Synthèse d'une source de tension régulée

[vgh2]

Bonjour,

J'ai besoin d'un coup de main concernant un projet d'électronique. Le but est de synthétiser une source de tension régulée continue de 15V à partir d'une source sinusoïdale d'amplitude 18V.
Voici ce que nous avons réalisé jusqu'à présent :



VS1 est le potentiel en sortie du pont de diodes, Vs la tension finale.

Le problème que nous cherchons à résoudre pour le moment est celui de l'alimentation de l'AOP : nous n'avons pas droit à des sources extérieures, nous cherchons donc à alimenter l'AOP grâce à un potentiel à disposition sur ce montage. Nous avons donc synthétisé une référence de tension grâce à la diode zéner, polarisée par R4 (cette diode a une tension d'avalanche à 12V). Le problème est que cette référence de tension n'est pas constante, par conséquent, tout le montage fluctue, et nous n'arrivons pas à la stabiliser.

Pouvez vous nous éclairer?

Merci d'avance !
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[louloute/Qc]

Ben tu alimentes ton 741 avec Vs1 et gnd.

Ça risque d’être un peu court pour réguler un +15V, vu qu’il te faut 15,7V à la base, mais si ton simulateur y met du sien…

[cubitus_54]

Bonjour,

Pourquoi se compliquer la vie ? un régulateur de tension 7815...

[PA5CAL]

Bonjour

Je vois que ta tension d'entrée fait 18V maxi, et non pas 18V efficace. Elle fait donc 12,7V efficace.

D'autre part, le filtrage de la tension redressée est réalisé par un condensateur de seulement 100µF.

Ce sont les raisons pour lesquelles le minimum de la tension à l'entrée du régulateur (Vs) peine à dépasser les 10V. Dans ces conditions, il est impossible de produire 15V avec des moyens statiques (i.e. hors convertisseur à découpage).

En augmentant la valeur du condensateur, il est possible d'augmenter le minimum de Vs, mais jusque dans certaines limites (<16,5V), et au prix d'une forte augmentation du courant de crête dans les diodes du pont redresseur.


Qu'il s'agisse d'un régulateur statique intégré (7815 ou autre) ou "fait-maison" (comme ici), le minimum de la tension d'entrée (Vs) doit être nettement supérieur à la tension à produire. Pour un 7815, il faut au minimum 17,5V, ce qui est impossible à obtenir avec la tension alternative disponible.

Le mieux serait donc de modifier la tension d'entrée. Si les 12,7V_eff (18V crête) sont imposés, tu peux tirer partie du caractère alternatif de la source pour réaliser un doubleur de tension, afin de pouvoir tabler sur une tension Vs suffisamment élevée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

ou pars d'un convertisseur à découpage moulé , ça ne coute que quelques zeuros.

[PA5CAL]

Voici le schéma de principe de ce que j'exposais ci-dessus.



Toutefois, dans ce cas il faudra vérifier que la tension à l'entrée du régulateur est compatible avec le modèle choisi (<35V pour un 7815). Dans le cas contraire il faudra placer une zener (ou quelques diodes simples) en série à l'entrée du régulateur.


Mais si tu es libre de choisir les moyens de réalisation, alors la solution donnée par PIXEL est certainement la meilleure.

[vgh2]

Bonjour, et merci à tous pour votre aide. En fait, le cahier des charges mentionnait 18V en entrée, mais en valeur efficace et pas crête, donc 24V crête. A partir de là, nous avons réussi sans problèmes à faire fonctionner le montage, en prenant une diode Zéner de tension d'avalanche plus élevée.

Pour info, nous n'avions le droit qu'à un nombre limité de composants mentionnés dans le cahier des charges, donc exit tout ce qui est 7815, convertisseur à découpage moulé, etc.

Merci encore, et à bientôt sur le forum
Victor

[Zenertransil]

On n'alimente pas l'AOP à partir de la référence, nom de dieu! Les variations de courant d'alimentation de l'AOP, inhérentes aux variations du courant de sortie (il faut bien qu'il vienne de quelque part), vont faire varier le courant dans la diode Zener et donc la tension à ses bornes: c'est très laid comme montage! Tu sais, avec la réjection des AOP modernes, la tension d'alimentation n'a absolument pas besoin d'être stable au µV près... Tu peux très bien alimenter l'AOP directement en sortie du condensateur de filtrage...

Ton AOP a beau être méga balèze, si la référence fournit une tension instable, la sortie sera instable. Dans ton schéma, les variations de tension d'entrée (inévitables à moins de mettre un condensateur monstrueux, ce qui est une très mauvaise idée) vont faire varier le courant d'avalanche et créer de l'ondulation en sortie. Pour éviter ça on place un condensateur en parallèle sur la diode Zener: cela forme une cellule RC avec la résistance série, montée en passe-bas, qui va réduire très fortement l'ondulation résiduelle.

Un bon AOP tire un courant très faible sur ses entrées, surtout si ce sont des entrées P-FET comme sur les TL07X (c'est ma série de prédilection pour le tout venant). Donc inutile de surcharger la Zener! Plus le courant qui passe par la résistance sera faible, plus celle-ci pourra être de grande valeur et plus le condensateur parallèle pourra être réduit. De même, ce n'est pas dans ton intérêt de mettre une Zener de forte tension d'avalanche! Un modèle de quelques volts suffit, avec une cellule RC bien calculée en fonction du courant tiré sur les entrées par l'AOP.

[Zenertransil]

Voici le schéma de principe de ce que j'exposais ci-dessus.

Quelle différence y a-t-il entre ce montage et un simple doubleur de Latour? Merci!

[PA5CAL]

Quelle différence y a-t-il entre ce montage et un simple doubleur de Latour? Merci!

Comparé à un doubleur de Latour, ce montage peut produire une tension de sortie plus faible et un taux d'ondulation plus réduit avec des capas équivalentes. Lorsque la charge est fixe (comme ici), on peut adapter la valeur des composants de manière à fournir la tension juste nécessaire, et réduire ainsi la consommation au minimum.

[Tropique]

La caractéristique principale de ce doubleur est d'être double alternance (vrai). La tension de sortie théorique à charge négligeable est la même que pour toutes les autres topologies (en négligeant les pertes des diodes).
Si l'impédance des condensateurs à la fréquence d'entrée est non-négligeable devant la charge, la tension moyenne de sortie va être plus faible, mais là aussi c'est une caractéristique commune à tous les circuits, cependant dans le cas d'un Latour, cela se traduit obligatoirement par une ondulation augmentée.
Dans le cas d'un Schenkel, le même résultat peut être obtenu en réduisant la valeur du condensateur d'entrée, mais en simple alternance.
Il faut ajouter que moduler la tension de sortie d'un circuit à pompe de charge quel qu'il soit en jouant sur la valeur des condensateurs est rarement une bonne idée: cela implique d'avoir une composante alternative importante aux bornes d'un ou plusieurs condensateurs, et s'il s'agit d'électrolytiques, cela génère un stress supplémentaire

[PA5CAL]

Il faut ajouter que moduler la tension de sortie d'un circuit à pompe de charge quel qu'il soit en jouant sur la valeur des condensateurs est rarement une bonne idée: cela implique d'avoir une composante alternative importante aux bornes d'un ou plusieurs condensateurs, et s'il s'agit d'électrolytiques, cela génère un stress supplémentaire

En effet, la précision est importante, surtout que mon schéma (qui présente le circuit standard) suggère qu'on utilise des capas électrochimiques, lesquelles ne conviennent justement pas dans le cas où l'on prévoit une chute de tension notable (comme dans les courbes que j'ai données). Pour info, pour les deux capas situées à l'entrée, on utilise dans ce cas des modèles céramiques très basse tension (≤50V), qui présentent un volume inférieur à 1 mm³/µF, et qu'on peut trouver aujourd'hui dans des valeurs supérieures à 100µF.

[vgh2]

On n'alimente pas l'AOP à partir de la référence, nom de dieu! Les variations de courant d'alimentation de l'AOP, inhérentes aux variations du courant de sortie (il faut bien qu'il vienne de quelque part), vont faire varier le courant dans la diode Zener et donc la tension à ses bornes: c'est très laid comme montage! Tu sais, avec la réjection des AOP modernes, la tension d'alimentation n'a absolument pas besoin d'être stable au µV près... Tu peux très bien alimenter l'AOP directement en sortie du condensateur de filtrage...

Ton AOP a beau être méga balèze, si la référence fournit une tension instable, la sortie sera instable. Dans ton schéma, les variations de tension d'entrée (inévitables à moins de mettre un condensateur monstrueux, ce qui est une très mauvaise idée) vont faire varier le courant d'avalanche et créer de l'ondulation en sortie. Pour éviter ça on place un condensateur en parallèle sur la diode Zener: cela forme une cellule RC avec la résistance série, montée en passe-bas, qui va réduire très fortement l'ondulation résiduelle.

Un bon AOP tire un courant très faible sur ses entrées, surtout si ce sont des entrées P-FET comme sur les TL07X (c'est ma série de prédilection pour le tout venant). Donc inutile de surcharger la Zener! Plus le courant qui passe par la résistance sera faible, plus celle-ci pourra être de grande valeur et plus le condensateur parallèle pourra être réduit. De même, ce n'est pas dans ton intérêt de mettre une Zener de forte tension d'avalanche! Un modèle de quelques volts suffit, avec une cellule RC bien calculée en fonction du courant tiré sur les entrées par l'AOP.

Salut,
On a déjà rendu le projet, mais j'ai quand même pu améliorer le montage grâce à tes conseils.

Le seul point encore flou pour moi est celui de la capacité de la cellule RC. Qu'est-ce que tu entends par calculer cette valeur en fonction du courant des entrées de l'AOP ? J'ai mis 100uF pour le moment, mais en tâtonnant grâce au simulateur, j'aimerais bien connaître le calcul.

Merci pour ta réponse, et bon dimanche

Voici le schéma actuellement :