Alimentation de Labo: un design de référence

[Tropique]

Il est également possible de mettre le potentiomètre de réglage fin en // avec le réglage principal, du moins pour les bornes extrêmes, et sommer les curseurs via des résistances.
Un petit dessin:
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[Ludo32]

Je vous met des photos de mon alim en cours de test... la charge est faite avec plusieurs R en série parallèle dans de l eau pour refroidir.. Le condo est un 47000uF de récupération.
le profile en cuivre avec le pont de graetz est en fait un waterblock et va servir a refroidir une futur charge électronique que je dois encore fabriquer..

[Ludo32]

Et je voulais remercier tropique pour ses explications claires et précises et pour son schéma qui m a permis de réaliser enfin une bonne alimentation de labo. j'ai chercher pendant des heures sur internet mais tout les schéma que je trouvais n étais pas terrible parce que soit a base de lm317 modifiés soit de 723 ou des usines a gaz pour pas grand chose.. et honnêtement pour la régulation de courant c est misérable.. j'ai été étonné de la précision de la régulation de courant de cette alim et surtout le fait de pouvoir descendre a 0 avec courant et tension et cela sans schéma compliqué avec des tension negative et tout.. Bref nickel quoi.

mon alim précédente qui fonctionne bien etais a base de lm2576, donc a découpage.. c'est parfait pour alimenter une ampoule mais si on regarde a l oscillo on prend peur.. et surtout pas très stable en tension. je préfère alors dissiper des watt et avoir une regulation tiptop et mon point de vue est que dans une alim de labo le rendement n est pas le premier critière important ( pour moi en tout cas..)

[Tropique]

Merci de tes commentaires, ce n'est pas souvent que ça arrive: en général, quand il y a des retours, c'est surtout le bureau des réclamations...

Et merci aussi pour ta contribution au projet: je suis certain que pas mal de gens avaient trouvé le projet intéréssant, mais ont été découragés de le faire à cause de l'absence de typon: il y en a qui vont te bénir pour avoir eu le courage de te lancer, et qui vont bénéficier de ton travail.

Ce projet, c'est un peu ce que j'aurais aimé trouver quand j'étais plus jeune, que je cherchais à me faire une alim simple, efficace et bon marché, mais que je ne trouvais pas dans les revues (pas d'internet dans ce temps là!).
A l'époque, je n'étais pas suffisamment solide sur mes pattes pour créer moi-même ce qui me convenait à partir de zéro, et j'ai du me contenter de ce qui existait.
Maintenant, je n'ai plus de difficulté à créer ce qui convient le mieux, mais je pense toujours à l'époque où j'avais des moyens limités, en finances et en ambitions.
Et une alim, c'est la base, c'est toujours nécéssaire, et il faut de préférence que ça ait une fiabilité absolue, pour n'avoir pas un souci supplémentaire quand on met au point un montage foireux (si si, ça arrive!).

Et tu as raison: pour des travaux de labo, d'expérimentation, une alim purement linéaire est l'option la plus sûre: on n'a pas à se soucier de résidus de découpage ou de réponse de la boucle de régulation dans des conditions scabreuses.
Après, une fois que c'est au point, rien n'empêche de passer au switch-mode, mais pour la mise au point, il vaut mieux séparer les problèmes.

[Ludo32]

voila alors l'alim avance doucement. il me reste a faire le multimètre, aujourd hui j'ai fait la commutation des enroulement du transfo par relais. testé et fonctionne nickel. je vous met les schéma..

J'ai jeté un coup d'oeil a la commutation que propose tropique mais je voulais faire avec les composants que j'avais sous la mains.. ca a l'air de bien fonctionner..

[Tropique]

Suite à une question par MP de Alex934mas:

Je me lance ton ton alim, je suis un jeune débutant, j'ai commandé la liste de composant pour pouvoir la faire (chez gotronic) cependant je n'ai pas trouvé de resistance de 0.47 ohms?Est ce' que je peux les remplacer par des 1ohms?


Et sinon, je ne dispose pas d'un transfo 42V, puis je mettre du 12V en entrée?en sortie j'aurais du 0-12V?

Les résistances dépendent du courant débité par chaque transistor; on peut toujours mettre des valeurs supérieures, mais avec l'inconvénient d'avoir une tension de déchet inutilement élevée.

Pour 0-12V, il faut tout recaclculer. Mais d'entreprendre cela, il vaut mieux vérifier que c'est réaliste.
Le transfo va normalement délivrer 12V ac en charge, à sa tension nominale; si on tient compte de la possibilité que le secteur baisse de 10%, on arrive à 10.8V, X 1.414 = 15.27V de tension de crête.
On soustrait 2V pour le pont de diodes, et on est à 13.27V.
Ca c'est le sommet de forme d'onde; si on admet 10% d'ondulation, ce qui n'est pas énorme pour de si basses tensions, on est 11.94V pour le creux de l'ondulation.
Il est clair que dans ces conditions, ni le régulateur principal, ni l'auxiliaire ne pourront arriver à 12V: il leur faut eux aussi une marge de régulation.
Ce n'est donc normalement pas possible.
C'est un calcul assez pessimiste, mais il serait imprudent de faire autrement. Pour avoir des données plus réalistes sans être optimiste, il faudrait assembler transfo, pont et condo de filtrage, mettre une charge, voir à combien on descend, et extrapoler en fonction de la tension secteur au moment de la mesure.
Cela permettrait de connaitre le maximum atteignable pratiquement sans prendre de risques, mais je doute qu'il y ait assez pour du 12V.

[alex934mas]

merci beaucoup pour ta réponse

[invite288d9c2d]

salut je vient de finir mon alim mais j'ai des prob
la resistance R5 470r me tiend pas elle crame
de plus mon transfo est un 2*24 v 160va apres redressement et filtrage j'obtiend une tension de 70v cela provient il de sa
merci beaucoup

[invite288d9c2d]

resalut
apres quelquel relecture de schema et verification du typon j'ai enfin trouvé mon probleme la diode D2 de mon implantation et inversé et j'avaie mis le BC546 a l'envers
maintenant tout fonctionne je renvoie l'implantation refaite et corrige

[Tropique]

OK, note aussi que tu n'es pas obligé de mettre D1 et D2.
Elles servent à la protection en cas de branchement accidentel en // avec une autre source, plus élevée, mais une seule est nécéssaire. Elles ont chacune leurs avantages et inconvénients:

Les transistors sont protégés contre des retours de tension de la charge par D1 ou D2. Il est évident qu'on ne doit en mettre qu'une, en fonction du degré de protection souhaité. D1 apporte une protection totale, au prix d'une chute de tension supplémentaire, alors que D2 se contente d'envoyer la tension sur C6, en amont du régulateur; si la tension est vraiment élevée, elle pourrait endommager C6.
La classique diode D3 en parallèle avec la sortie la protège contre les inversions de polarité.

Dans ton cas, puisque tu sembles avoir une bonne réserve de tension, je te conseille de ne mettre que D1 (D2 sur ton implantation).

Après l'incident que tu as eu, fais quand même attention que tes composants n'aient pas eu un coup de chaud. R5 est surtout là pour éviter le feu d'artifice intégral s'il y a une tuile, mais il est possible que le BC ou autre ait un peu souffert, ce n'est pas une protection totale.

Enfin, ton PCB est à peu près bon, mais si tu le refais, essaye de mettre des pistes un peu plus costaudes sur le trajet principal du courant; et plus particulièrement, je cuivrerais complètement le coin inférieur droit, entre Ra9 Rb9 R21 R16 J10; ça te donnera de meilleures performances de régulation.

[invite288d9c2d]

ok merci encore pour ton aide je fait les modif sur mon typon et le renvoie sur le forum pour se que sa interesse
merci amicalement christophe

[invite288d9c2d]

salut
chose promise chose du donc voici les modif faite sur le typon
si des chose ne vont pas m'avertir
amicalement christophe

[invite288d9c2d]

les voila les jpeg

[invite288d9c2d]

bonsoir
je vient de finir la plaque et tous fonctionne impecable
merci pour les coups de main

[alex934mas]

Génial merci beaucoup,

[invite288d9c2d]

salut
s'est encore moi
une petite question est il possible de faire cette alim pour 30V sous 5A et quel composant faut il changer
merci d'avance amicalement christophe

[Tropique]

salut
s'est encore moi
une petite question est il possible de faire cette alim pour 30V sous 5A et quel composant faut il changer
merci d'avance amicalement christophe

C'est possible, et je vais montrer comment faire en me basant sur la procédure de dimensionnement décrite au #7:
http://forums.futura-sciences.com/pr...ml#post1311389

Pour 30V, R17 doit valoir 4.7*(30/(6.2-1)) = 27K

Attention, la formule ci-dessus est incorrecte, les parenthèses sont mal placées.
La version correcte est:
Pour 30V, R17 doit valoir 4.7*((30/6.2)-1) = 18K

On va ensuite calculer R7. Pour ça, on a besoin de connaitre la tension d'entrée non-régulée, et il faut choisir un transfo.
Si on prend un 30V, on va calculer les valeurs extrêmes de tension.
Avec le secteur à -10%, la tension AC vaudra 27V, soit 38.2V crête.
Il faut retrancher environ 2V pour le pont de diodes et la tension d'ondulation. Si on se base sur 3000µF/A, on aura 15000µF de filtrage, et l'ondulation vaudra 5*0.01/3e-3=3.33V.
Bilan: 38.2-2-3.33=32.87V, que l'on peut arrondir 33V, vu le calcul simplifié de l'ondulation.
On remarque au passage qu'on est bien au-dessus de la marge mini de 2V pour la régulation.
R7 vaut donc: (33-12.4)/0.0085 = 2.4K: prenons la valeur E12, 2.2K.

Vérifions que cette valeur est également correcte pour la tension d'entrée maxi:
Au max du secteur et avec le transfo à vide, la tension AC vaudra 30*1.1*1.1=36.3V, soit 51.4V crête. Si on retranche 1.4V pour les diodes, on est à 50V.
(50-12.4)/2.2 = 17.1mA. C'est donc acceptable. Sa puissance doit être de (50-12.4)²/2.2= 643mW, on prendra une de 1W.

R23 est identique.

Pour les ballasts, il est prudent de mettre 4 ou 5 2N3055 en parallèle.

R25 peut valoir 1.5K/1W

R9 vaut 5A/0.5V= 0.1ohm

Si on se base sur un gain de 30 pour les 2N3055, il faudra un courant de base total d'environ 170mA (le gain mini spécifié est 20, mais à Ic=4A; la valeur de 30@1.25A n'est pas déraisonnable).
Q5 devra donc avoir un radiateur correct, ou être monté avec les 3055.

Le Hfe mini du BD140 à 150mA est d'environ 60; il lui faudra donc environ 2.8mA de Ib. R8 serait à peine suffisante, on peut la mettre à 2.7K pour se rassurer.

Voilà, ça devrait suffire. Si d'autres valeurs sont envisagées, on peut reprendre les calculs.

Ne pas oublier que pour ce calibre, les ballasts pourront dissiper un total de près de 200W au courant maxi, avec la sortie court-circuitée.
Il faut les refroidir en conséquence, ou mettre une sécurité thermique.

[abracadabra75]

Bonjour.
Tout d' abord bravo à tous ceux qui se sont penchés sur cette réalisation remarquable.
Une question simple: Ludo32 remplace U1:B par un 78L12. Peut on prendre un TL431 dont la régulation est , si j' ai bonne mémoire, bien meilleure que celle d' un 78Lxx?
A+

[Tropique]

En fait, U1B n'est pas véritablement "remplacé" par le 78L12. C'est la fonction de régulateur 12V qui est reprise, mais de manière différente: U1B fonctionne en régulateur shunt, alors que le 78L12 est un régulateur série.
Le TL431 est également un régulateur shunt, il n'y a donc pas tellement d'intérêt à le mettre à la place du circuit original.

Ludo a du faire de cette manière pour deux raisons: une tension d'entrée non-régulée variant fortement à cause de la commutation d'enroulements du transfo, et descendant assez bas.
Ces deux conditions imposent une variation de courant importante dans la résistance ballast R7, trop élevée pour que la sortie du 324 puisse l'accepter.
Le plus simple était de mettre un régulateur série.

Il faut préciser que cette alim, bien qu'adaptable pour n'importe quelle tension, est particulièrement avantageuse pour des tensions relativement élevées, inaccessibles aux circuits traditionnels s'arrêtant souvent vers 30V.
Avec des tensions élevées, ce genre de problème ne se pose pas, puisque la tension aux bornes de R7, qui est la différence entre la tension d'entrée et 12V, reste toujours élevée et varie relativement peu.

[abracadabra75]

Bonsoir.
Ne possédant que Proteus, j' ai été obligé de copier le schéma d' origine composé par Tropique.
J' en ai profité pour y placer:
-la sortie pour ampèremètre
-la modification de Ludo32 remplaçant U1:B par un 78L12;
-les connexions d' arrivée et de sorties.

La nomenclature est celle du schéma d' origine, ce qui permet de mieux regarder le typon.

Tous les composants sont présents sur le typon; En fonction de la configuration choisie, il faudra implanter ou bien le 78l12, ou bien les resistors R10, R11, R12.
Si l' on n'implante pas D1, la remplacer par un strap.

En pj, les schémas, typon, implantation.

Bonnes soudures.
A+

[Tropique]

Merci pour ta contribution.

[alex934mas]

Bonjour, est ce que quelqu'un de la discussion est capable de me faire le circuit imprimé? car pendant les vacances aérotronic me repond pas :'( et je connais pas grand monde qui réalise les CI

Merciii

[Delivereath]

Je compte également me fabriquer une alim de labo.

J'hésite entre celle présentée par Tropique et celle présentée dans un autre post par Hulk.

Les avantages de la deuxième sont les deux sorties ainsi que la mesure du courant et de la tension. Néanmoins, la complexité est bien plus élevée et j'imagine que le prix aussi.

Tropique, penses-tu qu'une deuxième sortie (avec un réglage de tension différent) pourrait être ajoutée sur ton alimentation ?

Si c'est le cas, je pense faire un circuit imprimer, s'il y a des intéressés une commande groupée peut être envisagée.

[Tropique]

Je compte également me fabriquer une alim de labo.

J'hésite entre celle présentée par Tropique et celle présentée dans un autre post par Hulk.

Les avantages de la deuxième sont les deux sorties ainsi que la mesure du courant et de la tension. Néanmoins, la complexité est bien plus élevée et j'imagine que le prix aussi.

Tropique, penses-tu qu'une deuxième sortie (avec un réglage de tension différent) pourrait être ajoutée sur ton alimentation ?

Si c'est le cas, je pense faire un circuit imprimer, s'il y a des intéressés une commande groupée peut être envisagée.

Rien n'empêche de dupliquer le circuit, et connecter le (-) de l'une sur le (+) de l'autre.
Mais il faut qu'elles soient complètement indépendantes, en particulier au niveau des enroulements de transfo. La mesure de courant se fait dans le retour de masse, ce qui exclut par exemple l'utilisation d'un transfo à point milieu.
Si on veut un réglage indépendant des tensions des deux voies, un simple clonage est suffisant; si on veut qu'il y ait un tracking entre les tensions, il vaut mieux faire une version "miroir", avec les PNP transformés en NPN et vice-versa, mais dans ce cas, il faudra quelques modifications au niveau de l'alim auxiliaire des régulateurs, à cause des contraintes de mode commun de l'AOP.
Pour les indicateurs de courant et de tension, le plus simple est d'employer des modules LCD à quelques euros. Je vais donner un exemple de connection pour 4 de ces modules à deux alims identiques mises en série.

[Delivereath]

Merci pour cette réponse.

Je vais déjà en faire une implémentation sur mon soft de routage, en faire une évaluation des coûts et je verrai s'il est raisonnable de la doubler pour obtenir les deux sorties.

J'ai repris le schéma de abracadabra75 que j'implémente en ce moment. J'effectue en parallèle une recherche de composants. J'imagine qu'un transformateur à point milieux utilisé avec les deux secondaires en série ne pose pas de problème.

Je souhaite réaliser ton alimentation avec une sortie de 30V / 2A.

Un transformateur tel que celui-ci devrait faire l'affaire. Qu'en penses-tu ?

http://fr.farnell.com/dagnall-electr...20v/dp/1166357

[Tropique]

J'imagine qu'un transformateur à point milieux utilisé avec les deux secondaires en série ne pose pas de problème.

Attention, je l'ai bien précisé dans le #54, un transfo à point milieu ne convient pas:

Mais il faut qu'elles soient complètement indépendantes, en particulier au niveau des enroulements de transfo. La mesure de courant se fait dans le retour de masse, ce qui exclut par exemple l'utilisation d'un transfo à point milieu.

Les deux enroulements doivent être isolés l'un de l'autre, ce qui semble être le cas du transfo que tu montres

Je souhaite réaliser ton alimentation avec une sortie de 30V / 2A.

Un transformateur tel que celui-ci devrait faire l'affaire. Qu'en penses-tu ?

http://fr.farnell.com/dagnall-electr...20v/dp/1166357

Par contre, pour sortir 30V 2A, ça va être plus que juste: 20 * 1.414, ça ne fait que 28V, et il y a encore toutes les tensions de déchet, et surtout, le courant est insuffisant: avec 2A DC en sortie, il y aura au moins 4A rms dans les enroulements. C'est donc beaucoup trop juste également.

[Tropique]

Comme promis, voici des synoptiques indiquant comment interconnecter deux alims avec des indicateurs LCD.

Je propose deux méthodes: l'une est basée sur le projet d'alims faible puissance précédemment décrit:
http://forums.futura-sciences.com/pr...r-isolees.html
Ce type d'alim est idéal pour ce genre d'application, et permet de réaliser d'un seul coup les quatres alimentations flottantes et indépendantes que requièrent les modules voltmètres.

C'est une solution simple, compacte, flexible, peu gourmande en énergie et d'un prix de revient dérisoire. C'est donc celle que je recommande. Cependant, elle exige un certain soin et un travail personnel, pour créer la self du convertisseur. Ce n'est pas difficile, mais ça ne doit pas être bâclé, et il faut "absorber" la totalité du sujet avant de se lancer.
C'est la raison pour laquelle je n'ai pas indiqué de valeurs sur cette partie de schéma. Je suis désolé d'infliger cette "punition" aux candidats constructeurs, mais c'est un garde-fou contre les gens trop pressés qui risqueraient de se mettre en danger en négligeant les précautions élémentaires.
Ce n'est de toute façon pas très compliqué, il suffit de suivre la réalisation de l'exemple pas à pas, à l'identique, à l'exception des bobinages secondaires qui doivent être faits en quadrifilaire:

Méthode 1
On remarque qu'il y a trois options possibles: la première permet d'exploiter la totalité du courant généré par l'oscillateur avec 4 redresseurs double alternance. Ce courant total vaut entre 10 et 20mA selon le soin apporté à la réalisation. Comme les modules consomment généralement autour de 800µA, il y beaucoup de marge, et on peut éventuellement se permettre une simplification, avec un redressement simple alternance: option 2. Ce sont là les alternances de conduction qui sont employées, puisque l'oscillateur est plus énergique dessus.
On peut aussi être plus subtil, et mettre une des sorties sur l'alternance de blocage, ce qui équilibre à peu près les chose, et est équivalent au montage double alternance: option 3.
Dans tous les cas, une seule zener fixe la tension de toutes les sorties, vu leur couplage élevé. Elle peut faire 7.5 ou 8.2V.

Les valeurs des résistances des diviseurs de tension sont adaptées aux spécifications de l'exemple. Elles peuvent être modifiées en fonction des calibres choisis.
On profite de la flexibilité de l'alim pour faire des connections un peu inhabituelles, qui permettent aux afficheurs de la voie négative d'afficher un signe moins. Si on désire un affichage "neutre", il suffit de dupliquer le branchement de la voie +.
Il n'y a pas d'ajustable de calibration, les modules LCD en ont normalement un, et il ne sert à rien de multiplier ce genre de composant pour le plaisir.

A suivre....

[Tropique]

Voyons maintenant la méthode 2:

Elle est basée sur le circuit décrit ici:
http://forums.futura-sciences.com/pr...ml#post1887587

Par rapport à la méthode 1, elle est plus lourde (sans excès cependant), et a quelques contraintes: la "flottabilité" relative des tensions de sortie n'est pas idéale, et pour éviter des problèmes dûs aux condensateurs de liaisons, le potentiel moyen des 4 modules a été relativement unifié, ce qui impose l'utilisation d'un shunt additionnel pour la voie négative.
Il faut se dire qu'une alim de labo va parfois avoir un court-circuit brutal sur sa sortie, et le module ayant son 0V a cette sortie verrait une variation de tension importante par rapport à son environnement, ce qui n'est pas très sain.
Un autre inconvénient par rapport à la solution précédente est l'injection d'un bruit électrique plus important entre les différentes voies; cela a été minimisé par une attaque symétrique en opposition de phase des pompes de charge et par des condensateurs de suppression, mais ce n'est pas parfait.

A ce point de vue, la solution proposée plus loin, basée sur un NE555 est encore pire: c'est du single-ended, sans précaution particulière, et est à éviter si on travaille sur des circuits calmes et sensibles.
L'alim auxiliaire, basée sur Q1 convient pour toutes les basses tensions, jusqu'à 80V. Si on envisage d'aller plus haut, il faudra choisir un transistor plus adapté que le BD139.

Une remarque concernant le circuit de la méthode 1: si la tension choisie est compatible, il peut également être alimenté par la partie secondaire; il n'a pas besoin de régulateur puisqu'il a sa propre zener, mais son courant doit être limité par une résistance adaptée à la tension, qui jouera le rôle du condensateur dans l'alim capacitive. Sa valeur dépendra de la tension disponible.
L'avantage, c'est que la self n'aura plus le role d'isolateur de sécurité entre secteur et utilisateur.

Couplage:

Voyons enfin comment implémenter simplement une fonction "tracking" entre les deux voies: couplage.
Il suffit de régler la voie + à 0 et d'enclencher le tracking: à ce moment, la voie + va devenir l'esclave, et recopier le tension de la voie -.
Si la contrainte de mettre manuellement la tension + à 0 est considérée comme gênante, on peut utiliser une section de l'interrupteur pour court-circuiter le 2 du LM324 à la masse de sortie.
Mais d'autre part, si on laisse la possibilité ouverte, cela permettra d'ajouter un offset fixe au tracking, ce qui peut être considéré comme un avantage. Chacun ses goûts, tout est possible.

[invite3c76345c]

Bonjour, j'aimerais me lancer dans la réalisation de cette alimentation de labo, néanmoins je ne possèdes pas de transformateur 42V, est-il compliqué d'en fabriqué une sois-même? J'aimerais pouvoir brancher mon alimentation directement sur secteur, auriez-vous des schéma/tutoriel pour la réalisation de ce transformateur?

[Tropique]

Rebobiner un transfo soi-même est loin d'être impossible, mais c'est une discipline à part entière, et la première tentative risque d'être moyennement réussie...
Avant d'en arriver là, ça vaut peut-être la peine d'envisager d'autres possibilités.
As-tu exactement besoin des spécifications 50V/2A de l'exemple? Quel(s) transfo as-tu sous la main.
N'oublie pas que l'avantage principal de ce projet est d'être configurable et adaptable. Si tu as le matos pour faire une 4A/40V ou une 1.5A/60V, et que ça peut te convenir, c'est plus simple de ramer dans la direction du courant....