Régulateurs de tension linéaires fonctionnement, caractéristiques et principaux modèles
Les régulateurs de tension linéaires monolithiques, ou intégrés, permettent de construire une alimentation stable avec un petit nombre de pièces, ce qui permet de gagner du temps et de l'espace. En outre, de nombreux dispositifs modernes disponibles sur le marché intègrent des fonctions de pointe telles que la protection contre les courts-circuits, les surtensions et les surintensités. Depuis leur première utilisation,.
les régulateurs linéaires ont dominé l'industrie de l'alimentation électrique, du moins jusqu'à l'apparition de la technologie de commutation. Ils continuent d'être utilisés dans de nombreuses applications, en particulier celles à faible consommation, en raison de leur simplicité. Le rendement est la principale contrainte des régulateurs linéaires, car plus il est faible, plus la disparité entre les tensions d'entrée et de sortie est importante.
Rendement des régulateurs de tension linéaires
La figure montre l'évolution du rendement en fonction du rapport Vs/Ve Lorsque ce rapport tend vers 1, les meilleurs résultats sont obtenus.
À l'inverse, lorsque les tensions d'entrée et de sortie diffèrent fortement, une plus grande quantité d'énergie est dissipée sous forme de chaleur. Il est donc indispensable de prévoir une solution de gestion thermique adaptée.
La tension de retombée (Dropout Voltage)
La tension de retombée (Dropout Voltage) correspond à la différence minimale entre la tension d'entrée et la tension de sortie nécessaire au bon fonctionnement du régulateur.
Par exemple, pour un régulateur délivrant une tension de sortie de 5 V avec une tension de chute de 1,5 V, la tension d'entrée ne devra jamais être inférieure à 6,5 V.
Les sections suivantes présentent les principaux régulateurs linéaires disponibles sur le marché ainsi que leurs caractéristiques.
Les principaux régulateurs de tension linéaires
Séries 78xx et 79xx
Les séries 78xx (tensions positives) et 79xx (tensions négatives) figurent parmi les régulateurs linéaires monolithiques les plus anciens et les plus utilisés.
Caractéristiques principales
- Tension d'entrée jusqu'à 40 V.
- Large choix de tensions de sortie.
- Courant de sortie pouvant atteindre 1 A.
- Boîtiers plastiques ou métalliques selon les modèles.
- Protection thermique intégrée.
- Protection contre les courts-circuits.
Application typique
En utilisant un transformateur à prise centrale, les régulateurs 78xx et 79xx peuvent être associés afin de réaliser une alimentation symétrique, par exemple +12 V / -12 V.
LM1117
Le LM1117 est souvent préféré au célèbre LM317 grâce à sa tension de chute plus faible (1,2 V pour un courant maximal de 800 mA).
Il est particulièrement adapté à la génération d'une tension de 3,3 V, largement utilisée dans les systèmes embarqués et les microcontrôleurs modernes.
Versions disponibles
Le LM1117 est disponible :
- en tension fixe : 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V et 5 V ;
- en version réglable grâce à deux résistances externes.
Fonctions intégrées
Le LM1117 intègre :
- une limitation de courant ;
- une protection thermique ;
- une diode Zener interne garantissant une précision de sortie de ±1 %.
Recommandation d'utilisation
Bien que cela ne soit pas indispensable, il est recommandé d'ajouter un condensateur au tantale d'au moins 10 µF en sortie afin d'améliorer la stabilité et la réponse transitoire.
Le LM1117 peut également être utilisé pour générer une tension de sortie négative.
LT3080
Le LT3080 est un régulateur linéaire à faible chute (LDO) offrant une très faible tension de retombée.
Caractéristiques principales
- Tension de retombée jusqu'à 350 mV.
- Tension de sortie réglable de 1,2 V à 36 V.
- Courant maximal de 1,1 A.
- Précision pouvant atteindre 1 %.
Avantage principal
L'une des principales caractéristiques du LT3080 est qu'il peut être monté en parallèle avec d'autres régulateurs identiques afin :
- d'augmenter le courant de sortie disponible ;
- d'améliorer la dissipation thermique ;
- de répartir la charge entre plusieurs composants.
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