Alimentation de Labo: un design de référence

[Tropique]

Le sujet a été traité, ici notamment:

Choix des composants et adaptations diverses

Le sujet a déjà été abordé lors des posts précédents, mais il reste quelques précisions à donner.
Certains composants ont une influence directe sur la stabilité en température, il faut donc essayer de les choisir de bonne qualité. Il s'agit de R16, R17, R11, R12, D11, R14, RV1 et RV2.
Il a déjà été question de D11; la 1N825 est assez facilement disponible, pas trop chère et offre 20ppm/°C. Il est possible de faire mieux, la 1N829 offre 5ppm/°C, et des ICs comme le LM399 arrivent au ppm.
Plus abordables sont les références intégrées de 2.5V: LT1004, LM336, etc. Leur coéfficient de T° est faible autour de 25°C. Pour pouvoir les utiliser, il suffit d'altérer le rapport entre R11 et R12 pour retrouver une douzaine de volts sur l'alim auxiliaire.
Mais il est inutile de se payer une bonne référence si les autres composants ne sont pas à la hauteur: des résistances méta-film tout venant ont une dérive de 200ppm/°C, et il est difficile pour l'amateur de se procurer mieux que 50ppm/°C, donc la 1N825 est tout à fait dans la course.
Ici, R11 et R12 sont identiques, ce qui permet de minimiser les dérives: si elles font partie d'un même réseau, ou au moins du même lot, elles auront un faible coéfficient différentiel, même si la valeur absolue est médiocre.
Par contre, R16 et 17 auront généralement des valeurs différentes, donc le même truc n'est pas utilisable; par contre, rien n'interdit de partir d'un nombre de résistances identiques (lot ou réseau), et de les combiner, en série pour R17 et en // pour R16, afin d'arriver au rapport de division correct.
Le problème de RV1 et RV2 est plus épineux; là il vaut mieux casser sa tirelire et investir dans des bons potentiomètres multitours; sinon, se rabattre (dans l'ordre) sur des cermets, piste plastique, piste carbone. Il ne faut pas dramatiser cependant: l'utilisation en mode potentiométrique vrai pour RV1 permettra une bonne compensation, et donc une bonne stabilité de tension même avec un vulgaire carbone. Pour RV2, R14 entre en jeu, donc si on utilise un pot de qualité, il faut également une résistance de qualité, alors qu'avec un pot au carbone, il faut prendre une résistance au carbone pour au moins approcher la compensation (la stabilité sera moins bonne que pour la tension cependant).
Si on recherche la stabilité et un bruit minimal en sortie, on peut aussi choisir un meilleur AOP que le démocratique LM324; il faut choisir un modèle faible bruit, de précision, et capable d'inclure V- dans sa gamme de mode commun.
Il est probablement prudent de laisser un 324 ou 358 pour U1B: la configuration est vraiment très spéciale et risque de ne pas plaire à tous les modèles (le LT1077 ou le TLC374 l'acceptent cependant).

En résumé, sauf impératifs de stabilité et de bruit exceptionnels, il vaut mieux conserver des AOPs de type LM324 (ils existent sous de nombreux N° de référence alternatifs). Ce sont les moins chers et les plus courants qui existent.
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[Brice88]

Re-bonjour,
J'avais en tête ce passage pour U1B.
Je voulais parler de U1A et U1C qui ont en contre-réaction des capacités, C4 et C5 respectivement, sans résistance en parallèle.
J'ai déjà fait des montages similaires mais il fallait utiliser des aops qui consomment un courant assez important sur leur(s) entrées sinon la capa se chargeait par les courants/tensions d'offset de sortie et l'aop saturait à + ou - Vsat. Typiquement, un aop à entrées à Jfet comme les TL07x ne convenait pas alors que des LM741 ou LM324 oui, leurs courants d'entrée "pompant" la charge due aux offsets.
Cela a-t-il une incidence pour votre montage ?

[Tropique]

Je voulais parler de U1A et U1C qui ont en contre-réaction des capacités, C4 et C5 respectivement, sans résistance en parallèle.
J'ai déjà fait des montages similaires mais il fallait utiliser des aops qui consomment un courant assez important sur leur(s) entrées sinon la capa se chargeait par les courants/tensions d'offset de sortie et l'aop saturait à + ou - Vsat. Typiquement, un aop à entrées à Jfet comme les TL07x ne convenait pas alors que des LM741 ou LM324 oui, leurs courants d'entrée "pompant" la charge due aux offsets.

???????
J'avoue que c'est du chinois pour moi. C4 et C5 servent à la compensation en fréquence, ils n'ont pas à se charger ou se décharger.
Ici, des 741 ne conviendraient pas à cause de leurs limitations de mode commun en entrée, mais n'importe quel ampli acceptant jusqu'à 0V de mode commun conviendrait.
Ce serait par exemple le cas d'un ampli MOS comme le CA3160, qui a un courant d'entrée de l'ordre du pA.
Le faible courant d'entrée est un avantage et contribue à la précision, il n'y a aucune contre-indication.

[titoun54]

bonsoir Tropique et tout le monde

j'aurai quelques questions sur le mode traking :

1) y aurai t-il la possibilité de pouvoir régler l'offset de l'alim esclave en positif et en négatif car d’après ce que j'ai compris si on garde actif le pot. pour régler U sur l'esclave seul un ajout et possible par rapport a la tension de consigne de l'alim maître ?

2) si on active le stanby sur le maître ou l'esclave celui-ci devrai interagir sur l'autre alim ?

3) j'envisage l'ajout d'un DJ thermique et d'un DJ en cas de cour-circuit sur chaque alim. si il y a déclenchement d'un des DJ celui-ci devrai agir sur les 2 alims ?

J'envisage aussi d'adjoindre le circuit de pré-régulation de HULK donc il me faudra ajouter une alim auxiliaire de 5v pour la pré-reg et une de 12v pour ton circuit de régulation si je ne me trompe pas.

d'avance merci pour les réponses

bonne soirée

[Tropique]

bonsoir Tropique et tout le monde

j'aurai quelques questions sur le mode traking :

1) y aurai t-il la possibilité de pouvoir régler l'offset de l'alim esclave en positif et en négatif car d’après ce que j'ai compris si on garde actif le pot. pour régler U sur l'esclave seul un ajout et possible par rapport a la tension de consigne de l'alim maître ?

Avec l'implémentation que j'ai proposée, on ne peut effectivement que rajouter un offset sur la tension positive (esclave) par rapport à la tension négative.

2) si on active le stanby sur le maître ou l'esclave celui-ci devrai interagir sur l'autre alim ?

Le négatif étant maître, et l'esclave étant asservi sur la tension réelle de sortie, un passage en stby du maître causera également la mise à zéro de l'esclave, à l'offset près (s'il est employé).

3) j'envisage l'ajout d'un DJ thermique et d'un DJ en cas de cour-circuit sur chaque alim. si il y a déclenchement d'un des DJ celui-ci devrai agir sur les 2 alims ?

Si tous les transistors ballasts sont sur le même radiateur, il serait logique de couper les deux en même temps.

J'envisage aussi d'adjoindre le circuit de pré-régulation de HULK donc il me faudra ajouter une alim auxiliaire de 5v pour la pré-reg et une de 12v pour ton circuit de régulation si je ne me trompe pas.

Une prérégulation au primaire est assez délicate.
Je recommanderais plutot une régulation secondaire, avec un thyristor, c'est ce qui est implémenté dans la plupart des alims pro, de HP par exemple.
Mais dans tous les cas, il faut que l'alim auxiliaire soit indépendante, ce qui est plus facile en cas de régulation post-secondaire, puisque le même transfo peut être utilisé.

Une petite remarque: cette alim a été au départ conçue pour fonctionner en solo.
Cela a permis des simplifications, par exemple en mettant le shunt courant dans la connection "masse".

Face à la demande, j'ai proposé des "work-arounds" permettant le couplage et le tracking en alim symétrique, mais si j'avais du implémenter de façon "native" une alim symétrique, j'aurais procédé autrement.

Il y a donc un moment où il faut se poser la question: ce circuit est-il vraiment adapté à ce que je veux faire?
Il est évidemment attractif, par ses performances et sa simplicité, mais si on veut le pousser très loin de son domaine naturel d'application, il n'est peut-être pas le plus adapté.
Si les adaptations et compromis nécéssaires dépassent les bénéfices que l'on peut en retirer, il ne faut pas hésiter à se tourner vers autre chose.
De même, si on cherche à motoriser un vélo avec un 900cm³, il est peut-être préférable d'acheter directement une Kawasaki...

A méditer, je ne pousse personne dans une direction ou l'autre, mais ce projet d'alim avait surtout pour but initial de sortir des limites du 0 à 30V qu'imposent les circuits simplistes habituels, sans ajouter de complexité.
Il a eu du succés, tant mieux, et il est normal de vouloir sortir du cadre initial, ce qui a été fait, mais à un moment il faut se poser la question du bien-fondé de modifications "lourdes": il y a peut-être des solutions plus simples.

Peut-être d'ailleurs que je proposerai un autre projet dans ce sens, mais pour l'instant, ce n'est pas planifié.

[titoun54]

bonsoir Tropique

merci pour toutes ces précisions.

donc je vais méditer , attendre et continuer mes recherches.

mais je pense réaliser au mois une version simple rien que pour me remettre dans le bain.

encore merci et bonne fin de soirée

[neo278]

Bonjour
Avoir la partie commande (potentiomètres...) éloigné de 1m pause un gros problème de régulation? résistances des câbles...
Je compte faire un pupitre sur l’établit pour un gain de place. Qui disposera de la commande, afficheurs LCD et sorties de courant.

[Tropique]

Désolé pour cette réponse tardive pour cause de vacances.

Non, il n'y a aucun inconvénient à déporter les commandes I et V, la sortie des potentiomètres est bypassée par des 22µF, qui absorberont toute interférence, et le courant passant dans les fils est négligeable.
Pour les indicateurs, il n'y a pas de souci non plus.
Si tu emploies la commande de stand-by, il faut utiliser du fil blindé pour cabler le switch.

[neo278]

Sur le Message #58 quel est la référence des LCD?
Merci

[neo278]

Je me demande si il était possible de faire une symétrie en couplant les deux même alimentations?

[Tropique]

Sur le Message #58 quel est la référence des LCD?
Merci

Ce sont les génériques les moins chers, des 2000pts à ~5€, la référence varie selon le fournisseur: DPM200 ou autre, peu importe, ils sont tous interchangeables.

Je me demande si il était possible de faire une symétrie en couplant les deux même alimentations?

C'est plus ou moins ce qui a été proposé en tenant compte des réalités; si l'on ne se préoccupe pas de tracking, et qu'on a deux alimentations strictement indépendantes, on fait ce qu'on veut.
Dés que l'on veut coupler les commandes, il y a au moins un terminal commun, et il faut quelques aménagements comme ceux qui ont été décrits (sauf si on emploie des potentiomètres doubles, mais la précision est assez médiocre).

[neo278]

Avec ce couplage je disposerai d'un tracking et d'une symétrie en excitant K1 si besoin est.
Est il correct?

[Tropique]

Avec ce couplage je disposerai d'un tracking et d'une symétrie en excitant K1 si besoin est.
Est il correct?

Oui, sauf que R1 doit avoir la même valeur que R17, soit 24K dans ton exemple.

[neo278]

Voltmètre consigne:
j'ai une sortie de 33V R16:4k7 R17:24K.
Je dois calibrer le LCD pour 33mV alors.
1000.R16/(R17+R16)=163,8
RVA est un trimmer alors, RC et RD sont des constantes.
je garde RA comme constante et pour RB je fait un calcule en crois
se qui me donne 1188 ohm correcte?

[Tropique]

Il y a quelques chose qui cloche: avec tes valeurs, la tension de sortie est dimensionnée pour 37V, pas 33V.

Si on ne s'occupe pas de ça, ton dernier calcul n'est pas bon non plus, il faudrait RB=1.3658K.

[jlucanne]

Bonjour ;

J’ai monté 2 alims en m’inspirant du montage de ludo32 avec le 7812..Je voulais une alim de 0 à 15V et 0 à 10 A ,j’ai donc ,je pense correctement modifier les valeurs de certaines résistances en suivant l’abaque donné dans le forum ,j’obtiens ainsi une plage de 0 à 15,6 V ce qui me convient parfaitement ..Mais le hic je ne peux pas régler le courant …J’arrive en fin de course du potar d’intensité à un effondrement de U ??Je pense que U doit rester constant quelque soit le réglage de l’intensité ???
• J’ai refait le circuit imprimé de ludo32 afin d’éviter un strap (il n’y avait pas un gros boulot lol )
• j’utilise des potentiomètres à piste cermet …
• Tension alternative du transfo à vide 24 V .( le transfo est un transfo d’une vieille TV que j’ai rebobiné avec du 20/10 j’ai fait des tas d’essais avec d’anciennes ampoules de phares ça tient le choc )
• capacités 4 x 4700µF
• d’où vient le hic ? merci

[Tropique]

Avant de traiter le problème, une ou deux remarques:

Les pdf ne sont plus acceptés que pour des cas spéciaux, donc essayer à l'avenir de choisir un format gif ou jpg.

La diode D3 est destinée à un amortissement, et doit impérativement être de puissance et de préférence rapide, au moins une BY298 p.ex.
R20 doit être nettement plus faible pour une alim fort courant et très basse tension.

Ces points sont sans impact sur le problème actuel, ils ont juste un effet sur les performances.

Pour trouver l'origine du défaut, il faut faire quelques contrôles de base.
-L'alim auxiliaire fait-elle 12V?
-La régulation tension fonctionne-t-elle normalement?
-La tension sur la zener est-elle correcte?
-La LED de limitation est-elle éteinte, s'allume-t-elle en butée I quand la tension s'effondre?
-Le potentiomètre courant est-il câblé correctement, a-t-il la bonne valeur.
-Le réglage de courant est-il totalement sans influence sur la sortie? (exemple, avec une charge tirant 5A, la limitation est inactive sur toute la plage de réglage.)
-La tension aux bornes de C8 varie-t-elle en fonction du réglage de I.
-N'y a-t-il pas eu lors du cablage une inversion de certains fils à gauche/à droite de R16?

[jlucanne]

BJ
merci de votre réponse aussi rapide ,j'ai effectué les mesures préconisées :
l'alim auxiliaire = 11.94v
la régulation de tension ok
tension zener 6.2 v
le fonctionnement de la LEd est ok et correspond à ce pourquoi elle est installée
montage du pot ok
J'ai chargé avec une ampoule reglage 12V I = 4.35A
en manipulant le potar I il y a décrochage U = 7.05V et I 2.03A
en butée U = 0.61V I = 0.081A
la tension aux bornes de C8 varie de 0 à 5.6V
Pas d'inversion au niveau de R16
voilà la checklist ....

jluc

[Tropique]

Il y a une grosse anomalie: la tension sur C8 ne doit pas excéder 0.5V.
Il y a 10x plus, il faut en chercher la cause:
P.ex., R10 court-circuitée ou d'une mauvaise valeur (trop faible), potentiomètre de courant de mauvaise valeur (trop forte), ou pont de soudure ou court-circuit entre pistes du PCB.....

[jlucanne]

merci de l'aide ..J'ai vérifié la résistance de 56K elle est ok ,quant à la mesure
j'avais fait une erreur de lecture ,je passe bien de 0v à 0.45 aux bornes de
C8 ..le pcb est impec , le pot est bien un 2k2 piste cermet ...maintenant y aurait il une erreur dans la conception du pcb ,au vu des résultats annoncés par Ludo32 ,je ne pense pas .Ce qui est étonnant c'est que la régulation tension fonctionne impeccablement ..Je suis déjà très satisfait d'avoir une alim 0 à 15 v pour la somme mise ...Encore merci

[Tropique]

Je me demande s'il n'y a pas un malentendu: la limitation est bien une limitation, pas une disjonction.
Il est normal d'avoir une action progressive.

Fais un test: mets la tension à 12V, ta charge de 4.35A en sortie, et balaye toute la plage de courant depuis 0 jusqu'au maximum.
Si tu mesure la tension en sortie, au départ, tu dois trouver ~0V, et la LED doit être allumée.
Quand tu tournes le potar, la tension doit augmenter (et la LED reste allumée).
Puis, à un moment la LED doit s'éteindre, et la tension doit rester stable à 12V.
Avec les valeurs de ton schéma, cela doit se produire à une position proche du maximum.

Si les choses se passent ainsi, ton alim fonctionne normalement.

[neo278]

Bonjour,
j'ai la LED qui s'allume, la tension est toujours au maximum mais pas de variation de celle-ci. Au niveau des potentiomètres de réglage tension j'ai bien ma consigne.
Le montage fonctionné avant.

[Tropique]

Bonjour,
j'ai la LED qui s'allume, la tension est toujours au maximum mais pas de variation de celle-ci. Au niveau des potentiomètres de réglage tension j'ai bien ma consigne.
Le montage fonctionné avant.

Ces symptomes sembleraient indiquer une perte de régulation: le régulateur tension ne "voit" plus la tension de sortie, et essaye de la mettre au max.
Cela pourrait être causé par R17 ouverte, ou un court-circuit sur R16 (ou la pin 3 de U1A shuntée vers la masse).
Ce peut aussi être le LM324 qui est défectueux.

[neo278]

Le problème est résolut, je l'avais fait sur une plaque s’essaie pastiller, des résidus d'éteint fessait un contact sur la pin 3.

[jlucanne]

ok merci tout marche ,d'ailleurs je me permets de mettre les photos de mes deux alimentations .pour infos j'ai trouvé sur le site 320volt.com le schéma + HEX + PCB du voltmetre /ampéremetre .La plus petite tient dans un coffret d'alim PC juste à faire une face avant + des travaux au niveau de l'esthétique lol ..
merci encore pour tous les conseils ..

[Tropique]

Je suis heureux de voir que tout se cloture bien pour toi; n'oublie pas de mettre des composants d'amortissement adaptés: D3 et R20 (elle devrait faire 560 ou 680 ohm dans ton cas).

[abracadabra75]

Ayant en projet une petite alim 20V/1A, je me suis heurté au fait que l'intensité dans R7 dépassait les 17mA imposés dans le cas creux d'alimentation + creux de sinusoïde (appelé V+min).
Ayant posé la question à Tropique celui-ci m' a répondu ceci:

Il y a plusieurs méthodes proposées pour contourner la difficulté, la plus simple est sans doute de scinder R7, et mettre une zener intermédiaire, d'une tension intermédiaire entre Vmin et 12.4V, je suppose que 18V devrait convenir.
Il faut calculer la partie aval de la résistance pour faire passer un courant suffisant, 10mA p.ex, et calculer la partie amont pour faire passer ces 10mA + un courant décent dans la zener, 5mA p.ex pour Vmin.

En complément je met en pj l'adaptation préconisée (en rouge), et même mon calcul.
J'espère ne pas avoir fait de bourde, sinon merci à Tropique de me corriger.

A+

[Tropique]

Pour évaluer correctement la solution, il faudrait savoir à quels Vin max et Vin min tu arrives lors de tes calculs; cela permettra de vérifier qu'il n'y a pas de dépassements, dans le courant de la zener p.ex.

[abracadabra75]

Merci.
je m'aperçois d'un lapsus: le dépassement des 17mA n'est pas dans le cas V+min mais V+max...
En pj, la feuille de calcul: en rouge les valeurs d'entrée, en vert les résultats.

[Tropique]

Si j'interprète bien tes chiffres, les worst-cases sont de 17.9V et de 29V.

On va donc choisir une zener de 15V.

La résistance aval vaut (15-12.4)/0.01=260 arrondi à 270

La résistance amont doit valoir au plus 2.9/0.015=193.3, que l'on va arrondir à 180.

Avec 29V, le courant dans la zener vaudra (14/180)-0.01=67.7mA.

Il faudra donc une diode de 1.3W, et une résistance de 180ohm de 1.1W.

En réalité, on peut probablement faire un calcul un peu plus précis, et aussi tenir compte pour les dissipations que c'est sur la valeur rms qu'il faut se baser.

On peut donc vraisemblablement se contenter d'une 220/1W.

Noter en passant que pour une alim de 20V, il y a un souci: il manque au moins deux volts.