Régulateurs Fixes 78xx - Guide Technique et Pratique..
Les régulateurs de tension fixes de la série 78xx sont des composants électroniques largement utilisés pour fournir une tension de sortie régulière et stable à partir d'une source de tension variable.
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| Régulateurs Fixes 78xx |
Ils sont disponibles dans plusieurs versions avec des tensions de sortie fixes, ce qui les rend adaptés à une grande variété d’applications électroniques.
Caractéristiques Générales
1. Tension d’entrée (Vin) :
Les régulateurs 78xx acceptent une tension d’entrée (Vin) généralement comprise entre 2V à 35V au-dessus de la tension de sortie.
2. Tension de sortie (Vout) :
Valeurs Fréquemment Disponibles
5V, 6V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V, et 24V. Certaines de ces tensions étaient moins disponibles auparavant mais sont aujourd’hui standard.
Comprendre la Nomenclature des Régulateurs .3 :
Pour mieux apprécier ces composants, analysons leur désignation typique :
- LM - MC - uA : Désigne le préfixe du fabricant (ex. : LM7809, MC7805, uA7812).
- 78 : Indique un régulateur à tension positive.
- xx : Représente la valeur fixe de la tension de sortie en volts (deux chiffres, par exemple, 05 pour 5V)
Certains modèles incluent une lettre supplémentaire, comme 78M12 ou 78L12.
Exemples
LM7812 : Un régulateur positif fournissant une tension de sortie fixe de 12V
78M15 : Un régulateur positif fournissant une tension de sortie fixe de 15V
4. Courant maximal :
Environ 1A pour la plupart des modèles standard, bien que cela puisse être augmenté avec des transistors de puissance externes.
5. Protection intégrée :
- Protection contre les courts-circuits.
- Limitation thermique pour éviter la surchauffe.
- Protection contre les surtensions.
Fonctionnement de Régulateurs 78xx
Le régulateur 78xx est un circuit linéaire qui maintient une tension constante en ajustant le courant fourni à la charge. Sa tension de sortie est fixe et indépendante des variations de la tension d’entrée ou du courant demandé par la charge, dans ses limites nominales.
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| Régulateur 78xx Fonctionnement |
Exemple :
Un régulateur 7805 prendra une tension d’entrée (à partir d’une source non régulée, comme
12V ou 9V) et fournira une tension de sortie constante de 5V.
Boîtier des régulateurs 78xx
Les régulateurs de tension fixes de la série 78xx sont généralement encapsulés dans des boîtiers standardisés pour faciliter leur intégration dans divers circuits électroniques. Les formats les plus courants incluent le TO-220, le TO-92, pour des applications nécessitant des caractéristiques thermiques ou de puissance spécifiques.
- TO-220 : C’est le boîtier le plus répandu. Compact et muni d’un trou de fixation, il permet un montage sur un dissipateur thermique pour améliorer la dissipation de chaleur, ce qui est essentiel pour des charges élevées. Ce boîtier possède trois broches : entrée (IN), masse (GND), et sortie (OUT).
- TO-92 : Plus petit et adapté aux applications à faible puissance, ce boîtier est utilisé lorsque la dissipation thermique n’est pas critique.
- TO-3 : Plus robuste, il est conçu pour des environnements exigeants ou des applications de forte puissance nécessitant une excellente gestion thermique.
La conception du boîtier joue un rôle clé dans la dissipation thermique et la fiabilité du régulateur. Les régulateurs 78xx incluent également des protections thermiques et contre les surcharges, ce qui les rend adaptés à de nombreuses applications, des alimentations simples aux systèmes plus complexes.
Dissipateur thermique
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| Dissipateur thermique Régulateurs Fixes 78xx |
Pour déterminer les dimensions appropriées d'un dissipateur thermique pour un régulateur fixe de la série 78xx, il est essentiel de prendre en compte la puissance dissipée par le régulateur et la capacité de dissipation thermique requise. La puissance dissipée Pdiss est calculée à l'aide de la formule :
Pdiss = (Vin - Vout) × Iload
Vin est la tension d'entrée
Vout la tension de sortie
Iload le courant fourni à la charge
Une fois Pdiss déterminée, il faut calculer la résistance thermique totale Rθtotal requise pour maintenir le régulateur à une température sûre, en tenant compte de la température ambiante maximale Tamb et de la température maximale autorisée du régulateur Tmax :
Rθtotal = (Tmax - Tamb) / Pdiss
La résistance thermique totale comprend la résistance thermique propre du régulateur RθJC, la résistance thermique entre le boîtier et le dissipateur RθCS, et la résistance thermique du dissipateur RθSA. Ainsi :
Rθtotal = RθJC + RθCS + RθSA
En fonction de RθCS, il est possible de choisir un dissipateur thermique adapté en consultant les fiches techniques des dissipateurs.
Ces fiches indiquent la résistance thermique du dissipateur en fonction de ses dimensions et des conditions de ventilation (naturelle ou forcée).
Si la dissipation thermique requise est élevée, il peut être nécessaire de choisir un dissipateur plus grand ou d’ajouter un ventilateur pour améliorer le flux d’air.
Enfin, il est conseillé de vérifier expérimentalement la température du régulateur en fonctionnement pour s'assurer que le dissipateur choisi est efficace et qu'il maintient le régulateur dans ses limites thermiques spécifiées.
Feuilles de coussin isolant
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| Feuilles de coussin isolant Régulateurs Fixes 78xx |
Les feuilles de coussin isolant pour régulateurs fixes 78xx sont des composants essentiels pour optimiser le fonctionnement et la durabilité de ces régulateurs.
Ces régulateurs peuvent générer de la chaleur, ce qui nécessite un dissipateur thermique pour éviter les surchauffes.
Cependant, l'installation directe du régulateur sur le dissipateur peut provoquer des courts-circuits, car le boîtier métallique est généralement connecté à une broche spécifique (souvent la masse).
Les feuilles de coussin isolant servent donc de barrière entre le régulateur et le dissipateur tout en permettant une bonne conductivité thermique.
- Comment les choisir ?
- Matériau : Privilégiez des matériaux comme le mica, le silicone ou des polymères conducteurs thermiques, reconnus pour leur résistance électrique et leur capacité à dissiper la chaleur efficacement.
- Epaisseur : Une épaisseur trop importante réduit l'efficacité de la dissipation thermique, tandis qu’une feuille trop fine peut compromettre l'isolation. Optez pour un compromis adapté à la puissance dissipée par votre régulateur.
- Compatibilité thermique : Assurez-vous que la feuille supporte une plage de température correspondant à l'utilisation prévue (généralement jusqu'à 150-200 °C).
- Accessoires associés : Certains coussins sont livrés avec des rondelles isolantes et des vis pour faciliter leur installation. Vérifiez que l'ensemble correspond à votre boîtier de régulateur (par exemple, TO-220).
- Marques et normes : Choisissez des produits conformes aux normes industrielles (UL, RoHS) et issus de marques reconnues pour garantir leur fiabilité.
En résumé, les feuilles de coussin isolant jouent un rôle crucial dans la sécurité et l'efficacité des régulateurs fixes. Leur choix doit être basé sur les caractéristiques thermiques et électriques de votre application pour assurer une dissipation optimale tout en évitant les courts-circuits.
Applications Avantages et Limitations
1. Alimentations linéaires :
- Fournir des tensions stables à partir de batteries ou de transformateurs.
2. Cartes électroniques :
- Alimentation de microcontrôleurs (5V ou 3.3V) comme (Arduino, PIC, etc.).
3. Circuits audio :
- Assurer une alimentation propre et sans bruit.
Avantages :
- Simples à utiliser.
- Peu coûteux et largement disponibles.
- Protection intégrée contre les défaillances courantes.
Limitations :
- Rendement énergétique faible (chaleur dissipée sous forme de pertes linéaires).
- Limité à 1A en sortie sans circuits additionnels.
- Nécessite un dissipateur thermique pour des différences de tension importantes entre Vin et Vout.
Les régulateurs de tension fixes SMD 78xx
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| SMD Régulateurs Fixes 78xx |
Les régulateurs de tension fixes de la série 78xx en version SMD (Surface-Mount Device) sont des composants électroniques compacts conçus pour fournir une tension de sortie stable et régulée, généralement de 5V, 9V, 12V ou d'autres tensions spécifiques, à partir d'une tension d'entrée plus élevée.
Ils sont largement utilisés dans les circuits électroniques modernes en raison de leur taille réduite et de leur capacité à s'intégrer facilement sur des PCB.
Caractéristiques principales
1. Gamme de tensions fixes : La série 78xx offre différentes valeurs fixes de tension, indiquées par "xx" (ex. : 7805 pour 5V, 7812 pour 12V).
2. Formats SMD : Ces régulateurs sont disponibles dans des boîtiers SMD tels que SOT-223, DPAK ou TO-252, idéaux pour les applications où l'espace est limité.
3. Protection intégrée : Ils incluent généralement des mécanismes de protection contre les courts-circuits, les surcharges thermiques et les surtensions.
4. Efficacité thermique : Bien qu'ils soient moins efficaces que les régulateurs à découpage, leur conception permet une dissipation thermique adéquate, surtout avec des dissipateurs thermiques appropriés sur le PCB.
Avantages des versions SMD
- Compact : Réduction de l'encombrement sur les circuits imprimés.
- Facilité d'intégration : Compatible avec les processus de fabrication automatisés.
- Fiabilité : Moins de risques de dommages mécaniques grâce à l'absence de broches longues comme dans les versions traversantes (THT).
Précautions d'utilisation
1. Capacités de filtrage : Toujours utiliser des condensateurs d'entrée et de sortie pour stabiliser la tension et réduire les oscillations. Les valeurs typiques sont de 0,33 µF (entrée) et 0,1 µF (sortie).
2. Gestion thermique : Assurez-vous que la dissipation thermique est suffisante, surtout dans des environnements à forte température. Un PCB avec une bonne surface de cuivre sous le régulateur peut servir de radiateur.
3. Tension d'entrée appropriée : La tension d'entrée doit toujours être supérieure de quelques volts à la tension de sortie souhaitée (dropout voltage).
Applications courantes
- Régulation de tension pour microcontrôleurs et circuits numériques.
- Alimentation de modules capteurs ou d'autres périphériques.
- Conversion de tensions dans des appareils portables ou embarqués.
Ces régulateurs SMD sont une solution pratique et économique pour stabiliser les tensions dans les systèmes électroniques compacts
Montages Régulateurs Fixes 78xxde
Montage basique
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| Régulateur 78xx Montage Standard |
1. Condensateur à l’entrée (À Côté de Vin) :
Un condensateur (électrolytique ou céramique) de 0,33µF ou plus pour stabiliser la tension d’entrée.
2. Condensateur à la sortie (À Côté de Vout) :
Un condensateur de 0,1µF pour réduire les parasites haute fréquence et améliorer la stabilité.
Etude de Montage de redressement avec régulation
Voici une description détaillée des rôles des composants visibles sur ce schéma de redressement avec régulation :
Description de Montage (Montage 1)
Rôle Transformateur
- Abaisse la tension alternative 220V du secteur à une tension alternative plus faible adaptée au circuit VM .
- Assure une isolation galvanique entre le secteur et le circuit pour la sécurité.
Rôle Pont de diodes (D1, D2, D3, D4)
- Redresse la tension alternative en tension continue pulsée.
- Les diodes sont arrangées en pont pour permettre le redressement double alternance, ce qui utilise les deux demi-périodes de l’alimentation pour améliorer l’efficacité.
Rôle Résistance r
Limite le courant vers le condensateur C pour éviter les surtensions au moment de la charge rapide (protection).
Rôle Condensateur C
- Filtre la tension continue pulsée provenant du pont de diodes.
- Lisse les ondulations pour obtenir une tension continue plus stable VC.
Rôle Circuit intégré régulateur CI
- Régule la tension continue lissée par le condensateur C pour produire une tension parfaitement stable VS, même si la charge R ou la tension d'entrée varie.
- Assure une alimentation fiable et protégée contre les variations brusques.
Rôle Résistance R
- Représente la charge connectée au circuit (par exemple, un appareil électronique qui consomme I3 .
- Reçoit une tension stable VS et consomme le courant I3.
Ce montage transforme une tension alternative en une tension continue stable grâce au transformateur, au pont de diodes, au condensateur et au régulateur intégré. Chaque composant joue un rôle clé pour garantir la qualité et la sécurité de l’alimentation.
Etude de Montage
Pour calculer la valeur des composants, analysons le circuit avec les informations fournies. Ce montage convertit une tension alternative de 12VAC en une tension continue régulée de 5VDC à l'aide d'un régulateur 7805.
- Caractéristiques générales
Entrée du transformateur : 12VAC (RMS).
La tension de crête VM :
VM = VRMS × √2 ≈ 12 × 1,414 ≈ 16,97V
Tension après filtrage VC :
Le régulateur 7805 nécessite une tension d'entrée minimale de 7V. Avec une marge, VC devrait être d'environ 9V ou plus après le filtrage.
- Calcul des composants
a. Résistance r
- La résistance r protège le condensateur contre les surtensions.
La valeur de r est choisie pour limiter le courant de charge IC au démarrage.
Supposons un courant maximum acceptable Imax = 1A :
r = VM / Imax
r = 16,97 / 1 ≈ 17Ω
On choisit une valeur standard r = 22Ω pour un courant légèrement inférieur.
b. Condensateur C
- La capacité du condensateur dépend de la charge R et du courant consommé I3, ainsi que de la fréquence du secteur f = 50Hz.
Supposons une charge consommant I3 = 500mA, et une ondulation maximale tolérée ΔVC de 1V :
C = I3 / 2×f×ΔVC
C = 0,5 / 2×50×1 = 5000μF
On choisit C = 4700μF, une valeur standard adaptée.
c. Pont de diodes (D1, D2, D3, D4)
Les diodes doivent supporter la tension inverse de crête VM et le courant maximal Imax.
On choisit des diodes 1N5408, qui supportent 1000V et 3A, ou équivalentes.
d. Régulateur intégré (CI 7805)
Le régulateur 7805 produit une tension fixe de 5VDC en sortie. Il doit être équipé d'un dissipateur thermique si le courant I3 est élevé (pour dissiper la chaleur générée par la chute de tension).
e. Charge R
La résistance de la charge dépend du courant I3.
Si I3 = 500mA, alors :
R = VS / I3 = 5 / 0,5 = 10Ω.
Résumé des composants calculés :
1. Résistance r : 22Ω puissance adaptée à I3.
2. Condensateur C :4700μF, 25V ou plus.
3. Pont de diodes : Diodes 1N5408 (ou équivalent).
4. Régulateur : 7805 avec dissipateur thermique.
5. Charge R : 10Ω pour un courant de 500mA.
Rôle Condensateurs supplémentaires (Montage 2)
Dans un circuit de redressement et de régulation, les condensateurs supplémentaires ont des rôles précis
Condensateur en parallèle avec le condensateur de filtrage
Pourquoi l'ajouter ?
Le condensateur de filtrage principal C1 est généralement de grande capacité 4700μF. Ces condensateurs électrolytiques sont efficaces pour lisser les grandes ondulations de tension mais ont une impédance élevée aux hautes fréquences
👉 Un petit condensateur en parallèle (par exemple, 100nF en céramique) permet de filtrer les hautes fréquences générées par le redresseur ou par des parasites dans le circuit.
Valeur typique :
- (C1 (condensateur principal) : 470μF à 4700μF, en fonction de la charge et de la tension.
- Petit condensateur en parallèle : 100nF (céramique ou film plastique).
Condensateurs à la sortie du régulateur 7805
Pourquoi les ajouter ?
1. Stabilisation de la régulation :
Le régulateur 7805 a besoin de condensateurs d'entrée et de sortie pour maintenir la stabilité de la tension régulée et éviter les oscillations. Ces condensateurs servent à compenser les variations brusques de courant ou de tension.
2. Réduction du bruit :
Le condensateur en parallèle à la sortie du 7805 élimine les parasites haute fréquence.
Valeurs typiques :
* À l’entrée Cin :
- Un condensateur généralement 0,33μF ou 330nF est placé entre l'entrée et la masse.
- Ce condensateur compense les variations rapides de tension en amont du régulateur.
* À la sortie Cout :
- Un condensateur de 100μF est souvent utilisé pour lisser la tension de sortie.
- Un second condensateur plus petit 100nF est ajouté en parallèle pour éliminer les parasites haute fréquence.
Pourquoi ces condensateurs sont essentiels ?
- Améliorent la stabilité du circuit en compensant les variations.
- Réduisent les interférences et le bruit haute fréquence.
- Protègent le régulateur et garantissent une sortie stable pour alimenter les charges sensibles.
Rôle des diodes D1 et D2 (Montage 3)
Dans les Montage de redressement avec régulation, les diodes D1 et D2 ont des rôles spécifiques pour protéger le régulateur LM7805 contre des conditions de fonctionnement inhabituelles ou dangereuses :
1. Rôle de la diode D1 (diode entre Vo et Vin) :
* Protection contre l'inversion de polarité ou de courant :
Lorsque la tension d'entrée Ve est coupée rapidement ou devient inférieure à la tension de sortie Vs, il existe un risque que le courant circule à l'envers (de la sortie vers l'entrée) via le régulateur, ce qui peut l'endommager.
👉 La diode D1 fournit un chemin de courant alternatif sûr, empêchant ce courant de traverser le régulateur.
2. Rôle de la diode D2 (diode entre Vo et GND) :
* Protection contre les décharges des condensateurs :
Si la charge connectée à la sortie génère une tension inverse (par exemple, lorsqu'une bobine ou un moteur est connecté), cela pourrait faire circuler un courant inverse dangereux dans le régulateur.
👉 La diode D2 protège en dérivant ce courant directement vers la masse GND.
Résumé des protections offertes par D1 et D2 :
D1 : Empêche un retour de courant de la sortie Vs vers l'entrée Ve quand l'entrée est désactivée ou tombe en panne.
D2 : Protège le régulateur en cas de surtension inversée générée par une charge inductive ou capacitive connectée à la sortie.
Pourquoi sont-elles importantes ?
- Ces diodes assurent la longévité du régulateur LM7805 en le protégeant des courants ou tensions inverses qui peuvent l'endommager.
- Ces protections sont particulièrement cruciales lorsque des charges inductives, comme des moteurs ou des relais, sont utilisées.
Rôle de transistor (Montage 4)
Dans ce montage, le transistor TIP2955 et les résistances 1 Ω et 10 Ω sont utilisés pour augmenter la capacité en courant du régulateur 78xx (ici LM7805). Voici leurs rôles détaillés :
Rôle et Fonctionnement Transistor TIP2955 (PNP) :
* Rôle
- Le TIP2955 est utilisé comme un amplificateur de courant pour augmenter la capacité du régulateur 7805, qui est limité à environ 1 A.
- Lorsque la charge demande plus de courant que le 7805 peut fournir, le transistor entre en action et fournit ce surplus.
* Fonctionnement
- Le courant de la base du TIP2955 est contrôlé par la résistance de 10 Ω et la chute de tension à travers la résistance de 1 Ω.
- Une fois que le courant demandé par la charge dépasse la capacité du 7805, le TIP2955 commence à fournir du courant supplémentaire directement à la charge.
Résistance 1 Ω :
* Rôle principal :
- Cette résistance sert de détecteur de courant
- Elle génère une petite chute de tension proportionnelle au courant qui traverse le régulateur 7805.
- Lorsque cette chute de tension devient suffisante pour activer la base du TIP2955 via la résistance de 10 Ω, le transistor se met à conduire.
* Impact :
- Cette résistance aide à partager la charge entre le régulateur et le transistor.
Résistance 10 Ω :
* Rôle principal :
- Cette résistance limite le courant de base du TIP2955 pour protéger le transistor et assurer un fonctionnement stable.
- Elle agit comme une résistance de polarisation pour garantir que le TIP2955 ne s'active qu'en cas de besoin.
Résumé des rôles :
1. TIP2955 :
- Amplifie le courant au-delà des capacités du régulateur 7805.
- Assure que la charge peut recevoir un courant élevé sans surcharger le régulateur.
2. Résistance 1 Ω :
Détecte la surcharge du régulateur et active le TIP2955 en conséquence.
3. Résistance 10 Ω :
Limite le courant de base pour protéger le transistor et stabiliser son fonctionnement.
Avantages du circuit :
- Permet au régulateur 7805 de gérer des charges nécessitant un courant supérieur à 1 A.
- Protège le régulateur contre les surcharges.
- Maintient une tension stable sur la sortie en combinant les efforts du régulateur et du transistor.
Limites :
- La dissipation thermique du TIP2955 doit être bien gérée (radiateur nécessaire).
- Ce montage ne protège pas contre les surtensions ou les inversions de polarité.
Rôle Diode Zener Dz
Technique courante pour ajuster la tension de sortie d'un régulateur fixe en "décalant" sa référence de masse à l'aide d'une diode Zener. Voici un complément pour mieux comprendre ce procédé :
Principe de fonctionnement
1. Décalage de la référence de masse :
Le régulateur 78xx maintient une tension fixe entre sa sortie (VO) et sa borne de masse (GND).
En plaçant une diode Zener entre la borne "masse" du régulateur et la masse réelle du circuit, vous élevez artificiellement la référence de masse.
Exemple
un régulateur 7805 (5V) délivrera normalement 5V entre sa sortie et sa borne "GND". Si une Zener de 5,1V est placée entre cette borne "GND" et la masse réelle, la tension de sortie mesurée par rapport à la masse réelle sera :
Vsortie = Vrégulateur + Vzener
Soit ici, 5V + 5,1V = 10,1V.
2. Précision et tolérances :
La tension de sortie réelle peut légèrement différer de la valeur théorique en raison des tolérances de la diode Zener (souvent ±5 %) et des variations propres au régulateur 78xx.
Avantages de cette méthode
- Flexibilité : Elle permet d'obtenir des tensions non standard sans nécessiter un régulateur spécifique.
- Simplicité :** La mise en œuvre est simple et peu coûteuse.
Inconvénients
1. Précision limitée : La tension de sortie dépend de la précision de la diode Zener et de la charge, ce qui peut introduire de légères variations.
2. Puissance dissipée par la diode Zener : La diode Zener doit supporter le courant traversant le régulateur, ce qui peut nécessiter une Zener capable de dissiper une puissance suffisante.
3. Effet sur la stabilité : Il est important d'utiliser des condensateurs adaptés (sur l'entrée et la sortie) pour éviter des oscillations potentielles dues à cette configuration.
Applications
Cette méthode est utilisée dans des circuits nécessitant des tensions spécifiques, mais où des solutions plus complexes (comme des régulateurs ajustables) ne sont pas disponibles ou justifiées.
Rôle diviseur résistif
Principe de fonctionnement du montage
Ce montage transforme un régulateur de tension fixe de la série 78xx en régulateur de tension ajustable.
1. Régulateur de base (78xx) :
- Par défaut, le régulateur 78xx fournit une tension fixe déterminée par son modèle (par exemple, 7805 fournit 5V).
- La borne 3 (masse ou GND) est utilisée ici pour ajuster la référence de masse en insérant un diviseur résistif.
2. Diviseur résistif (R1 et R2) :
- Les résistances R1 et R2 forment un diviseur de tension connecté entre la borne 3 (masse) et la masse réelle du circuit.
- Ce diviseur modifie la référence de tension du régulateur en "élevant" artificiellement sa masse, ce qui augmente la tension de sortie Vout.
- La tension de sortie est alors donnée par la formule :
(Vout = Vfixe + (Vfixe . R2 / R1
Où Vfixe est la tension nominale du régulateur (par exemple, 5V pour un 7805).
3. Effet de R2 (ajustable) :
- R2 est souvent un potentiomètre qui permet d'ajuster la tension de sortie en modifiant le rapport du diviseur résistif.
- En augmentant la valeur de R2, la tension de sortie Vout augmente.
Avantages de ce montage
- Permet d’obtenir des tensions de sortie personnalisées avec un régulateur standard.
- Facile à réaliser et peu coûteux.
Rôle de la diode D
Ce circuit utilise un régulateur de tension LM7805CTB (un régulateur de tension fixe 5V), un transistor NPN (Q1) et une diode (D1) pour fournir une alimentation stabilisée de 5V tout en augmentant la capacité en courant disponible pour la charge.
Étapes de fonctionnement
1. Régulation par le LM7805CTB :
- Le LM7805 régule la tension d'entrée non régulée (unregulated DC input) pour produire une tension fixe de 5V à sa borne de sortie.
- Cependant, le courant qu'il peut fournir est limité (typiquement 1A). Ce circuit contourne cette limitation.
2. Rôle du transistor Q1 (augmentation du courant disponible) :
- Q1 est un transistor NPN connecté en parallèle à la sortie du LM7805.
- Lorsque le courant de la charge dépasse la capacité du LM7805, le transistor Q1 entre en conduction et prend en charge l'excédent de courant nécessaire à la charge.
- La base du transistor est polarisée via la tension de sortie du LM7805, augmentée de 0,6V (tension de seuil base-émetteur). Ainsi, le transistor contribue automatiquement à fournir du courant supplémentaire.
3. Rôle de la diode D1 (1N4001) :
- La diode D1 est placée entre la masse réelle et la masse du régulateur.
- Elle élève la référence de masse du régulateur de 0,6V (chute de tension directe à travers la diode).
- Cela permet au LM7805 de produire une tension de sortie légèrement supérieure (environ 5,6V) pour polariser correctement la base du transistor Q1.
4. Capacité en courant augmentée :
- Grâce au transistor Q1, la capacité totale en courant est augmentée. Elle dépend de la capacité du transistor et du courant fourni par l'entrée (source d'alimentation).
- Le LM7805 continue de réguler la tension tout en protégeant le circuit contre les surtensions ou les transitoires.
5. Condensateurs C1 et C2 :
- C1 (à l'entrée) et C2 (à la sortie) filtrent les parasites et les ondulations pour stabiliser la tension.
Résumé du fonctionnement :
- Tension de sortie : Régulée à 5V grâce au LM7805, avec un courant supplémentaire géré par le transistor Q1.
- Avantage : Permet de délivrer un courant plus élevé (plus que le LM7805 seul), tout en maintenant une régulation précise de 5V.
- Protection : Le LM7805 protège contre les variations de tension et les transitoires, tandis que D1 élève légèrement la tension de référence pour compenser la chute base-émetteur du transistor.
Ce montage est utilisé dans des systèmes où une forte charge en courant est nécessaire, comme des appareils alimentés par une alimentation stabilisée.
Teste de régulateur fixe de la série 78xx
Multimètre en mode voltmètre
Il est possible de tester un régulateur fixe de la série 78xx avec un multimètre, mais cela nécessite une configuration spécifique. Un régulateur 78xx convertit une tension d'entrée plus élevée en une tension fixe (par exemple, 7805 pour 5V, 7812 pour 12V). Pour le tester :
- Préparez une source d'alimentation : Connectez une tension d'entrée compatible avec le régulateur (généralement entre 2 et 3 volts au-dessus de la tension de sortie spécifiée). Par exemple, pour un 7805, fournissez une tension comprise entre 7 et 20V en courant continu (DC).
- Branchez les connexions correctement : Identifiez les trois broches du régulateur (entrée, masse, et sortie). Branchez l'entrée à la source de tension, reliez la broche de masse au négatif de l'alimentation, et connectez la sortie à un multimètre réglé en mode voltmètre.
- Mesurez la sortie : Allumez l'alimentation et mesurez la tension sur la broche de sortie avec le multimètre. Elle doit correspondre à la valeur nominale du régulateur (par exemple, 5V pour un 7805). Si la tension est incorrecte ou instable, le régulateur peut être défectueux.
- Vérifiez en charge : Pour un test plus réaliste, ajoutez une petite charge résistive à la sortie du régulateur (comme une résistance de 1 kΩ) et mesurez à nouveau la tension. Elle doit rester stable.
En cas de résultats incohérents, vérifiez vos connexions et la tension d’entrée. Si tout est en ordre et que la tension reste incorrecte, le régulateur est probablement défectueux.
Multimètre en mode ohmmètre
Il est possible de réaliser une vérification basique d’un régulateur fixe 78xx (régulateur de tension linéaire) à l’aide d’un ohmmètre, bien que cette méthode ne remplace pas un test sous tension pour évaluer son fonctionnement complet.
Avec un ohmmètre, vous pouvez vérifier les connexions internes et détecter certains défauts comme des courts-circuits ou des ouvertures. Voici comment procéder :
1. Préparation : Déconnectez le régulateur de tout circuit. Assurez-vous qu’il est isolé pour éviter toute interférence de composants externes.
2. Tester les courts-circuits :
- Placez une sonde de l’ohmmètre sur la broche d’entrée (IN) et l’autre sur la broche de sortie (OUT). Une lecture faible ou nulle indique un court-circuit possible entre ces deux broches.
- Répétez cette opération entre chaque paire de broches : IN-GND, OUT-GND, et IN-OUT. Une valeur de résistance extrêmement faible ou infinie peut indiquer un défaut.
3. Vérification des diodes internes :
- La structure interne du régulateur inclut des diodes de protection. Avec l’ohmmètre réglé en mode test de diode, vous pouvez vérifier les jonctions internes en inversant les polarités sur les broches IN et OUT. Les valeurs normales varient selon le modèle, mais une jonction complètement ouverte ou en court-circuit signale un problème.
Ce test ne permet pas de vérifier le bon fonctionnement du régulateur en termes de régulation de tension ou de capacité en charge.
Pour un diagnostic complet, il est préférable de le tester en conditions réelles, avec une alimentation et une charge adaptée.
Les régulateurs 78xx restent des composants essentiels pour la conception d’alimentation stable dans les circuits électroniques. Bien que leur rendement soit inférieur à celui des régulateurs à découpage, leur simplicité et leur fiabilité en font un choix privilégié pour de nombreuses applications pratiques.
