Régulations à découpagegoodfields1_ani.gif 


Principe très simplifié de fonctionnement d'une alimentation à découpage :
cliquez pour agrandir : photo/LM2576_block.jpg * On considère une tension Vin supérieure à celle que l'on va réguler.
* On l'injecte à travers une self L1 dans le condensateur Cout (en fermant le transistor SWITCH).
* Le condensateur Cout se charge, et la self L1 aussi (elle crée un champ magnétique).
* Lorsque la tension désirée est obtenue (contrôlée par le FEEDBACK), on arrête brutalement la charge, et alors la self L1 va se décharger dans le condensateur Cout grâce à la diode 'de récupération' D1 dont la commutation doit être rapide, et la chute de tension faible pour avoir un bon rendement.
* En réalité, c'est plus pointu que cela, le régulateur gère plusieurs modes de fonctionnement (que l'on peut voir avec un oscilloscope), ainsi que les énergies transmises. La commutation se fait à 50kHz, 150kHZ ou plus (pas mal de modèles à 1MHz maintenant ce qui réduit les selfs et capacités nécéssaires).
   
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On trouve maintenant sur le marché des modules de régulation CC à découpage à très bon rendement et économiques.
Il y a 2 type de régulation :
* Boost / Abaisseur : quand on veut abaisser la tension
* Buck / Elévateur : quand on veut la remonter
* on peut avoir les 2 sur un même module : buck-boost l'universel !

Ce type de modules va permettre d'obtenir des tensions fixes à partir de tensions variables : sortie du panneau solaire ou de l'éolienne vers la batterie par exemple, ou des tensions différentes : par exemple du 5 Volts pour charger des smartphones, du 3,3V pour alimenter des ARDUINOS, du 19 Volts pour un PC portable, du 12 ou 13,8 volts pour un luminaire à leds à partir du 24 Volts (donc plus stable), du 8,7 Volts pour un aspirateur rechargeable (6 éléments CdNi) ...
   
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photo/lm2576_ADJ_montage_base_schema.jpg Voici le schéma de base que j'utilise. La version ADJustable est très pratique...
photo/lm2576_ADJ_montage_base_PCB.jpg Ce circuit imprimé est proposé dans une datasheet (celle du LM2596). Elle peut servir d'idée pour monter ce type de régulation. Le radiateur n'est nécéssaire que si l'on pousse le montage vers ses limites.

   
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Abaisseur 2 à 3A : C'est le LM2596 ou LM2576 qui est le coeur de ce type de modules
http://www.miniinthebox.com/fr/dc-3-40v-dc-a-1-5-etape-tension-35v-transformateur-abaisseur-module_p421830.html?pos=ultimately_buy_4
http://www.miniinthebox.com/fr/lm2596-dc-dc-microminiature-mini-reglable-abaisseur-de-tension-de-reduction-module-de-depressurisation-avec-dissipateur-de-chaleur-en-aluminium_p2362890.html?pos=ultimately_buy_4
http://www.miniinthebox.com/fr/lm2596s-mini-dc-dc-power-supply-module-de-decompression-reglable_p1638636.html?pos=ultimately_buy_5
Elévateur : Ici, c'est le XL6009 ou LM2577 qui mène la danse ..
2 à 3 A :
http://www.miniinthebox.com/fr/reglable-xl6009-etape-boost-up-tension-module-d-alimentation-convertisseur-regulateur_p1638638.html?pos=ultimately_buy_1
150 Watts : (pour alim de PC portable)
http://www.miniinthebox.com/fr/voiture-150w-dc-8-32v-a-9-46v-surelevation-de-tension-regulateur-de-convertisseur-pour-ordinateur-portable-bleu_p1671949.html
Buck-boost Mixte : 2A :
http://www.miniinthebox.com/fr/lm2587-dc-3-35v-a-1-2-30v-2a-le-module-buck-boost-pour-fpv-rouge_p1824556.html?pos=ultimately_buy_10
Voir en fin de page copies d'écran pour ces regulations.

   
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photo/LM2596_courant.jpg * La régulation de tension est assurée par le pont constitué par R1 et R2, avec la formule Vout = Vref * (1+R2/R1). Pour le LM2596 Vref = 1,23V. L'intensité maximale est limitée par le régulateur, mais à 3 Ampères, non réglable.
* En Rouge sur le schéma : Pour limiter le courant, ou le réguler, régler tout d'abord, en l'absence de charge, la tension de sortie :
* Pour alimenter des leds, à une valeur un peu supérieure à celle nécéssaire (3,3V par led blanche en série par exemple), ceci sera une sorte de sécurité.
* Pour charger une batterie, mettre la tension de fin de charge (1,45V/élément pour ce CdNi et NiMH, 4,2V/élément pour le LiIon, 13,8 Volts pour le Plomb).
* Placer un shunt 'S' sur le fil de masse de la charge (LOAD EN ROUGE).
* Relier le point haut de ce shunt à la pin de mesure (feedback) à l'aide d'une diode D2 type BAT47 (0,2 V de chute).
# Lorsque la tension aux bornes du shunt arrive à 1,23 + 0,2 =~ 1,5V, la régulation va abaisser sa tension de sortie, donc le courant diminuera.
! Inconvénient : la charge n'est plus directement à la masse, mais pour un chargeur ou un éclairage, cela ne gène pas en général.
# Calcul de S = ( Vref + 0,2 ) / Imax. Soit 10 Ohms pour 150mA, 2,5 Ohms pour 600mA.
# Attention à la puissance dissipée ! P(S) = 1,5V x Imax = 1,5 Watt / Ampère.
Si l'on veut une led qui s'allume quand la charge (load) est connectée, par exemple pour un petit aspirateur ménager à charger, ajouter le circuit EN VERT :
* R3 = 1 kOhm, R4 = 470 à 680 Ohm pour Vin = 12 Volts, transistor NPN quelconque, Led de couleur selon votre choix.
! L'allumage ne s'effectue que pour un courant de plus de 40% du courant limité, donc en début de charge.
photo/LM2596_courant_led.jpg
photo/LM2596_courant_bis.jpg Si l'on veut avoir une masse commune, et/ou réduire la dissipation dans le shunt, voici une solution :
* mettre le shunt sur le positif,
* le calibrer pour avoir 0,6 Volts de chute seulement
S = 0,6 / Imax soit 4 Ohms pour 150 mA et 1 Ohm pour 600 mA.
* Un transistor PNP (EN ORANGE) détecte l'arrivée vers 0,6 Volts sur le shunt S par R4(1 Kohms),
* élève la tension en haut de R3 (1 kOhms),
et provoque la hausse de tension de la pin de commande à travers R5(220 Ohms) et D2(1N4148).
* La pin FEEDBACK est à 1,25V, en haut de R3, on aura un peu plus de 2 Volts à la limitation
* On pourrait aussi connecter la détection de tension (point droit de R2) après le shunt, mais le fait de laisser tel quel permet d'avoir une diminution du courant en fin de charge, et donc un courant de maintien faible ensuite.
* L'adjonction de la diode led de détection peut se faire tel que DV (led verte), mais c'est à essayer, on risque d'avoir une led allumée toute le temps ...
* le montage en ROUGE pour DR est aussi possible, et sans doute plus efficace. DR indique alors que l'on est en limitation d'intensité.
photo/LM2596_courant_ter.jpg
   
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Référence Type Intensité Tension
feedback
Tension
Entrée
Tension
Sortie
Fréquence Brochage
LM2575 ADJ Buck/Down 1A 1,23V 4..40 1,25..37 52kHz TO220=Vin,Output,Ground,Feedback,On/off
LM2576 ADJ Buck/Down 3A 1,23V 45(63 avec HV) 1,23..37(57 avec HV) 52kHz TO220=Vin,Output,Ground,Feedback,On/off
LM2596 ADJ Buck/Down 3A 1,23V 40 1,2..37 150kHz TO220=Vin,Output,Ground,Feedback,On/off
XL6009 ADJ Boost/Up 4A 1,25V 5..32 ..60 400kHz TO220=Ground,Enable,Switch,Vin,Feedback
LM2577 ADJ Boost/Up 3A 1,25V 3,5-40 ..60 52kHz TO220=Comp,Feedback,Ground,Switch,Vin
   
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photo/07_LM2596_alim_3A.jpg
photo/07_LM2596_alim_chargeur_batterie.jpg
photo/36_alim.jpg
photo/36_alim_boost.jpg
photo/36_alim_buck-boost.jpg
photo/36_alim_LM2596_import.jpg
photo/36_alim_on_off_a.jpg
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Dernière mise à jour : 14:02:51 27/01/2018