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Les régulateurs de tension

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Ils permettent d'assurer que le circuit en aval est bien alimenté en une tension particulière aussi stable que possible. Il permettent en autre aussi de protéger les circuits.

Ils sont caractérisés par :

  • Une plage de tension en entrée (7-35V DC)
  • Une tension de sortie (5V DC)
  • Une intensité max en sortie (1.5A)

Exemple du LM7805 :

image Cf : https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LM7805.pdf

Nomenclature

  • LM = préfixe utilisé par le fabricant. Il peut aussi s'agir de uA, ou MC (LM7812, MC7812, uA7812 - parfois pas de préfixe mais une lettre en plein milieu, comme 78M12 ou 78L12)
  • 78 = signifie qu'il s'agit d'un régulateur positif
  • 79 = signifie qu'il s'agit d'un régulateur négatif
  • xx = tension de sortie fixe (valeur entière sur deux chiffres, par exemple 05 pour 5 V) Valeurs courantes disponibles : 5 V, 6 V, 9 V, 10 V, 12 V, 15 V, 18 V, 24 V (certaines de ces valeurs étaient moins courantes par le passé qu'elles ne le sont maintenant).

Sachant cela, vous devriez être en mesure de me dire à quoi correspondent les régulateurs marqués LM7812 et uA7915

Attention il existe d'autres type de régulateur dit programmable qui ne respecte pas ce dernier point !

Pinout

Brochage : il faut faire très attention, le brochage des régulateurs négatifs n'est pas le même que le brochage des régulateurs positifs ! Voici ci-dessous le brochage des régulateurs fixes les plus communs LM78xx / LM79xx en boitier TO220 (composants montrés de face, références visibles). Il faut pour cela se référencer au datasheet du composant Mais on distingue 3 pattes qui correspondent à :

  • Vin : Pour l'entrée du signal non régulé.
  • Vout : Pour la sortie du signal régulé
  • GND : Pour la masse

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Application typique

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Exemple d'utilisation avec un régulateur de type 7812, où un condensateur a été ajouté à l'entrée du régulateur qui va aider à atténuer les interruptions de l'approvisionnement et les distorsions à basse fréquence On peut aussi rajouter un second condensateur de 1uF en parallèle afin de filtrer les bruits à haute fréquence de l'alimentation, et un second à sa sortie (on peut parfois se passer de ce dernier pour les régulateurs positifs, mais il est conseillé de garder ce bon réflexe qui consiste à le prévoir) : Ce type de régulateur dispose d'une entrée (sur deux fils), et une sortie (aussi sur deux fils). Comme un des deux fils de l'entrée est commun à l'un des deux fils de sortie (la masse), on ne retrouve que trois pattes sur le composants : l'entrée, la masse et la sortie. On applique la tension à réguler entre la patte d'entrée et la patte de masse, et on récupère la tension régulée entre la patte de sortie et la patte de masse.

Concernant les valeurs des condensateurs il faut se référencer à l'application circuit du fabricant : On peut aussi utiliser des condensateurs plus gros mais éviter de prendre des condensateurs plus petit que ceux recommandés par le fabricant.

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Régulateur discret à transistors.

Régulateur discret à transistors

Un régulateur discret à transistors est un circuit électronique conçu pour fournir une tension de sortie stable malgré les variations de la tension d'entrée ou de la charge. Contrairement aux régulateurs intégrés (comme le 7805), il est construit à partir de composants discrets : transistors, résistances, diodes, etc.

1. Principe de fonctionnement

Le régulateur discret repose sur la régulation en série ou en parallèle :

a) Régulation en série

  • Le transistor est placé en série avec la charge.
  • Il agit comme un interrupteur variable, ajustant la tension de sortie pour maintenir la constance.
  • Une référence de tension (diode Zener, pont diviseur, etc.) pilote le transistor pour corriger les variations.

b) Régulation en parallèle (shunt)

  • Le transistor est placé en parallèle avec la charge.
  • Il absorbe le courant excédentaire pour maintenir une tension constante aux bornes de la charge.
  • Moins efficace pour de fortes charges, mais simple à réaliser.

2. Composants principaux

Composant Rôle
Transistor (BJT ou MOSFET) Élément régulateur qui contrôle la tension/courant.
Diode Zener Fournit une référence de tension stable.
Résistances Déterminent le courant de polarisation et l’amplification.
Condensateurs Filtrent les variations de tension et le bruit.

3. Schéma typique (régulation série avec BJT)

Vin ----+----> Collecteur (Q1)
|
R1
|
Zener ----> Base (Q1)
|
GND
Vout ----> Émetteur (Q1) ----> Charge

Fonctionnement :

  1. La Zener fixe une tension de référence à la base du transistor.
  2. Le transistor ajuste automatiquement son émetteur pour que la tension de sortie reste proche de Vz - Vbe.
  3. Si la charge augmente ou si Vin varie, le transistor ajuste son courant pour stabiliser Vout.

4. Avantages et inconvénients

Avantages

  • Conception personnalisable (tension et courant selon besoin).
  • Peut être utilisé pour des courants élevés avec le bon transistor.
  • Moins cher que certains régulateurs intégrés pour certaines applications.

Inconvénients

  • Moins précis que les régulateurs intégrés modernes.
  • Nécessite des composants supplémentaires pour la protection et le filtrage.
  • Dissipation thermique importante pour de fortes charges.

5. Applications

  • Alimentation stabilisée pour circuits analogiques ou numériques.
  • Bancs de test et prototypes où l’on veut ajuster la tension manuellement.
  • Circuits où l’on veut éviter l’usage d’un régulateur intégré pour des raisons de tension ou courant spécifique.