Corona : activités d'éveil n°4

Toujours confiné, alors un peu de développement...

Cette fois, j'ai décidé de m'occuper d'alimentation stabilisée. Cela fait plusieurs mois que je me pose la question de développer une alimentation qui réponde au mieux à mes besoins, soit en dépannage de matériel, soit en nouveau développement.

S'agissant de matériel ancien, je me suis assez souvent rendu compte que les alimentations de type linéaire dissipent beaucoup de chaleur, et pour cause. La plupart du temps il est fait utilisation d'un transformateur unique pour générer les alimentations symétriques pour les sections analogiques +12V et -12V, le 5V nécessaire à la partie numérique étant la plupart du temps dérivées du +12V. Il est facile d'imaginer la perte de chaleur induite par la dissipation ne serait-ce que d'un Ampère sous 7V pour la partie 5V, cela fait 7W.

Ce qui n'est pas vivable pour un régulateur de type 7805 qui possède une résistance thermique jonction/température ambiante de 50°C/W. Ce qui donne (à la louche) 50 x 7 + température ambiante de 25°C = 375°C (et je vous passe les autres °C/W qui devraient être pris en compte)!

Ou, pour le dire autrement, sans radiateur et pour une température de déclenchement interne de 125°C, un 7805 ne pourra laisser passer au mieux que 285mA à 25° de température ambiante, tout en présentant une température de boitier très élevée et une semelle métallique facilement au dessus de 100°C

Bref, ça ne va pas du tout. Ça chauffe, le transformateur ronfle, le rendement est ridicule, et au bout d'un certain temps ça fini par planter! Les possesseurs d'un Prophet VS voient je pense exactement ce que je veux dire... En ce qui me concerne, j'ai carrément rajouté un bout de radiateur à l'extérieur de ce synthé pour aider à dissiper plus efficacement les calories générés par ces régulateurs.

A tel point que certains ont d'ailleurs développé de nouvelles alimentations de type à découpage pour ce type d'appareil :

https://synthronics.de/sci-sequential-circuits-prophet-vs-power-supply/

Un minimum de protection s'impose dans ce cas :

Pour les alimentations à découpage, la conclusion n'est pas meilleur, si ce n'est le rendement. Dépanner ce type d'alimentation n'est pas toujours évident, et en cas de conception au rabais, elles chauffent aussi. Et surtout ce type d'alimentation génère pas mal de bruit électromagnétique puisqu'il s'agit de hacher du 320V continu. Et en plus, c'est relativement dangereux puisque plus de 300V circulent sur la partie 'primaire' de ce type d'alimentation.

Bref, je cherchais une façon de concilier le meilleur des deux mondes. Et puis je suis 'tombé' sur un exemple trouvé sur le net (en fait l'occasion qui m'a incité à passer à la concrétisation de mon idée) :

https://youtu.be/tpcHh09nb1Q

La configuration est simple, une alimentation à découpage transforme la tension du secteur en 24V continu, puis la carte du dessus transforme ce 24V en trois tensions : 5V; +12V; -12V.

La partie alimentation à découpage 230 AC vers 24V DC.

Histoire de vérifier le fonctionnement de cette alimentation, j'ai donc réalisé cet ensemble de cartes :

Bien qu'au moment de la rédaction de cet article je ne disposais pas du dernier circuit intégré linéaire, j'ai pu tester toutes les tensions nécessaires au fonctionnement de l'alimentation. En fait, cette carte de transformation du 24V fournit trois tensions grâce à des régulateurs à découpage. Le 5V d'abord puis deux autres tensions symétriques légèrement supérieurs aux tensions finales destinées à la production des tensions analogiques symétriques. Les deux tensions symétriques sont par la suite régulées par des régulateurs linéaires.

Cette alimentation fonctionne parfaitement et permet d'éviter un échauffement trop important des régulateurs linéaires grâce à un pré-abaissement de la tension d'entrée par les régulateurs à découpage. Le 5V restant fourni par un régulateur à découpage. L'avantage de cette solution est de fournir une relativement bonne alimentation symétrique pour la partie analogique des appareils alimentée. Evidemment, ces alimentations ne sont pas aussi 'propres' que de vraies alimentations réalisées de façon totalement analogique, c'est à dire un transformateur suivi de régulateurs analogiques, mais fournissent cependant des signaux très propres.

Je n'ai pas totalement repris ce concept puisque je ne souhaite plus de transformation du 230V par alimentation à découpage. Je préfère passer par un transformateur, ne serait-ce que pour éviter une partie d'électronique sous plus de 300V.

Transformateur torique.

Du coup, j'ai modifié quelque peu le sujet en passant par des régulateurs linéaires positifs, même pour la partie négative. Ceci impose donc une typologie particulière qui justement s'accommode très bien d'un transformateur. l'avantage de cette solution est l'utilisation de régulateurs analogiques positifs en mesure de fournir un courant plus important que ce que les régulateurs négatifs sont en mesure de proposer, en général jusqu'à 3A alors que 1,5A reste le plus commun pour un régulateur négatif.

Et, pour une fois, à la place d'utiliser le logiciel de C.A.O. Kicad, j'ai utilisé la solution EasyEDA. Cette solution n'est pas 'totalement' autonome, contrairement à Kicad, mais elle propose aussi quelques avantages par rapport à Kicad. Le tout est de bien comprendre l'environnement de la solution adoptée.

Pour l'instant, je me suis contenté d'établir le schéma de principe. C'est à peu près tout ce que je peux faire pour l'instant puisque les communications possibles grâce à la 'mondialisation heureuse' sont momentanément coupées :

Après avoir effectué quelques tests sur table pour vérifier quand même que le principe tenait la route, il ne me resterait plus qu'à réaliser ce montage. Après avoir finalisé pas mal de projets, il est évident qu'une partie importante de la réalisation physique est occupée par la réalisation effective, surtout si le projet comporte une majorité de composants CMS. EasyEDA 'devrait' me permettre de sensiblement réduire ce temps de travail.

A suivre...