant dépassant quelques mA ou quelques dizaines de mA, je pense à un régulateur série à transistor ballast(asservi ou non).

Ainsi, les seuls régulateurs shunt (parallèle) que j'ai pu fabriquer étaient constitués d'un couple Zener/résistance, pour alimenter un AOP ou autre CI pas trop gourmand, par exemple. Dans mon esprit, l'avantage de la chose était que l'on simplifie le schéma à l'extrême (pas de transistor)... Mais on trouve pléthore de schémas de régulateurs shunt épaulés par un ballast de puissance!

Du coup j'ai un peu réfléchi aux avantages que ça pourrait avoir par rapport aux régulateurs série, et j'ai un peu de mal à y voir clair. Déjà, sans asservissement, j'imagine que la tension de sortie varie extrêmement peu en fonction de la charge (comme le ballast est en parallèle il n'entraîne pas de chute de tension, et la Zener voit des variations de courant Hfe fois moins élevées). Ca peut être utile, c'est vrai. Mais j'imagine qu'il y a d'autres avantages!!! J'en ai vu pas mal dans des installations associées à des panneaux solaires, en fait, et pour une raison que j'ignore.

Car j'y vois quelques inconvénients, principalement dus à la résistance série du montage! L'impédance de sortie doit grimper énormément, non? J'ai l'impression que le dimensionnement de ce type de régulateur est intimement lié au courant consommé, bien plus que pour les régulateurs série. Car si je comprends bien le principe, le courant maximal autorisé par la résistance série en entrée doit être tout juste supérieur au courant maximal absorbé par la charge, de sorte que le courant dans le ballast (donc les pertes) soient réduites au minimum.

Si on surdimensionne la capacité en courant, ça risque de constituer un astucieux réchaud... Contrairement au régulateur série. Je pense avoir compris que les pertes d'un régulateur shunt étaient d'autant plus grandes que le différentiel de tension était grand (la résistance série ramasse), et que le courant dans la charge était FAIBLE (à l'opposé du régulateur série.)



Qui peut m'en dire plus, sur le principe mais surtout sur l'utilité du bazar et sur ses avantages face au régulateur série? D'avance, merci beaucoup
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[invitee05a3fcc]

J'en ai vu pas mal dans des installations associées à des panneaux solaires,

Le panneau est idéalement le meilleur client du régulateur shunt.

Un régulateur shunt, c'est une SuperZener de puissance faite avec Zener+Ballast ou mieux TL431+Ballast. Pourquoi? parce qu'un panneau est un générateur de courant, donc c'est idéal pour notre SuperZener. Et il ne présente pas de chute de tension série comme un régulateur linéaire série.

D’autre part, le soleil est gratuit. Donc si on a trop d'ampère pour charger une batterie, ça ne coute rien de les transformer en calorie.


PS : Evidemment, si on peut avoir un régulateur à découpage (et le Nec Plus Ultra avec MPPT !) , le rendement est meilleur qu'un régulateur shunt . Mais autant un régulateur shunt est simple à faire, autant un régulateur à découpage est complexe. Et sans oscillo, c'est quasiment mission impossible .

[Antoane]

Bonsoir,

Du coup j'ai un peu réfléchi aux avantages que ça pourrait avoir par rapport aux régulateurs série, et j'ai un peu de mal à y voir clair. Déjà, sans asservissement, j'imagine que la tension de sortie varie extrêmement peu en fonction de la charge (comme le ballast est en parallèle il n'entraîne pas de chute de tension, et la Zener voit des variations de courant Hfe fois moins élevées).

Tu as un schéma en tête ?
Globalement, dans un cas comme dans l'autre, le courant doit passer dans le balast ou dans la charge. Et ce qui passe dans le balast doit être commandé par le courant de base idoine.
Il est par ailleurs toujours possible d'ajouter un offset au courant dans la zener pour se placer loin du coude (résistance dynamique plus faibe) et minimiser les variations relatives de courant.

Car j'y vois quelques inconvénients, principalement dus à la résistance série du montage! L'impédance de sortie doit grimper énormément, non?

Non :
suposant un régulateur à zener + résistance limitatrice R classique.
Tant que la zener est polarisée, on peut la modéliser par une source de tension en série avec une résistance (réputée faible) r. La résistance de sortie du régulateur, c'est r//R. Donc possiblement pas grand chose.

J'ai l'impression que le dimensionnement de ce type de régulateur est intimement lié au courant consommé, bien plus que pour les régulateurs série. Car si je comprends bien le principe, le courant maximal autorisé par la résistance série en entrée doit être tout juste supérieur au courant maximal absorbé par la charge, de sorte que le courant dans le ballast (donc les pertes) soient réduites au minimum.

Oui.
Ou bien au courant fourni lorsque l'alimentation du régulateur est en courant.

Si on surdimensionne la capacité en courant, ça risque de constituer un astucieux réchaud... Contrairement au régulateur série. Je pense avoir compris que les pertes d'un régulateur shunt étaient d'autant plus grandes que le différentiel de tension était grand (la résistance série ramasse), et que le courant dans la charge était FAIBLE (à l'opposé du régulateur série.)

Pas vraiment :
On ne peut parler de différences de rendement entre série/parallèle ('shunt' dans les pièces de Molière) qu'en présences de variations du courant consommé. Si le courant consommé était parfaitement connu à la conception, les pertes seraient les mêmes.



Globalement, les régulateurs série s'utilisent lorsque le montage est alimenté en courant et que l'on veut une régulation en tension :
- panneau solaire ;
- alimentation secteur capacitive ;
- 'tous' les cas où une consommation trop faible de courant fait croitre la tension...

[invitee05a3fcc]

Globalement, les régulateurs série s'utilisent .....

Ca s'utilise aussi pour égaliser la charge des éléments en série d'une batterie Lithium

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6a6d92c7]

Merci pour vos réponses!!



Il y a une chose que je ne comprends pas dans le message d'Atoane:

Globalement, les régulateurs série s'utilisent lorsque le montage est alimenté en courant et que l'on veut une régulation en tension

Ne doit-on pas lire "régulateurs parallèles"? Sinon, c'est que je n'ai pas compris grand chose...

De même que tout au début du même message:

Globalement, dans un cas comme dans l'autre, le courant doit passer dans le balast ou dans la charge

Dans un régulateur parallèle, le courant passe dans la charge OU dans le ballast, mais dans un régulateur série... Les deux sont traversés par le même courant, non? Puisqu'ils sont, comme le nom du circuit l'indique, en série...



Sinon, ça a éclairci la chose pour moi, et je vous en remercie! Bonne soirée

[invitee05a3fcc]

Je crois que le Antoane .... il a du mal à récupérer du réveillon !

[invite2c278084]

hello,

effectivement le régulateur shunt est bien le même que le régulateur parallèle et la source d'énergie doit toujours débiter "un max". La répartition des courants (régulateur et/ou charge) se fait en fonction des résistances présentes. La tension de l'ensemble est donc la même sur la source et sur la charge.
Il y a un autre type de régulateur shunt très répandu dans la plupart des deux-roues où un thyristor court-circuite une bobine de l'alternateur dès qu'une zener voit la tension atteindre sa tension de conduction et amorce un thyristor pour le restant de la phase.
L'alternateur est court-circuité à la masse, et alors? il est fait pour, et est capable de fonctionner en permanence à ce régime ( en fait dès qu'on monte un peu dans les tours ) il est souvent refroidi par la circulation d'huile. Sa dissipation est en fait à basse tension (environ 2V = VdTh + schottky). Soit une vingtaine de watts en état court-circuité, pour un alternateur 10A capable de fournir 140W sous 14V

saluts

[Antoane]

Effectivement... Au temps pour moi.

Content de voir qu'on me relit

" Il ne faut jamais désespérer d'un imbécile : avec un peu d'entraînement, on peut toujours en faire un militaire" Pierre Desproges