Régulateur step down

Je voudrais utiliser un régulateur comme celui-ci :

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pour transformer une tension d'entrée quelconque (5V, 12V, 16V...) en 5V. Le 5V servira à alimenter un arduino (udiono) et un ruban de 60 leds WS2812.

J'ai le régulateur de la photo et il se règle avec le potentiomètre à vis : est-ce que ce réglage sert à choisir la tension de sortie (quelle que soit la tension d'entrée) ou bien à choisir une atténuation (me donnant une tension de sortie dépendant de la tension d'entrée) ? Je préférerais la première solution...

Je compte mettre l'ensemble de mon circuit sur un PCB 50 x 70 mm (avec d'autre composants : HC06, DS3231, uduino, connecteurs). Pour gagner de la place, je pourrais recréer ce circuit : pouvez-vous me conseiller un schéma simple avec une liste de composants -- donc pour faire un circuit qui transforme un Vin quelconque issu d'un chargeur par exemple, pas du 220V ! -- en Vout = 5V) ? Merci

Bonjour,

Compte-tenu de l'allure des composants visibles sur la photo; on dirait un régulateur linéaire basé sur un circuit intégré associé à quelques résistances. (Par exemple un LM318 ou voisin)

Dans ce cas le réglage doit certainement piloter un diviseur de tension permettant de définir la tension de sortie.

Il faudrait essayer de trouver le n° du CI.

Maintenant, pour un régulateur linéaire, la tension max acceptable en entrée dépendra de son type (voir datasheet) On peut espérer aller jusqu’a 20V sans difficultés ...... sauf que ...

Sauf qu'il ne faut pas dépasser la puissance limite définie par le petit refroidisseur associé au CI; donc plus la tension d'entrée sera élevée, plus l'intensité possible en sortie sera faible.

Serge .D

Damned ! Ce n'est pas ce que j'espérais (ou j'ai mal compris).

Donc soit j'impose l'utilisation d'un chargeur 5V et je n'ai plus besoin du régulateur, soit j'utilise un chargeur 12V et je mets le régulateur réglé pour sortir du 5V. Mais je n'ai pas le loisir de laisser le choix du chargeur...

Pourtant l'Arduino le fait sur la broche Vin, non ? Elle accepte une tension entre 7 et 12V (pour un nano) et doit fournir la tension d'alimentation nécessaire au processeur (3.3 ou 5V ?)

lesept: Damned ! Ce n'est pas ce que j'espérais (ou j'ai mal compris).

Donc soit j'impose l'utilisation d'un chargeur 5V et je n'ai plus besoin du régulateur, soit j'utilise un chargeur 12V et je mets le régulateur réglé pour sortir du 5V. Mais je n'ai pas le loisir de laisser le choix du chargeur...

Pourtant l'Arduino le fait sur la broche Vin, non ? Elle accepte une tension entre 7 et 12V (pour un nano) et doit fournir la tension d'alimentation nécessaire au processeur (3.3 ou 5V ?)

Pas du tout, la tension de sortie est déterminée par les résistances R1 et P (donc réglable par P) Mais elle est indépendante de la tension d'entrée (à condition que la tension d'entrée soit suffisante)

Par exemple sensiblement 1,25*(R1+P)/R1. 1,25V étant une tension de référence interne au CI

Serge .D

Pour distinguer un convertisseur d'un régulateur c'est (assez) simple.

Le convertisseur à une grosse inductance le régulateur n'en a pas.

L'inductance c'est le pavé marqué 470.

470 c'est la valeur de l'inductance en je ne sais plus quelle unité mais l'unité n'est pas importante. Ce qui est important c'est la valeur : plus le convertisseur devra fournir du courant plus la valeur de l'inductance devra être faible.

A contrario utilisé à courant faible c'est le convertisseur qui a la plus forte valeur d'inductance qui sera le mieux optimisé et aura le meilleur rendement.

On voit sur les photos des convertisseurs avec des inductances 470, 330, ou 300. Ils sont tous donnés pour 3A qui en fait est la limite du circuit intégré mais pas la valeur optimale de courant. Si je ne dois utiliser moins de 1A je choisi des modèles 470, le rendement sera un peu meilleur.

Sur le site de Linear Technologie on trouve un logiciel gratuit qui permet de simuler les convertisseurs de la maison. Ce logiciel est très bien fait et permet de comprendre le fonctionnement, je recommande.

PS : il existe des montages qui font élévateur et abaisseur. (step up down) Exemple on entre 5V et en sortie on peut avoir entre 3V et 9V. Ces modules ont deux inductances.

Dans mon cas précis, je voudrais alimenter mon système (décrit plus haut) soit par une alim (donc 5V, 12V) style alim de PC portable, soit par un chargeur USB (donc 5V). Les composants du système doivent être alimentés en 5V, donc je dois générer cette tension, quelle que soit la solution choisie pour alimenter le système global.

J'ai donc prévu deux connecteurs : un jack et un USB. J'aimerais que les pistes venant de ces deux connecteurs se rejoignent à l'entrée du composant qui va générer mon 5V. Est-ce la bonne solution ? (je peux faire un schéma si c'est pas clair)

D'après ce que je comprends, je ne peux pas utiliser le régulateur de la photo car il lui faut une tension d'entrée supérieure à 5V. Est-ce que je dois alors utiliser un convertisseur ? Sinon, quoi ?

Tout va dépendre de la borne inférieure de l'alim externe. Si c'est vraiment 5V pour une utilisation 5V il faudra passer par un convertisseur step up down donc à deux inductances.

Si tu peux limiter la borne inférieure à 7V il sera possible d'utiliser soit un régulateur soit un convertisseur step down.

Le convertisseur fonctionne à puissance constante : si la charge consomme 1 A sous 5V soit 5W et si l'alim vaut 10V le courant prélevé sur l'alim 10V ne sera que de 5W/10V = 0,5 A. si l'alim vaut 2,5 V le courant prélevé sur l'alim 2,5 V sera de 2 A.

Le régulateur doit toujours recevoir en entrée une tension supérieure à la sortie, il dissipe "l'exédent" de tension sous forme de chaleur. Alim 10V toujours charge 5W sous 5V. Le courant qui entre dans le régulateur est égal à celui qui en sort ce qui fait que le régulateur dissipera 5W sous forme de chaleur.

Voila pour l'explication du meilleur rendement des convertisseurs.

Pour la commutation entre les sources d'alimentation tu peux regarder le schéma d'alimentation de la carte UNO. C'est un très vieux schéma qui a été repris par arduino, schéma qui a fait ses preuves. J'ai "éclaircis" sa présentation que j'ai publié plusieurs fois sur le forum, je vais faire des fouilles archéologiques dans mon DD et je le re-publie.

Oui, j'ai juste besoin de faire du 5V dans mon circuit. Je peux donc prendre un convertisseur step up down comme celui-ci ?

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Pourquoi faut-il faire de la commutation ? Je ne peux pas bancher les deux en // sur l'entrée du convertisseur ?

Non parce que le courant circule du potentiel le plus positif vers le potentiel moins négatif (voir remarque).
Les valeurs en volts des deux sources d’alim seront forcément différentes à quelques pourcents près et l’alim la plus élevée débitera dans l’alim la plus faible.

Au cas où je précise qu'en fait c'est faux : les électrons qui sont chargés négativement vont du moins vers le plus mais quand cette affirmation a été faite on ne connaissait pas encore l’existence des électrons. On continu à le dire par la force de l'habitude, c'est tout. Tout ceux qui connaissent la charge d'un électron savent que c'est faux mais justement comme tous le savent il n'y a pas de confusion possible. Moi on me l'a dit quand j'étais en Terminale Mathématiques élémentaires (actuellement S), pour ceux qui sont en terminale actuellement j'ai quelques doutes qu'on leur signale ce fait. Quant aux autres ils ne se posent même pas la question. Donc tout va bien.

Schéma de l’alim de la carte UNO en pj.

Alim_uno.pdf (35.3 KB)

Salut lesept, Sur quoi se porte ton choix finalement?

@68tjs : je n'ai pas précisé que je n'aurai jamais les deux alimentations branchées simultanément. Est-ce que ça change ta réponse ?

Kammo : je suis à la foire de Paris, je n'ai pas encore choisi. Je posterai mon schéma à la fin pour validation par les bonnes âmes du forum...

Ah ben oui si tu n'en as qu'une seule simultanément tu traites chaque cas séparément.

Mais on est bien d'accord : il n'y aura jamais de commutation avec les deux connectées ne serait ce qu'un bref instant. C'est bien soit l'un, soit l'autre sinon il faut un aiguillage directionnel.

Oui, soit j'alimente sur le jack soit sur l'USB, promis

J'ai choisi finalement d'acheter un régulateur step up down, comme celui de la réponse #8.

Erreur de vocabulaire : le régulateur régule, le convertisseur converti.

Ce que tu as acheté est un convertisseur : il converti une tension dans une autre tout en conservant la puissance. On a toujours l'équation : U_entrée X I_entrée = U_sortie X I_sortie Le rendement d'un convertisseur est indépendant du rapport entre la tension d'entrée et celle de sortie et ne dépend que de ses pertes internes. Les circuits intégrés pour convertisseur sont équipés d'une régulation de la tension de sortie (variation du rapport cyclique interne au circuit intégré) tout en continuant à travailler en puissance constante.

Le régulateur "limite" la tension à une valeur déterminée et brule tout l'exédent par effet Joule (Chaleur). Le rendement d'un régulateur dépend directement de la quantité de puissance qu'il faudra dissiper, donc il dépend directement du rapport entre les tensions d'entrée et de sortie. On a toujours : I_entrée = I_sortie

A chaque mot son application. Il n'y a que certains vendeurs (qui ne doivent pas y connaitre grand chose) qui parlent de régulateur step down, ce qui est une hérésie.

Erreur de vocabulaire, mais (j'espère) pas d'achat : ce bidule va bien me fournir du 5V quelle que soit la tenson d'entrée (5V ou 12V) ?
Je ne peux pas faire un schéma propre avec le PC que j'ai, je le posterai demain. Mais ça ressemblerait à ça :

Sans titre.png

Je branche d'un côté une alim (soit 12V soit 5V) ou (exclusif) un chargeur USB et le bidule fournit du 5V au reste du système (HC06, RTC, uduino). Toutes les masses sont connectées entre elles.

Sans titre.png

Tu le fais comment le OU exclusif ?

Sur le schéma de la UNO, il y a un transistor Mos qui isole l’accès USB dès qu'une tension 5V est détectée en sortie du régulateur 5V de la carte.

Une autre solution est celle de la carte nano avec une diode shottky en série avec le 5V provenant de l'USB. L'inconvénient de cette solution est la chute de tension d'environ 0,4 V dans la diode (c'est une shottky) sur le chemin alim USB et donc dans le cas de mesure analogique on ne peut pas utiliser la référence au Vcc car dans les deux cas le Vcc ne sera vraiment pas le même.

Cette solution n'est de toute façon pas satisfaisante car dans le cas ou un circuit satellite est alimenté avec Vcc = 5V +5% = 5,25V ce qui est parfaitement autorisé et si l'USB fait 5V - 5% =4,75 V ce qui est tout autorisé ,les entrées du micro recevront un signal : 5,25V - (4,75 - 0,4V) = 0,9 V ce qui n'est pas autorisé, la datasheet du micro dit 0,5 V max --> au delà la diode de protection haute de l'entrée se trouve polarisée en direct).

Ça c'est le cas général. Si tu te trouves dans une configuration où les circuits satellites sont alimentés par les mêmes sources que le micro le problème ne se pose plus.

Désolé, je n'aurais pas dû le dire comme ça : le mot 'exclusif' voulait dire que je n'aurai jamais les deux alimentations branchées en même temps.

Voila mon schéma (est-il clair ?) :

Il y aura 3 connecteurs : 2 pour choisir l'alim (USB ou chargeur de PC) et un pour brancher le bandeau de LEDs. 'CONV' est le composant dont j'ai mis la photo plus haut (que j'ai commandé), celui avec les 2 inductances 330.

--> Est-ce correct ?

Il faut que tout cela rentre sur un PCB de 50 x 70 mm, ça sera dur...

J'ai commencé à souder les premiers composants et le Jack, en attendant le reste :

Je remonte en page 1 au cas où quelqu'un peut valider mon schéma...

Même si on est vigilent, une protection rudimentaire sur l'alimentation est nécessaire.

Un jour se sera quelqu'un d'autre qui alimentera à la fois en 5V et 12V ...

Plusieurs solutions: un relais de protection, un mosfet P ...

Autrement ok pour le schéma.