Proposition de petite carte d'alimentation multitension

Bonjour à tous,
Après les conseils dont j'ai bénéficié sur ce forum concernant une alimentation à base de LM7805, j'ai refait mon montage pour créer une petite carte d'alim qui permette d'alimenter simultanément l'Arduino et les éventuels composants gourmands.
Mon choix s'est porté sur le LM317. Il est robuste, permet une sortie assez importante et peut être monté très facilement en parallèle pour augmenter le courant de sortie si besoin est.
Ce petit montage offre une sortie en 3.3V, 5V et 9V. Chaque sortie peut être désactivée avec un jumper. Une diode est allumée pour chaque sortie activée et pour indiquer que la carte est sous tension.
Cette carte doit obligatoirement être alimentée en 9V DC, sinon la sortie directe 9V ne sera pas correcte.
C'est juste un exercice pour moi, mais ça peut rendre quelques services si on y met les bons connecteurs.
Je la propose à qui la veut pour vous remercier.
Notez que le schéma du circuit imprimé est plutôt calé pour une carte à trou, pas pour un circuit imprimé (je me forme par étapes).
N'hésitez pas me demander le projet Fritzing si vous voulez l'améliorer ou en faire un vrai circuit imprimé.
Dernier point, je ne l'ai pas encore testée car j'attends encore la livraison des composants. C'est dur la cambrousse...

Edit : le câblage de la première version étant faux (erreur sur les bornes du LM317 en TO-220), une version corrigée l'a remplacée (ter).
Edit 2 : nouvelle version (quad) avec condensateur de filtrage et composant DC-005 pour Fritzing
Edit 3: nouvelle version (penta) avec protection des condensateurs de découplage et de l'interrupteur, optimisation du câblage
Edit 4 : version (hepta) optimisée pour se brancher sur une carte UNO et petite démonstration

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Power plug DC-005.zip (5.91 KB)

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L'idée d'une LED qui indique si une alimentation est active est bonne mais il serait plus utile de placer cette LED sur la sortie du régulateur.
Cela permet de savoir:

• si l'alimentation est active
• si une surcharge est présente sur la sortie, la luminosité de la LED diminuant en cas de surcharge (jusqu'à l'extinction en cas de court-circuit franc)

Je vois une toute petite piste d'amélioration, employer des LDO 5 volts et 3 volts pour éviter une dizaine de soudures (sources de tracas pour un hobbyiste) et deux reglages de potentiomètres (les curseurs sont ils la partie la plus fiable du circuit?), ce sans changer à la disposition -ou marginalement-.
Par ailleurs, le 9v, s'il sort d'une pile, est très cher et je n'en ferais pas une tension sur laquelle compter; s'il sort d'un tranfo + redresseur, prévoir une capacité de filtrage -n'est pas forcement redondant-.
Enfin, j'éviterais les cavaliers (encore moins de soudure), et eventuellement les LEDs+resistance 180 O -normalement, ce montage fonctionne assez bien pour qu'on n'ait pas besoin d'être rassuré en permanence.

Bonjour,

Sur ton schéma le jack d'alimentation a le GND sur la pin centrale et le plus sur l'extérieur. Or sur la (grande) majorité des alims le + est au centre et le - à l'extérieur. Vérifies bien sur ton alim.

Je ne saisi pas trop l'intérêt d'utiliser des LM317 pour des tensions fixes plutôt que des régulateurs fixes.

kamill:
Sur ton schéma le jack d'alimentation a le GND sur la pin centrale et le plus sur l'extérieur. Or sur la (grande) majorité des alims le + est au centre et le - à l'extérieur. Vérifies bien sur ton alim.

Ce branchement "inversé" (GND au centre) est celui utilisé sur la majorité des pédales d'effet pour guitaristes...

Bonsoir à tous,
Désolé de ne vous répondre que maintenant, mais hier soir, je me suis endormi sur mon canapé, avec le chat sur moi.

fdufnews:
L'idée d'une LED qui indique si une alimentation est active est bonne mais il serait plus utile de placer cette LED sur la sortie du régulateur.
Cela permet de savoir:

• si l'alimentation est active
• si une surcharge est présente sur la sortie, la luminosité de la LED diminuant en cas de surcharge (jusqu'à l'extinction en cas de court-circuit franc)

C'est effectivement une idée qui m'a traversé l'esprit , mais je voulais économiser un peu des 1.5A Max fournis par le LM317. Mais c'est une bonne idée, surtout pour la surcharge.
Merci.

vince2corte:
C'est effectivement une idée qui m'a traversé l'esprit , mais je voulais économiser un peu des 1.5A Max fournis par le LM317.

Oui, enfin là on parle de 10mA c'est pas ça qui va mettre ton alim à genoux.

kamill:
Bonjour,

Sur ton schéma le jack d'alimentation a le GND sur la pin centrale et le plus sur l'extérieur. Or sur la (grande) majorité des alims le + est au centre et le - à l'extérieur. Vérifies bien sur ton alim.

al1_24:
Ce branchement "inversé" (GND au centre) est celui utilisé sur la majorité des pédales d'effet pour guitaristes...

Bonsoir,
C'est curieux car il me semblait que sur les connecteur DC-005, le + était sur la borne centrale du connecteur (la masse étant sur l'extérieur) et que cette borne était reliée à la pine du fond, à l'opposé de l'entrée du connecteur. C'est en tout cas le câblage des connecteurs que j'ai reçus. Mais je ferais bien attention sur les nouveaux connecteurs dont j'attends la livraison.
Merci de l'avertissement.

kamill:
Je ne saisi pas trop l'intérêt d'utiliser des LM317 pour des tensions fixes plutôt que des régulateurs fixes.

Comme je suis un débutant intégral, je ne sais pas trop ce qui se fait habituellement. J'ai fait une petite recherche sur le net et, regardé ce qui m'était conseillé sur ce forum. J'avais commencé par vouloir utiliser des LM7805 et LM7833, mais ces derniers sont quasiment introuvables. Les autres composant que j'ai étudié ne permettent pas une intensité assez importante pour mon objectif de 1.5 A Max. En outre, j'aime bien le coté "rustique" de ce composant : il est robuste, il permet de multiples usages, et peut également très facilement se monter en parallèle pour augmenter l'intensité de sortie.
J'ai trouvé ces usages sur ce tuto :

Et rassurez-vous : je ne vais pas tenter de recharger des piles non rechargeables...

fdufnews:
Oui, enfin là on parle de 10mA c'est pas ça qui va mettre ton alim à genoux.

Certes. Je crois bien que je vais me laisser tenter...

dbrion06:
Je vois une toute petite piste d'amélioration, employer des LDO 5 volts et 3 volts pour éviter une dizaine de soudures (sources de tracas pour un hobbyiste) et deux reglages de potentiomètres (les curseurs sont ils la partie la plus fiable du circuit?), ce sans changer à la disposition -ou marginalement-.
Par ailleurs, le 9v, s'il sort d'une pile, est très cher et je n'en ferais pas une tension sur laquelle compter; s'il sort d'un tranfo + redresseur, prévoir une capacité de filtrage -n'est pas forcement redondant-.
Enfin, j'éviterais les cavaliers (encore moins de soudure), et eventuellement les LEDs+resistance 180 O -normalement, ce montage fonctionne assez bien pour qu'on n'ait pas besoin d'être rassuré en permanence.

Bonsoir,
Veuillez excuser mon ignorance, mais un LDO, c'est un composant fixe genre LM7805 ? Si c'est le cas, je n'ai rien trouvé de satisfaisant (1.5 A sans surchauffe avec un petit radiateur) en dehors des LM7805 et LM7833. Mais ce dernier est quasi introuvable et les deux ont une assez grosse perte, comme on me l'a expliqué sur un autre sujet dans ce forum.
Pour la source, je prévois plutôt une alim DC 9V. Je pense que les pertes sont beaucoup trop importantes avec ces composants pour que j'utilise une pile.
Si je devais utiliser une pile, je pense que j’emploierai ce petit circuit (que j'ai commandé mais pas encore testé) :
https://www.amazon.fr/gp/product/B07DK64L2J
Je me souviens avoir lu qu'il avait une perte tout à fait marginale.
Mais son gros problème, c'est que ne n'est pas moi qui l'ai conçu

Pour la capacité de filtrage, sauriez-vous comment en calculer la valeur ?

En ce qui concerne les cavaliers+led , ils sont juste là pour indiquer quelles sorties sont alimentés car cette carte, telle que je l'envisage, est sensée être utilisée avec divers montage par simple enfichage sur une arduino UNO, ou recevoir une NANO sur des broches que je n'ai pas encore représentées. C'est plus un rappel qu'un contrôle que tout se passe bien. Et le cavalier, c'est pour désactiver totalement ce qui n'est sensé être alimenté. Probablement un réflexe de développeur...

Et merci beaucoup pour toutes ces remarques constructives.

Il y a des régulateurs LM317 déjà réglé en interne en 3.3v donc ça simplifierait pas mal le montage.
Et je suis d'accord que les LEDs doivent être placées sur la sortie régulée.
Vouloir partager est très bien, alors bonne continuation et merci pour ceux qui ont ce genre de soucis.

mais un LDO, c'est un composant fixe genre LM7805 ?

C'est un composant qui s'accomode très bien d'une faible chute de tension (Low DropOut Low-dropout regulator - Wikipedia) entre son entrée et sa sortie, d'où la possibilité de l'alimenter par des piles/batteries. LD1117 / LM1117 - 3.3V LDO Voltage regulator 1.3A TO220 en est une version 1.3 A (avez vous vraiment besoin de beaucoup d'ampères avec des microcontrôleurs modernes?)
Le 7805 a besoin, pour son propre fonctionnement, d'avoir une tension de 2 ou 3v entre son entrée et sa sortie, d'où un gaspillage d'énergie : dans le meilleur des cas, il a un rendement de 60% -le reste de l'énergie génère de la chaleur, et il faut un radiateur pour la perdre sans surchauffe; tout ça, ça fait bien des soucis et des frais).

Pour les capacités de filtrage, je ne me casse pas trop la tête, je mets 330 nF (ou 100 nF si je suis en rupture de stock) au plus près des pattes. Wikipedia,pour le LM317 LM317 - Wikipedia , conseille 100 nF en entrée et 1UF -polarisé, donc cher et risque, si inversé, de brûler- en sortie. (Arduino ne s'est pas trop cassé la tête non plus, en omettant un condensateur de découplage .... alimentant la partie analogique.. (et en vendant le résultat!) , donc, si ce n'est pas trop cher, si je ne les vends pas -question de salut de mon âme- et si ça me satisfait, je m'en contente.)

Aucun composant s'appelle un LDO, c'est un abus de langage.
On parle de régulateur LDO.
LDO = Low Drop Output.

Explication:
Dans un régulateur entre l'entrée et la sortie on trouve un transistor.

• Le collecteur est relié à l'entrée
• L'émetteur est relié à la sortie.
  La régulation s'obtient en faisant varier la tension entre le collecteur et l'émetteur.

Pour que l'effet transistor existe il ne faut pas que la tension de collecteur soit égale à celle de l'émetteur --> cette tension Collecteur/ émetteur c'est le Drop Out.

Pour fonctionner certains régulateurs, généralement les anciens modèles, ont besoin d'au minimum 1,5V à 2V entre l'entrée et la sortie, alors qu'avec les nouveaux modèles de transistors les régulateurs dit "LDO" se contentent de beaucoup moins.

Jack : extérieur au "plus" ou au "moins" de l'alimentation :
Tout dépend de ce qui est branché derrière.
Avec du matériel adapté on met toujours la masse à l'extérieur.

Oui mais rien n'oblige à travailler avec la masse au moins, de nombreux matériels fonctionnent avec la masse au plus de l'alimentation. Je rappelle que la masse est un point arbitraire et si au lieu de travailler avec des transistors NPN on travaille avec des transistors PNP c'est plus simple de mettre la masse au plus de l'alim.
C'est donc parfaitement correct que les deux types de câblage existent.

Bon, dans certains régulateurs ditS LDO, il n'y a pas de transistor à jonction, mais un FET de puissance.

Pour les problèmes de masse, je protègerais les entrées du/des régulateurs par une diode 1N4004 -chute de tension en passant de 0.7 à 1V- ou 1N3189 -chute de tension 0.4 à 0.5V-. Comme ça, quelle que soit la convention de l'adaptateur secteur (certains permettent de retourner la prise, permutant la polarité de la "masse"....) le circuit sera protégé.
Pour parachever le tout, je mettrais un fusible en entrée (les plaques doubles face à trous métallisés ont très bien pour souder, mais aussi pour recevoir toutes les sources de court circuits possibles) et des borniers à vis, garantissant une certaine pérennité au câblage (ce n'est pas drôle de voir un montage qui ne marche pas parce qu'un connecteur s'est déchaussé).
BTW: signaler des abus de langages (du type "frigidaire" au lieu de réfrigérateur ) est mignon... surtout dans un texte rempli de fautes de grammaire que la charité m'empêche de relever dans leur peu savoureuse intégralié.

A la demande générale, voici la nouvelle version avec les led implantées sur la sortie régulée .

dbrion06:
Pour les problèmes de masse, je protègerais les entrées du/des régulateurs par une diode 1N4004 -chute de tension en passant de 0.7 à 1V- ou 1N3189 -chute de tension 0.4 à 0.5V-. Comme ça, quelle que soit la convention de l'adaptateur secteur (certains permettent de retourner la prise, permutant la polarité de la "masse"....) le circuit sera protégé.

Pourquoi pas ? C'est vrai que même avec seulement une alimentation de 8V, le système est viable, mais tout juste car il faut que le Vin soit supérieur de 3V au Vout du LM317. Ceci étant, la très grande majorité des adaptateurs DC ont le + sur la borne centrale et le moins sur l'extérieur. Et au cas où la carte devrait être utilisée dans un environnement plus "sauvage", ce sera une bonne précaution. Mais alors on pourrait imaginer également faire une sortie régulée 9V et utiliser un adaptateur DC de 12V. Peut être alors y aurait-il un souci de surchauffe des sorties 3.3V et 5V. C'est à tester.

dbrion06:
Pour parachever le tout, je mettrais un fusible en entrée (les plaques doubles face à trous métallisés ont très bien pour souder, mais aussi pour recevoir toutes les sources de court circuits possibles) ...

Bonne idée, mais quelle puissance mettre ? Je limite au max de l'alimentation ou au max des consommations prévisibles ?

JLuc:
Il y a des régulateurs LM317 déjà réglé en interne en 3.3v donc ça simplifierait pas mal le montage.

Intéressant. Je vais fouiller un peu pour voir ce qui existe...

68tjs:
Aucun composant s'appelle un LDO, c'est un abus de langage.
On parle de régulateur LDO.
LDO = Low Drop Output.

Explication:
Dans un régulateur entre l'entrée et la sortie on trouve un transistor.

• Le collecteur est relié à l'entrée
• L'émetteur est relié à la sortie.
  La régulation s'obtient en faisant varier la tension entre le collecteur et l'émetteur.

Pour que l'effet transistor existe il ne faut pas que la tension de collecteur soit égale à celle de l'émetteur --> cette tension Collecteur/ émetteur c'est le Drop Out.

Pour fonctionner certains régulateurs, généralement les anciens modèles, ont besoin d'au minimum 1,5V à 2V entre l'entrée et la sortie, alors qu'avec les nouveaux modèles de transistors les régulateurs dit "LDO" se contentent de beaucoup moins.

dbrion06:
C'est un composant qui s'accomode très bien d'une faible chute de tension (Low DropOut Low-dropout regulator - Wikipedia) entre son entrée et sa sortie, d'où la possibilité de l'alimenter par des piles/batteries. LD1117 / LM1117 - 3.3V LDO Voltage regulator 1.3A TO220 en est une version 1.3 A (avez vous vraiment besoin de beaucoup d'ampères avec des microcontrôleurs modernes?)

Merci pour les explications sur les régulateurs LDO. Je me pencherai la dessus quand j'aurai un peu de temps et surtout un peu plus de connaissances. Là, ça me dépasse un peu. Mais ça a l'air intéressant pour faire une alimentation qui économise l'énergie.
En ce qui concerne le besoin d'ampères, le 9V est destiné à alimenter l'Arduino (donc peu de puissance, 500mA max), le 5V (et le 3.3V) à alimenter l’entrée de puissance des composants des montages (led, afficheurs, optocoupleurs, commandes de transistors et autres capteurs de température, pression, inclinaison... donc de l'ordre de 1 à 2A max.
Pour une vraie entrée de puissance, genre alimentation de moteurs, il faut bien entendu un autre type d'alimentation.
L'idée avec cette petite carte est juste de ne pas se poser trop de questions : brancher l'Arduino, alimenter les composants et s'amuser.

Et un grand merci à tous pour le temps que vous avez pris à me conseiller. Ça fait vraiment plaisir.

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Mais ça a l'air intéressant pour faire une alimentation qui économise l'énergie.

Pas tellement l'énergie: c'est interessant pour tirer le plus possible d'une batterie ou mise en cascade, pour avoir du 3v3, avec du 5v (c'est, de mémoire, ce qu'il y a dans l'arduino...)
Pour être sûr d'économiser l'énergie, autant se tourner vers une alim à découpage qui présente les avntages suivants:

• elle ne chauffe pas : pas besoin de prévoir un radiateur, de se soucier de son éventulle isolation électrique (mais pas thermique!).
• elle est compliquée à faire pour un particulier, et donc fournie sur des plaques toutes faites: l'effort intellectuel et physique consiste donc à dégainer une carte bleue et ces alims à découpage sont souvent moins chères que des alims à composants classiques (le LM317 et les 78xx existent depuis 40 ans)

Sur le jack le - est toujours à l'intérieur et le + à l'extérieur à l'inverse de la majorité des alimentations.

dbrion06:
Bon, dans certains régulateurs ditS LDO, il n'y a pas de transistor à jonction, mais un FET de puissance.

Et alors qu'est-ce cela change ?
Il suffit de remplacer émetteur par source et collecteur par drain le principe est le même pour que l'effet transistor puisse se manifester il faut une tension minimum.
C'est le principe qu'il faut comprendre (ou pour certain essayer de comprendre).

dbrion06:
BTW:

C'est un forum francophone ICI.

dbrion06:
signaler des abus de langages (du type "frigidaire" au lieu de réfrigérateur ) est mignon... surtout dans un texte rempli de fautes de grammaire que la charité m'empêche de relever dans leur peu savoureuse intégralié.

Monsieur est trop bon.
Je constate que les mouches ont changé de cheval.
A qui le tour ?

vince2corte:
Merci pour les explications sur les régulateurs LDO. Je me pencherai la dessus quand j'aurai un peu de temps et surtout un peu plus de connaissances. Là, ça me dépasse un peu. Mais ça a l'air intéressant pour faire une alimentation qui économise l'énergie.

L'énergie c'est la tension multipliée par le courant multiplié par le temps. W = UIt
Parlons puissance qui ne fait pas intervenir le temps : P = U*I.
Il existe deux procédés pour obtenir une tension constante : la régulation et la conversion.
Historiquement la régulation est la plus répandue,

Le caractère LDO d'un régulateur permet juste d'utiliser une source de tension de plus faible valeur en volts.
Pour économiser il faut utiliser un convertisseur de tension.

La régulation "brûle" l’excès de tension.
Exemple :

• source d'alimentation 9V
• Tension désirée 5V
• Courant circulant dans la charge = 1A

La répartition des puissances sera la suivante :

• Puissance fournie par la source : Ps = 9V*1A = 9W
• Puissance fournie à la charge Pc = 5V*1A = 5W
• Puissance dissipée dans le régulateur Pr = (9V - 5V)* 1A = 4W qui sera dissipée sous forme de chaleur.

La conversion "convertie" c'est à dire qu'elle travaille à puissance constante (au rendements près).
La conversion fonctionne en "hachant" le courant (j'ai bien écrit courant et pas tension). Pour obtenir un signal propre il faut hacher à des fréquences élevées ce qui est possible maintenant mais qui ne l'était pas il y a quelques dizaines d'années. D'où la mauvaise réputation qui est restée longtemps accrochée (à tord) aux convertisseurs de tension.

Exemple avec les valeurs précédentes: Tension de sortie = 5V, courant dans la charge = 1A.
On part de la charge Pc = 5V*1A = 5W
Donc comme on fonctionne à puissance constante la puissance fournie par la source sera aussi égale à 5W.
Comme la tension de la source est de 9V son courant ne sera plus 1A mais I = P/U = 5W / 9V = 0,55 A

Il existe des convertisseur abaisseurs (Step Down), élévateurs (Step Up) et mixtes (Step Up / Down).
Remarque : si la source n'avait été que de 2,5V, comme un convertisseur travaille à puissance constante, le courant fourni par la source aurait été de 2A.

Le convertisseur abaisseur permet de prolonger la charge d'une batterie puisqu'il permet d'y soutirer moins de courant qu'un régulateur.

Il existe des convertisseurs intégrés qui ne demandent que quelques composants externes mais ils sont de faible puissance, généralement on achète un module convertisseur qui comprend le circuit intégré et les composants annexes dont l'inductance (bobinage) nécessaire à son fonctionnement.

"D'où la mauvaise réputation qui est restée longtemps accrochée (à tord) aux convertisseurs de tension."
(à tord) .. est à se tordre.
Maintenant,
A) une carte complète, fournissant 4 A sous 5v (règlable par resistance ajustable) est à 6E$ (les connections sont faites par bornier vissable, dispensant de soudure). source DC Step-Down ADJ Module, 2.5-4A, MP2307. La sortie est aussi une prise USB pour utiliser la partie "alimentation' des cordons.

B) Pour avoir 5v et 1A, "faits maison" il faut acheter:

• un LM7805 (je sais qu'on peut en trouver d'occasion, mais marchent -ils?): il est un peu moins cher et un peu moins bien -bruit, courant de fuite - qu'un 317. Je le mets à 1E

• 2 condensateurs de découplage non polarisés à 0.1E$ (Voir Spannungsregler – Wikipedia pour un schéma de regulateur complètement découplé; en pratique, on se contente de la version simplifiée....)

• un radiateur pour dissiper (9v -5v) *1 A== 4W Je le mets à 1E$, avec le matériel d'isolation.

• une belle plaque imitant les broadbeards Solderable Mini Breadboard PCB (protoboard) à ca 2E$ ou une plaque à trous métallisés à 3E$ 6x8 Protoboard (2.54mm spacing)
  JE n'ai pas chiffré la connectique, qui doit se rajouter

Cela vous fait une différence de 1 ou 2 euros (j'ai veillé à avoir le même fournisseur et ai du faire des estimations ) pour pouvoir fournir 2 à 4 fois plus de courant (et, en cherchant bien chez les uns et les autres, on peut trouver plus performant ou -incl- moins cher...)
Et ce, sans aucun effort de soudure.
A noter que, si on veut du 3.3v en sus du 5v, on peut très bien mettre en cascade avec la sortie 5v un regulateur 3.3.
On a alors interet à choisir un régulateur à faible chute de tension... ou à profiter du fait que beaucoup de petites cartes ont leur propre régulateur 3.3v...., soudé et découplé pour vous.