DEUX ALIMENTATIONS STABILISEES

Il est bon de décrire deux alimentations stabilisées de réalisation amateur.

En effet, la grande majorité des montages transistorisés que nous décrivons dans ce livre est alimentée par des piles ; s’il est pratiquement indispensable d’utiliser ce mode d’alimentation lorsque l’un ou l’autre appareil est employé en « portatif » ou « mobile », il n’en est pas de même lors des essais, mise au point et réglages au laboratoire ou pour un fonctionnement à proximité d’une source de courant alternatif.

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Deux cas sont à considérer : ou l’appareil consomme peu, et seule l’économie de piles entre en jeu, ou l’appareil consomme beaucoup (en émission notamment) et les piles se vident très rapidement, et ce second point est d’autant plus important que la tension d’alimentation devient trop faible et le rendement de l’émetteur chute brutalement

Dans l’un et l’autre cas, il est intéressant de disposer de petites alimentations stabilisées, destinées à remplacer la ou les piles, et pré­sentant l’avantage de pouvoir ajuster la valeur de la tension de sortie, suivant le désir de l’utilisateur.

Deux alimentations ont été réalisées dans ce but :

  1. Une petite alimentation régulée délivrant : soit 9 V, soit 12 V.
  2. Une véritable alimentation stabilisée de laboratoire délivrant de 0 à 45 V et stabilisée à un pour mille, pour des variations de + ou — 10 % de la tension du secteur d’alimentation.

 Alimentation régulée 9 V et 12 V

La première alimentation a été réalisée sous forme d’un petit coffret de dimensions réduites : 100 X 120 X 50 mm (cf. fig. VI-41) et comprenant un transformateur avec un primaire 110/220 V et un enroulement secondaire 15 V.

Un pont redresseur constitué de quatre diodes 1N4001 (Texas Ins­truments) suivi d’un filtre en « pi » (self à fer et deux capacités de 250 (μF/40 V) délivre une tension continue filtrée ; la stabilisation est obtenue au moyen d’un transistor 2N3053 monté en « ballast » ; sa base est polarisée par une résistance de 350 Q et le potentiel de référence de base est fixé par une diode zéner ; pour obtenir deux tensions de sorties différentes (9 et 12 V) il a été prévu deux diodes zéner, l’une pour le 9 V et la seconde pour le 12 V, l’une ou l’autre mise en service par un inverseur. La tension de sortie, disponible entre deux bornes -f- et — est à nouveau filtrée par une capacité de forte valeur (1 000 μF/15 V).

La  face supérieure du coffret comportera donc :

  • le passe-fil du cordon d’alimentation secteur ;
  • l’interrupteur marche-arrêt ;
  • l’inverseur 110-220 V

image 003

    • le fusible de sécurité ;
    • le voyant (néon 110 V) ;
    • l’inverseur 9 V et 12 V ;
    • les deux bornes de sortie (rouge pour le ~f-  et noire pour le – )

    Là encore, une peinture gris clair et des lettres adhésiives noires recouvertes d’une mince couche de vernis donnent à cette petite ali­mentation un cachet des plus sérieux !

    La figure VI-43 montre la disposition des divers composants à l’intérieur du coffret, mais cette dernière n’est nullement critique.

    image 004

    Alimentation stabilisée 0 à 45 V

    La seconde alimentation stabilisée ne déparerait pas un laboratoire !  En effet, sa présentation (cf. fig. VI-44) est ses différentes possibilités en font un appareil très souple d’emploi.

    Présentée   sous forme   d’un coffret  de dimensions   220  X 180 X90) mm avec des ouïes d’aération sur le côté, une poignée de trans­port et des inscriptions soignées sur la face avant, cette alimentation

    Stabilisée délivre une tension de sortie variant de 0 à 45 V suivant la position du curseur du potentiomètre de commande placé à l’avant de l’appareil. Ce dernier comporte notamment :

    —-  le cordon d’alimentation secteur ;

    —   l’interrupteur marche-arrêt ;

    • le voyant de marche ;
    • le fusible de sécurité ;
    • l’inverseur 110/220 V ;
    • les deux bornes de sortie ;
    • la commande de tension (graduée de 0 à 45 V) 
    • un milliampèremètre ;

    —   un commutateur de sensibilité à trois positions.

    Etude du schéma

    Le schéma de cette alimentation (cf. fig. VI-45) montre un transformateur  dont le primaire 110/220 V est relié au secteur par un inverseur et un fusible (1 A), un secondaire n° 1 délivrant 6 V pour le voyant (ou éventuellement pour une seconde alimentation à tension de référence qui ne figure pas ici) et un secondaire n° 2 délivrant environ 50 V. Un pont redresseur constitué de quatre diodes 1N4002 (de Texas Instruments) suivi d’un filtre en « pi » (résistance de 47 Ω et deux capacités de 250 (μF/80 V) fournissent une tension continue filtrée de 60 V environ. Un transistor 2N3055 est monté en ballast ; sa base est polarisée par une résistance de 2 000 ohms

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  • Un transistor 2N930 reçoit sur sa base une fraction de la tension de sortie, au moyen d’un potentiomètre bobiné de 10 kQ ; le collecteur de 2N930 alimente la base d’un 2N4000 qui alimente à son tour la base du 2N3055 ballast. Une résistance de 2 000 Q polarise la base du 2N4000. Ainsi, toute variation de la tension de sortie, soit par suite d’une variation de la tension du secteur d’alimentation, soit par suite d’une variation de charge à la sortie de l’alimentation, se traduit par une variation de la tension appliquée à la base du 2N930 par le cur­seur du potentiomètre ; cette variation de tension est amplifiée par le 2N930, amplifiée à nouveau par le 2N4000 puis commande la base du transistor ballast 2N3055 qui agit comme un robinet, c’est-à-dire qu’il tend à abaisser la tension de sortie, lorsque cette dernière tend à croî tre ou inversement à l’élever, lorsqu’elle diminue. Il y a là un effet de régulation qui va bien dans le sens recherché. Pour fa’ire varier la tension de sortie et ramener à la valeur désirée par l’utilisateur, il suffit d’agir sur le potentiomètre rt de faire ainsi varier la fraction de la tension de sortie appliquée à la base du transistor 2N930.

 

  • Cette tension stabilisée est à nouveau filtrée par une capacité de forte valeur (1 000 μF/60 V) et shuntée par une résistance de 5 Ω(2 W) destinée à assurer une certaine charge à l’alimentation, en dehors de toute charge externe.Deux bornes + et — permettent le raccordement de l’alimentation à tout appareil extérieur, avec une sécurité contre les court-circuit au moyen d’un fusible calibré sur 2 A ; en effet, un court-circuit externe détruirait le 2N3055  qui dissiperait à lui seul la totalité de la  puissance fourni  par le transformateur,                                     c’est-à-dire de 80 à 100 W ! A noter que lorsqu’une alimentation stabilisée tombe en panne à la suite d’un court-circuit  externe, c’est pratiquement toujours le transistor ballast qui est k » mort » .image 006

    Mesure du courant utilisé

    Un milliampèremètre permet de mesurer en permanence la valeur du courant utilisé ; afin de pouvoir effectuer cette mesure sur une très large plage de courants, il a été prévu trois positions :

    • la première correspond à des intensités de 0 à 10 m A ;
    • la deuxième correspond à ides intensités de 0 à 100 m A ;
    • la troisième correspond à des intensités de 0 à 1 A.

    Le milliampèremètre utilisé dévie totalement pour 10 m A (dans notre cas)  ; sur cette position aucun shunt n’est utilisé.

    Sur la position n° 2 (0 à 100 m A ou encore X 10 signifiant : (multiplié par 10) un shunt égal au l/9e de la résistance interne du milliampèremètre est mis en service en parallèle avec ce dernier ; ainsi, il ne passera que le dixième (car 10/10 — 9/10 = 1/10) du courant total dans son cadre et pour sa déviation totale, il faudra un courant total de 100 mA.

  • Enfin sur la position n° 3 (0 à 1 ampère ou encore X 100, multiplié par cent) un shunt égal au centième environ de la résistance Interne du milliampèremètre sera mis en service en parallèle avec lin ©1 pour une déviation totale de l’aiguille, il faudra une intensité cent  fois plus forte, puisqu’un centième seulement traversera le cadre, d’où une intensité de 1 ampère.Prenons un exemple : la résistance interne du galvanomètre utilisé  est de 5 Ω ; le shunt n° 1 devra faire 0,56 Ω et le shunt n° 2 fera 0,05 Ω ; pour les obtenir il sera facile d’employer du fil résistant du commerce (exemple 2 Ω au mètre), en prenant 28 cm pour le premier  shunt et 25 mm pour le second.Si l’on veut parfaire l’étalonnage du cadran, il sera aisé de monter un contrôleur universel, placé en « intensité continue » en série avec l’alimentation et une charge extérieure (cf. fig. VI-46) et comparer les graduations des deux milliampèremètres, le contrôleur servant d’étalon.
  • image 007Cette comparaison se fera sur les trois échelles une fois pour toutes et la résistance variable servant de charge devra pouvoir dissiper au minimum 25 W.Si les trois échelles sont rigoureusement dans le rapport 1,10 et 100, il ne sera pas utile de retoucher aux graduations du cadran du milliampèremètre, mais pratiquement il y aura toujours une petite différence si l’échelle « 1 » n’a pas à être retouchée, il sera bon de transcrire l’étalonnage des échelles « 10 » et « 100 » l’une au-dessus de l’autre et ceci en raison du fait qu’il est difficile de réaliser un shunt qui soit exactement de la valeur idéale, mais seulement d’une valeur approchéeQuoi qu’il en soit, le but est de connaître avec une bonne précision  la valeur du courant consommé, et une précision de 3 % est largement suffisante : à titre indicatif, la précision d’un bon contrôleur universel est meilleure que 1 %.Une fois l’étalonnage effectué, il n’y aura plus jamais à y retoucher.

    Réalisation de l’alimentation stabilisée

    La disposition des divers composants à l’intérieur du bloc alimentation (cf. fig. VI-47) montre le transformateur, une carte supportant les quatre diodes de redressement et le filtre en « pi », une seconde carte, placée plus haut, supportant les transistors amplificateurs   de commande, et enfin le transistor ballast  2N3055 monté sur un radiateur à l’arrière du coffret. Cette disposition laisse une aération suffisante et un éventuel dépannage facilité par la non-miniaturisation du montage ; néanmoins, les dimensions extérieures du coffret lui permettent d’être très facilement logé entre deux appareil-de mesure sur une étagère du laboratoire ou sur la table d’utilisation

  • image 008
  • Une question nous a été posée : pourquoi disposer d’une tension de sortie pouvant atteindre 45 V alors que nos montages nécessitent généralement de 9 à 15 V ? La réponse est la suivante : si les appareils  portatifs sont alimentés sous 9 et 12 volts, il existe des montages transistorisés (utilisant des transistors au silicium, à grand gain et faible bruit) nécessitant une alimentation plus élevée : 24, 30 volts et même 40 volts ; qui peut le plus, peut le moins, dit-on, et comme nous avons voulu réaliser une alimentation stabilisée avec une très large plage d’utilisation, il semble que ce but ait été atteint !

73 F8DFO/F6KSS

  • sources: P Durantin (F3RJ) émission d’amateur en mobile
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