Protection de circuit régulateur de tension

[Coco4444]

Bonjour à tous, je viens ici pour éclairer un petit peu ma lanterne concernant quelque chose que j'ai entendu de la part de quelqu'un, je cite : "N'hésite pas à protéger tes signaux avec des diodes TVS bien dimensionnées dans ton circuit".
Je travaille pour l'instant avec un circuit de régulation de tension LDO avec un régulateur LD1086D2T33TR en mode non ajustable. J'ai suivi les recommandations de la datasheet : https://www.mouser.fr/datasheet/2/38...86-1849463.pdf qui elle ne conseille pas de placer une zener ou TVS pour limiter des pics de surintensités.

Je me demande donc si je dois en mettre par sécurité supplémentaires, et aussi, comment peuvent survenir des surintensités dans ses circuits à régulation de tension, quand on a déjà prévu des circuits de protections style fusibles, TVS d'entrée, non inversion des polarités etc.

Merci beaucoup pour votre aide, ci-joint mon schéma de régulation si ça peut vous aider!


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[antek]

Ici on n'est pas dans le cas d'une information dont il faudrait maintenir l'intégrité.
Sauf si le 5 V est connu pour être lui-même perturbé, le schéma de la datasheet est suffisant.

Comment est le routage (implantation matérielle des composants et liaisons) ? Quelle technologie pour C12 (10 µF est bien dit minimum) ?

[jiherve]

bonjour
une TVS protège des surtensions pas des surintensités ce qui serait le boulot d'un fusible; Et la TVS n'est pas la panacée cela dépend de la nature du signal à protéger.
JR

[Antoane]

Bonjour,

Note que C13 doit avoir une ESR d'au moins 1 Ohm (Fig. 22 de la datasheet).

[A voir en vidéo sur Futura]

[trebor]

Bonjour,

Note que C13 doit avoir une ESR d'au moins 1 Ohm (Fig. 22 de la datasheet).

Bonjour à tous,
Ceux au tantale ont le plus faible ESR, voir si c'est nécessaire.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Condensateur

[Vincent PETIT]

Ceux au tantale ont le plus faible ESR, voir si c'est nécessaire.

Bonjour,
Justement ici l'ESR du condo doit être comprise entre 1 et 21 Ohms (si j'ai bien lu). Il doit être possible de mettre une résistance en série avec C13 s'il a une ESR trop faible.

Concernant la TVS on en met si nos doigts peuvent toucher (ESD) ou contre les surtensions venant de l'extérieur, par les câble. Autrement dit une TVS se situe en périphérie de l'électronique (aux entrées/sorties)

[Coco4444]

Pour le routage je compte tenir compte des recommandations de la datasheet et de ce que j'ai déjà pu faire afin de respecter le positionnement et l'espacement nécessaire pour éviter les problèmes potentiellement liés aux échauffements. Je suis parti sur des condensateurs en tantale : https://www.mouser.fr/ProductDetail/...KYJzLD22nWc%3D

La datasheet recommande au minimum 10µF mais j'avoue que même si je dois augmenter les valeurs, je ne sais pas trop sur quelle base de calculs je peux déterminer Cin et Cout...

Pour mon 5V, il est issue d'un autre circuit de régulation avec en plus une pin FeedBack (FB) ainsi qu'une pin EN qui permettent de stabiliser la tension et de renvoyer la tension de sortie, si celle-ci appartient bien à un intervalle de fonctionnement alors la régulation s'effectue.

[Coco4444]

Bonjour Trebor,

Effectivement je me suis basé sur une technologie en tantale adaptée dans mon cas, mais j'ai pris les valeurs minimales car je ne sais pas vraiment si du 22µF ou du 47µF sont des valeurs plus adaptées..

[Coco4444]

Bonjour Monsieur Petit,

Concernant la TVS on en met si nos doigts peuvent toucher (ESD) ou contre les surtensions venant de l'extérieur, par les câble. Autrement dit une TVS se situe en périphérie de l'électronique (aux entrées/sorties)

Dans le cas inutile de protéger mes sorties de régulateurs avec une TVS? Mais je ne protège pas mon circuit contre les surtensions potentielles, non?

[Coco4444]

Note que C13 doit avoir une ESR d'au moins 1 Ohm (Fig. 22 de la datasheet).

C'est vrai, les miennes n'en ont que 0.8... je vais devoir changer de composant, je ne suis pas encore habitué à décortiquer l'entièreté d'une datasheet >_<

[Coco4444]

Je viens de rechercher de nouveaux condensateurs, en voici qui respectent les conditions ESR : https://www.mouser.fr/ProductDetail/...TSRbnjJg%3D%3D

[Antoane]

Bonjour,

Les datasheet spécifient des valeurs max d'ESR, et non leur min (et rarement les typiques). L'ESR dépend par ailleurs de la tepérature, de la fréquence, et de l'age du composant.
Prendre un electrolytique d'usage courant devrat faire l'affaire. Le plus simple et sûr est d'ajouter une résistance série à un condensateur quelconque.

Le tantale a généralement une ESR plutot élevée.

[Coco4444]

Le plus simple et sûr est d'ajouter une résistance série à un condensateur quelconque.

En entrée et en sortie donc? Quelle dimensionnement pour ces résistances? On ne m'a jamais partagé cette information là, pourquoi ce n'est pas mentionné dans la datasheet par ailleurs?

Merci beaucoup!

[Vincent PETIT]

Bonjour,

Dans le cas inutile de protéger mes sorties de régulateurs avec une TVS? Mais je ne protège pas mon circuit contre les surtensions potentielles, non?

A moins que ton 3.3V ne sorte du circuit imprimé pour aller dans un câble, il n'y a aucun raison d'avoir une surtension. Les TVS protègent des décharges électrostatiques, des chocs de foudre direct et indirect et des "Burst/EFT" (perturbation de type transitoires rapides, pics de tension ou salves générées par des événements de commutation, des changements de charge inductive, ...). Ce sont principalement des événements générés par des appareils extérieurs et qui touches les câbles qui vont dans ton électronique. Mettre ce genre de diode après un régulateur de tension interne à l'électronique n'a pas de sens.

En entrée et en sortie donc? Quelle dimensionnement pour ces résistances? On ne m'a jamais partagé cette information là, pourquoi ce n'est pas mentionné dans la datasheet par ailleurs?

Comme Antoane l'a remarqué (et en toute franchise j'étais passé à côté), dans la datasheet de ton régulateur il y a ce graphique qui traite de la stabilité en sortie de ton régulateur.

Capture d’écran 2024-03-05 194127.PNG

Il y a des contraintes sur le condo de sortie. Il doit avoir une ESR encadrée entre 1Ω et 20Ω grosso modo. Soit tu choisis un condo avec une ESR qui convient soit tu inserts une résistance en série avec le condo comme lorsque tu "dampes" un filtre (quand tu veux atténuer une résonnance). Dans la simulation ci dessous, j'ai modélisé (grossièrement) à gauche ton régulateur par son équivalent Thévenin et à droite la charge par une résistance de 10k. J'ai inséré une résistance de 3Ω en série avec le condo pour augmenter son ESR.

Capture d’écran 2024-03-06 101025.PNG

On peut évaluer la résistance R2 en deux étapes :
- en régime transitoire, donc au démarrage comme c'est le cas dans cette simulation
- en régime établie

En régime transitoire, au démarrage, le condo est vide est assimilable a un court-circuit, le courant de pointe passant dans R2 est de 3.3V/(R1+R2) = 635mA soit une puissance crête dissipée par R2 de I²xR2 = 1.2Wcrête. Bien évidemment il n'est absolument pas nécessaire de mettre une si grosse résistance car le courant (graphique rouge) qui traverse R2 diminue rapidement au rythme où le condo se charge (graphique bleu). La puissance dissipée par R2 devrait être l'intégrale du courant (l'air sous la courbe rouge) donc une résistance classique 1/4W fera l'affaire.

En régime établie, pendant le fonctionnement, la puissance dissipée (U²/R) par la résistance est fonction des variations de la tension de sortie de ton régulateur = V_ondulation²/3Ω. Si tu regardes la datasheet, tu peux voir des paramètres comme Line regulation (variation de la tension de sortie du régulateur quand la tension en entrée varie) et Load regulation (variation de la tension de sortie du régulateur quand le courant en sortie varie) ; ça ne doit pas voler très haut ; je ne les ai plus en tête mais quand bien même on serait au max à 100mV de variation ça donnerait une puissance de 0.1V²/3Ω soit 3mW donc la résistance 1/4W, c'est large !


ps : ton régulateur a besoin de débiter un minimum de courant pour fonctionner correctement, si l'électronique derrière ne consomme pas ce minimum c'est problématique.

[jiherve]

bonjour
pour la capa la solution c'est de l'alu bas de gamme là l'ESR est bien pourri!
JR

[Coco4444]

En régime transitoire, au démarrage, le condo est vide est assimilable a un court-circuit, le courant de pointe passant dans R2 est de 3.3V/(R1+R2) = 635mA soit une puissance crête dissipée par R2 de I²xR2 = 1.2Wcrête. Bien évidemment il n'est absolument pas nécessaire de mettre une si grosse résistance car le courant (graphique rouge) qui traverse R2 diminue rapidement au rythme où le condo se charge (graphique bleu). La puissance dissipée par R2 devrait être l'intégrale du courant (l'air sous la courbe rouge) donc une résistance classique 1/4W fera l'affaire.

En régime établie, pendant le fonctionnement, la puissance dissipée (U²/R) par la résistance est fonction des variations de la tension de sortie de ton régulateur = Vondulation²/3Ω. Si tu regardes la datasheet, tu peux voir des paramètres comme Line regulation (variation de la tension de sortie du régulateur quand la tension en entrée varie) et Load regulation (variation de la tension de sortie du régulateur quand le courant en sortie varie) ; ça ne doit pas voler très haut ; je ne les ai plus en tête mais quand bien même on serait au max à 100mV de variation ça donnerait une puissance de 0.1V²/3Ω soit 3mW donc la résistance 1/4W, c'est large !

Merci beaucoup pour le temps consacré à me répondre!

Vos explications sont très claires, je comprends mieux maintenant le rôle des résistances et leur dimensionnement!
C'est vrai que je peux passer par de la simulation pour dimensionner mes composants, j'avoue ne jamais trop le faire, il faudrait que je m'y mette, même pour comprendre ces principes là.

Encore une fois un grand merci à vous!

[bobflux]

Bonjour,

Note que C13 doit avoir une ESR d'au moins 1 Ohm (Fig. 22 de la datasheet).

Magnifique la figure, ils disent pas si la région hachurée est stable, ou instable