Alimentation linéaire à double sortie réglable : 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Caractéristiques:

• Conversion AC – DC Tensions de sortie doubles (Positive – Terre – Négative)
• Rails positifs et négatifs réglables
• Juste un transformateur CA à sortie unique
• Bruit de sortie (20MHz-BWL, sans charge): environ 1,12 mVpp
• Sorties à faible bruit et stables (idéales pour alimenter les amplis op et les préamplificateurs)
• Tension de sortie: +/-1.25V à +/-25V Courant de sortie maximum: 300mA à 500mA
• Pas cher et facile à souder (tous les packages de composants sont DIP)

Une alimentation à faible bruit à double sortie est un outil essentiel pour tout amateur d'électronique. Il existe de nombreuses circonstances dans lesquelles une alimentation à double sortie est nécessaire, telles que la conception de préamplificateurs et l'alimentation des OPAMP. Dans cet article, nous allons construire une alimentation linéaire qu'un utilisateur peut régler indépendamment ses rails positif et négatif. De plus, un simple transformateur CA à sortie unique est utilisé à l'entrée.

[1] Analyse de circuits

La figure 1 montre le schéma de principe de l'appareil. D1 et D2 sont des diodes de redressement. C1 et C2 construisent le premier étage de filtre de réduction de bruit.

Étape 1: Figure 1, Schéma de principe de l'alimentation électrique à faible bruit

R1, R2, C1, C2, C3, C4, C5 et C6 construisent un filtre RC passe-bas qui réduit le bruit des rails positifs et négatifs. Le comportement de ce filtre peut être examiné à la fois en théorie et en pratique. Un oscilloscope doté d'une fonction de tracé de Bode peut effectuer ces mesures, tel qu'un Siglent SDS1104X-E. IC1 [1] et IC2 [2] sont les principaux composants de régulation de ce circuit.

Selon la fiche technique IC1 (LM317): « Le dispositif LM317 est un régulateur de tension positive réglable à trois bornes capable de fournir plus de 1,5 A sur une plage de tension de sortie de 1,25 V à 37 V. Il ne nécessite que deux résistances externes pour régler la tension de sortie. L'appareil dispose d'une régulation de ligne typique de 0,01% et d'une régulation de charge typique de 0,1%. Il comprend une limitation de courant, une protection contre les surcharges thermiques et une protection de zone de fonctionnement sûre. La protection contre les surcharges reste fonctionnelle même si la borne ADJUST est déconnectée ».

Comme il est clair, ce régulateur présente de bons chiffres de régulation de ligne et de charge, on peut donc s'attendre à obtenir un rail de sortie stable. Ceci est identique à l'IC2 (LM337). La seule différence est que cette puce est utilisée pour réguler les tensions négatives. D3 et D4 sont utilisés pour la protection.

Les diodes fournissent un chemin de décharge à faible impédance pour empêcher les condensateurs (C9 et C10) de se décharger dans la sortie des régulateurs. R4 et R5 sont utilisés pour ajuster les tensions de sortie. C7, C8, C9 et C10 sont utilisés pour filtrer les bruits de sortie restants.

[2] Disposition PCB

La figure 2 montre la disposition PCB du circuit. Il est conçu sur une carte PCB monocouche et tous les packages de composants sont DIP. Assez facile pour tout le monde de souder le composant et de commencer à utiliser l'appareil.

Étape 2: Figure 2, disposition du circuit imprimé de l'alimentation

J'ai utilisé les bibliothèques de composants SamacSys pour IC1 [3] et IC2 [4]. Ces bibliothèques sont gratuites et, plus important encore, respectent les normes d'empreinte IPC industrielles. J'utilise Altium, j'ai donc directement installé les librairies à l'aide du plugin Altium [5]. La figure 3 montre les composants sélectionnés. Des plugins similaires peuvent être utilisés pour KiCad et d'autres logiciels de CAO.

Étape 3: Figure 3, bibliothèques de composants SamacSys (extension AD) pour IC1 (LM137) et IC2 (LM337)

La figure 4 montre une vue 3D de la carte PCB.

Étape 4: Figure 4, une vue 3D de la carte PCB finale

[3] Assemblage et test La figure 5 montre la carte assemblée. J'ai décidé d'utiliser un transformateur 220V vers 12V pour obtenir un maximum de +/-12V en sortie. La figure 6 montre le câblage requis.

Étape 5: Figure 5, Circuit imprimé assemblé

Étape 6: Figure 6, schéma de câblage du transformateur et du circuit

En tournant les potentiomètres multitours R4 et R5, vous pouvez régler indépendamment les tensions sur les rails positif et négatif. La figure 7 montre un exemple, où j'ai ajusté la sortie à +/-9V.

Étape 7: Figure 7, Rails +/- 9V à la sortie

Il est maintenant temps de mesurer le bruit de sortie. J'ai utilisé l'oscilloscope Siglent SDS1104X-E qui introduit une sensibilité de 500 uV/div à l'entrée, ce qui le rend idéal pour de telles mesures. J'ai mis le canal 1 sur 1X, couplage AC, limite de bande passante de 20 MHz, puis j'ai réglé le mode d'acquisition sur détection de crête.

Ensuite, j'ai retiré le fil de terre et utilisé un ressort de terre de la sonde. Notez que cette mesure n'est soumise à aucune charge de sortie. La figure 8 montre l'écran de l'oscilloscope et le résultat du test. Le chiffre Vpp du bruit est d'environ 1,12 mV. Veuillez noter que l'augmentation du courant de sortie augmentera le niveau de bruit/d'ondulation. C'est une histoire vraie pour toutes les alimentations.

Étape 8: Figure 8, Bruit de sortie de l'alimentation (en l'absence de charge)

Le taux de puissance des résistances R1 et R2 définit le courant de sortie. J'ai donc choisi des résistances de 3W. De plus, si vous avez l'intention de tirer des courants élevés ou si la différence de tension entre l'entrée et la sortie du régulateur est élevée, n'oubliez pas d'installer des dissipateurs thermiques appropriés sur IC1 et IC2. Vous pouvez vous attendre à obtenir 500mA (max) en utilisant des résistances de 3W. Si vous utilisez des résistances de 2 W, cette valeur diminue naturellement jusqu'à 300 mA (max).

[4] Matériaux

La figure 9 montre la nomenclature.

Étape 9: Figure 9, Nomenclature

Étape 10: Références

Source:

[1] Fiche technique LM317:

[2] Fiche technique LM337:

[3]: Symbole schématique et empreinte PCB pour LM317:

[4]: Symbole schématique et empreinte PCB pour LM337:

[5]: Plugin Altium: