Les régulateurs de tension

by | Apr 9, 2019 | Electronique

Un régulateur à diode zener est simplement constitué d’une résistance en série avec une diode zener.

Le dimensionnement consiste à déterminer la bonne valeur de la résistance R et la bonne valeur de la puissance Pz dissipée par la zener. La tension zener(Uz) est directement déterminée par la tension que la charge nécessite(5V, 3V3, 12V,…).

Soit Imin et Imax les courants minimum et maximum de la charge. Le courant maximum détermine R et le courant minimum détermine Pz. Le calcul s’effectue comme suit: pour pouvoir maintenir la tension zener Uz, la diode zener a besoin d’un courant minimal, notons-le Izmin (ce courant est renseigné dans la fiche technique de la diode). Lorsque le courant de charge est maximal, la résistance doit être suffisamment petite que pour pouvoir fournir le courant à la diode zener et à la charge, on a donc R = (Uin-Uz)/(Izmin + Imax). Voilà pour R. Lorsque le courant de charge est minimal, tout le courant est dérivé dans la diode zener, on a Iz = (Uin-Uz)/(R – Imin). Pz est simplement calculé comme suit: Pz = Uz.I et Pz sera la puissance maximale que la diode zener dissipera.

 

 I  ) Connecteur d’alimentation externe

II  ) Circuit de régulation LM317

 

Les régulateurs fixes et variables par exemple diode zener 7805  LM317 sont tous de type linéaires.

Leur principal défaut est la dissipation d’une puissance thermique qui peut être très élevée quand la tension non régulée appliquée à l’entrée est très supérieure à la tension de sortie régulée, et/ou quand le courant débité est important.
Le rendement des régulateurs linéaires vont de 40 à 60%.

A ce titre, les régulateurs à découpage type 78xx présentent un meilleur rendement et moins de pertes, donc moins de dissipation calorique.  Le rendement est très élevé de 70 à 90% et permet de s’affranchir d’un dissipateur thermique.
Par contre les régulateurs à découpage sont plus complexes, donc coûtent plus cher.

Les régulateurs à découpages peuvent générer des bruits d’ondes parasites électromagnétiques et de radiofréquences (Electro Magnetic Interference/Radio Frequency Interference, EMI/RFI) à cause de leur courant de découpage important et de leur temps de montée et de descente très court.
Le bruit de EMI/RFI qui est généré aux fréquences élevées (100 kHz à 500 kHz) peut être facilement filtré.