Convertisseur de tension CC de 12v jusqu'à 28v

5/14/2018 Convertisseur de tension CC de 12v jusqu' 28v - slidepdf.com

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AL IMENTAT ION

ELECTRONIQUE magazine - n° 1141

Un convert isseurn convert isseur

de tension CCe tension CCde 12 Ve 12 V à 14/ 28 V14/ 28 V

tage, en commençant justementpar ce composant, appelé IC1

sur le schéma électrique de lafigure 2.

Ce circuit intégré, fabriqué par Unitrode,est un contrôleur PWM(1), utilisé pour réa-

liser des alimentations “off-line” (2) de type

“ fly-back”(3)

.

(1) PWM = pulse-width modulationmodulation par impulsions de largeur variable.

(2) “off-line” = autonome.(3) “ fly-back” = à retour d’impulsion.

En appliquant une résistance entre les broches 4 et 8 (voirR2) ainsi qu’un condensateur entre la broche 4 et la masse(voir C2), son oscillateur interne oscillera à une fréquencebien précise.

Avec les valeurs de R2 et C2 indiquées sur la liste des com-posants, une fréquence à onde carrée d’environ 50 kHz sort

de sa broche 6.

En reliant la porte - ou gate - (G) d’un Mosfet de puissancesur cette sortie, celui-ci deviendra conducteur lorsque l’ondecarrée sera au niveau logique 1 et cessera d’être conduc-teur lorsque l’ onde passera au niveau logique 0.

i l’on vous demandaitcomment réduire unetension continue, vousrépondriez immédiate-ment qu’il est possible

d’utiliser des résistances dechute ou bien des diodes zenerou encore des circuits intégrés

régulateurs.

Si l’on vous demandait comment élever une tension conti-nue de 9 ou 12 volts en une tension atteignant jusqu’à 28volts, la réponse vous semblerait beaucoup moins évidente !

Comme vous êtes nombreux à vouloir savoir, même parsimple curiosité, comment élever une tension continue,nous vous présentons un montage simple mais très inté-ressant. En lisant cet article, vous apprendrez quelle tech-nique utiliser pour réaliser un circuit capable de fournir,en sortie, une tension supérieure à la tension d’alimen-tation.

Schéma électrique

Le secret pour élever une tension se trouve dans le cir-cuit intégré UC3843 (voir schéma synoptique de la figure1). Nous allons vous expliquer comment fonctionne le mon-

De nombreux appareils ne peuvent être utilisés en voiture ou dans le camping-car parce qu’i ls nécessitent une tension d’alimentation de 18, 24 ou 28 voltscontinus, alors que la tension fournie par une batterie est de seulement 12volts. En réalisant ce convertisseur d’alimentation, il devient possible d’éleverune tension continue de 12 volts à des valeurs comprises entre 14 et 28 volts.



Si la tension d’alimen-tation descend de 12 à10 ou 9 volts ou monteà 13 ou 15 volts, on pré-lèvera sur la sortie decet élévateur une ten-sion qui restera toujours

parfaitement stable surla valeur de tension choi-sie.

En effet, le circuit inté-gré UC3843 se chargede maintenir stable latension sur la sortie etmodifie automatique-ment le “duty-cycle” del’onde carrée sortant dela broche 6.

Si le trimmer est réglé

de façon à faire sortirune onde carrée ayantun “duty-cycle” de 50 %,on obtiendra la tensionpositive maximale ensortie. Plus on diminuera ce “duty-cycle” , plus la valeur de la tension desortie diminuera (voir figure 3).

Après avoir réglé, grâce au trimmerR7, la valeur exacte de la tension desortie, par exemple sur 15, 18, 24ou 28 volts, lorsque cette valeur aug-mentera ou diminuera,les broches de contrôle1 et 2 de UC3843s’occuperont deréduire ou d’élargir le“duty-cycle” de façon àramener la tension desortie sur la valeurexacte choisie.

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Avec une fréquence d’entrée de 50 kHz,le Mosfet devient, en l’espace d’uneseconde, 25 000 fois conducteur et25 000 fois non-conducteur.

Sur la sortie drain (D) du Mosfet estreliée une charge inductive (voir Z1),

qui accumule l’énergie quand le Mos-fet devient conducteur et qui la libèrelorsqu’il cesse de l’être.

La tension fournie par cette chargeinductive génère des pointes de sur-tension pouvant aller jusqu’à dépasserles 50 volts.

Ces pointes de surtension très rapides,en passant à travers la diode DS1,chargent le condensateur électrolytiqueC9.

Pour obtenir une valeur de tension nedépassant pas 28 volts mais malgrétout très stable, on applique la tensionprésente aux bornes du condensateurC9, aux broches 1 et 2 de IC1, char-gées de réguler la largeur (duty-cycle)de l’onde carrée appliquée sur la porte(G) du Mosfet.

En tournant le curseur du trimmer R7,on obtiendra en sor tie une tensionminimale de 14 volts et une tensionmaximale de 28 volts , indépendam-ment de la valeur de la tension d’ali-mentation.

Donc, si nous alimentons le circuit avecune tension de 12 volts, nous pourronsobtenir en sortie une tension minimalede 14 volts et une maximale de 28volts, seulement en réglant le trimmerR7.

42

1

2

3

4 5

6

7

8

UC 3843

O S C .

E

BC

E

BC

3

4

8

7

2

1

6

5

Figure 1 : Le secret pour élever une tension est

contenu dans le circuit intégré UC3843 dont voicile sc héma synoptique. Vous pouvez voir, sur ladroite, la disposition de ses broches.

O S C .

E

B

C

E

B

C

DG

S

IC1

MFT1

7

8

4

3 5

6

1

2

SORTIEE

B

C

TR1C1

C2

C3

C4 C5

C6

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7 R8

R9

R10

C7 C8

C9 C10

DS1

Z1

Z2

8 à 15 V

14 à 28 V

+ 5 V

TENSIONDE SORTIE

S1

Figure 2 : Schéma électrique du convert isseur de tension CC. Pour faire varier la tension de sort ie d’un minimum de 14volts à un maximum de 28 volts, il suffira de tourner le curseur du trimmer R7. Toutes les résistances, sauf R4 et R10, sontdes 1/ 4 de watt . Comme la résistance R10 de 0,25 Ω - 2 W est diffici le à t rouver, pour obtenir sa valeur, on relie en parallèlequatre résistances de 1 Ω - 1/ 2 W (voir plan d’implantation en figure 6).

Tension d’alimentation minimale ......... .......... .8 VTension d’alimentation maximale ......... .......16 VTension de sortie minimale.......... .......... ......14 VTension de sortie maximale .......... .......... ....28 VCourant de sortie maximum ....... ......... ..........1 ACourant absorbé au repos .......... .......... ....15 mAFréquence PWM .......... .......... .......... ........50 kHzRendement ................................................80 %

La broche 3 du circuit intégré UC3843et le transistor TR1, évitent que le Mos-fet ne soit endommagé en cas de court-circuit.

En complément de la description duschéma électrique, voici quelques don-nées techniques :



Liste des composantsLX.1427

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Réalisation pratique

La figure 5a donne le plan d’implanta-tion des composants sur le circuitimprimé simple face dont le dessin estdonné en figure 5b.

Pour commencer, nous vousconseillons d’insérer le support pourle circuit intégré IC1.

Après avoir soudé toutes ses brochessur les pistes du circuit imprimé, vouspourrez insérer les quelques résis-tances ainsi que le trimmer R7.

A ce sujet, nous vous rappelons quela résistance R10 doit être de0,25 Ω - 2 watts et, étant donné quecette valeur ne se t rouve pas facile-ment, nous l’avons obtenue en

reliant en paral-lèle 4 résis-tances de 1 Ω -1/ 2 watt.

Après les résis-tances, vouspouvez insérerles 6 condensa-teurs polyesterspuis les 4 élec-trolytiques, enrespectant bien,

pour ces derniers, la polarité +/ – deleurs pattes.

Insérez, à côté du circuit intégré IC1,le transistor TR1, en dirigeant le côtéplat de son corps vers le haut, commemontré sur la figure 5a.

Poursuivez le montage en insérant lesdeux tores Z1 et Z2, et en contrôlantque leurs deux fils en cuivre soient par-faitement propres et correctement éta-més.

Une fois cette opération terminée, vouspourrez insérer la diode DS1 qui,comme vous pouvez le remarquer, ala forme et les dimensions d’un tran-sistor de puissance, à la seule diffé-rence qu’elle n’a que deux pattes. Lecôté métallique de son corps sera

dirigé vers le radiateur du MosfetMTF1.

A présent, vous pouvez insérer le Mos-fet en fixant son corps comme indiquésur le plan d’implantation, c’est-à-diresur un petit radiateur de refroidisse-ment. Il est évident que ses trois pattesdoivent être pliées en L à l’aide d’unepetite pince.

Pour terminer le montage, il vous suf-fit d’ insérer les deux borniers : sur celui

A

B

C

Figure 3 : En tournant le curseur dutrimmer R7, le circuit intégréUC3843 variera le “duty-cycle” del’onde carrée sort ant de sa broche6. Avec un “ duty-cycle” de 50 %(voir A), on obtient en sortie latension maximale de 28 volt s. Avecun “duty-cycle” de 37 %, on obtientenviron 21 volts et avec un “ duty-cycle” de 25 %, on obtient 14 volts.

Figure 4 : Après avoir monté tous les composants sur lecircuit imprimé, vous devrez l’insérer à l’intérieur de sonboîtier plastique. Avant de fixer les quatre douilles, vousdevrez retirer leurs bagues isolantes et les placer du côtéintérieur du boîtier.

R1 = 15 kΩR2 = 10 kΩR3 = 4,7 kΩR4 = 1 Ω - 1/ 2 WR5 = 150 kΩR6 = 8,2 kΩR7 = 10 kΩ trimmerR8 = 100 kΩ

R9 = 82 kΩR10 = 0,25 Ω 2 W (4 x 1 Ω - 1/ 2 W)C1 = 47 nF polyesterC2 = 3,3 nF polyesterC3 = 1 nF polyesterC4 = 470 µF électrolytiqueC5 = 100 nF polyesterC6 = 2,2 nF polyesterC7 = 470 µF électrolytiqueC8 = 100 nF polyesterC9 = 100 µF électrolytiqueC10 = 100 µF électrolytiqueZ1 = Tore VK 27.03Z2 = Tore VK 900

DS1 = Diode BYW29 ou BYW80TR1 = Transistor NPN BC 547MFT1 = Mosfet IRF522 ou IRF520IC1 = Intégré UC3843S1 = Interrupteur



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placé en haut, reliez la tension d’ali-mentation de 9 ou 12 volts, tandis quesur celui placé en bas, prélevez la ten-sion de sor tie, élevée à la valeur choi-sie en réglant le curseur du trimmerR7.

Le boîtier

Pour ce montage nous avons prévu unpetit boîtier plastique, équipé d’uneface avant percée et sérigraphiée.

Vous pourrez l’obtenir séparément carbeaucoup d’entre-vous pourraient aussienvisager un emplacement particulierpour le convertisseur.

Le circuit imprimé doit être fixé à l’in-

térieur de ce boîtier plastique avec 4vis tarauds.

Ensuite, sur la face avant, insérez lesdouilles bananes femelles d’entréepour la tension d’alimentation 12 voltset celles de sortie pour une tensionmaximale de 28 volts.

Lorsque vous fixerez ces douilles surla face avant, n’oubliez pas de retirerd’abord la bague isolante et de la pla-cer du côté intérieur du boîtier.

Une fois le montage terminé et avantde connecter sur sa sortie l’appareilque vous souhaitez alimenter, reliez unmultimètre et tournez le curseur du trim-mer R7 jusqu’à l’obtention de la valeurde tension voulue.

Z2

ENTRÉE

SORTIE

TR1

MFT1DS1

IC1

R1

R5

C6

R2

C1 C5

C3

C2R6

R9

R7

R4

R3 R8

R10C9

C10

C4 C7

Z1C8

S1

Figure 5a : Plan d’implantat ion du montage. On obt ient la valeurde la résistance R10 (0,25 Ω - 2 W) en reliant en parallèle quatrerésistances de 1 Ω - 1/ 2 W.

Figure 5b : Dessin du circuit imprimé simple face à l’échelle 1.

Figure 6 : Sur cette photo, vous pouvez voir comment se présentera votre circuit ,une fois le montage terminé. S’agissant du prototype final, le circuit imprimén’est pas encore sérigraphié.



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Coût de la réalisation

Tous les composants pour réaliser le convertisseur detension LX.1427, y compris le circuit imprimé percé etsérigraphié, tels qu’ils apparaissent sur la figure 5a : env.218 F. Le boîtier et sa face avant percée et sérigraphiée :env. 49 F. Le circuit imprimé seul : env. 28 F. Voir publici-tés dans la revue.

x N. E.

K A

BYW 29

G D S

IRF 520 ou IRF 522

E

B

C

BC 547

Figure 7 : Sur le dessin, les connexions du transistorBC547 sont vues de dessous tandis que celles de la diodeBYW29 et du Mosfet IRF520 (qui peut être remplacé parun IRF522), sont vues de face. Le Mosfet est fixé sur unpetit radiateur de refroidissement (voir figure 6).

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Internet Internet : : http:/ /www http://www .comelec.fr .comelec.fr

MODULES AURELMODULES AUREL

S R C p

u b

0 2 9 9 4 2 5 2 7 3

0 4 / 2 0 0 0

PLA-05W-433

195 F

RF-290A-433

73 F

MAV-VHF-224

170 F

TX-433-SAW

Transmetteur SAW à antenne externe, haute qualitéet basse émission d’harmoniques. Fréquence detravail : 433,92 MHz. Sortie HF : 10 mW / 50Ω et50 mW en antenne sous 12V.Dim. : 12,2 x 38,1 mm.Connexions au pas de 2,54 mm.

PLA-05W-433

Booster UHF 433,92 MHz pouvant délivrer 400 mW.Version SIL à 15 broches en boîtier métalliquepouvant être fixé sur radiateur. Il dispose de deuxentrées, la première pour des signaux inférieurs à1 mW et la seconde pour des signaux de 10 à

20 mW. Modulation : AM, FM ou numérique.

MAV-VHF-224

L’hybride inclut un double modulateur audio/vidéotrès stable, réglé à 224,5 MHz (canal TV H2) tandisque le signal audio est à 5,5 MHz avec une déviation

FM de +/–70 kHz.Connexionsau pas de 2,54 mm.

MCA

Amplificateur classe A pour signaux TV fonctionnantsur le canal 12 VHF (224,5MHz). Il peut fournir unepuissance de 50mW avec un signal d’entrée de 2mW(idéal pour le MAV-VHF-224). Son impédance desortie est de 50Ω et sa consommation est de 100mA

max. sous 12V. Dim: 38,2x 25,5 x 4,2mm.

RF-290A-433

Récepteur 433,92 MHz de type superhétérodyne.Sensibilité d’entrée : –100 dBm (2,24 µV). Bandepassante +/–1 MHz, plage d’accord +/–10 MHz.Sortiesignaux carrés avec Fmax. de 2 kHz. Dim. : 31,8 x16,3 x 4,5 mm. Connexions au pas de 2,54 mm.

TX-433-SAW-BOOST

Transmetteur hybride SAW à 433,92 MHz en mesurede fournir une puissance HF de 400 mW en antennesous 12 V. Modulation AM en mode On/Off, avecdes signaux TTL (0 - 5 V).Dim : 31,8 x 16,3 x 3 mm.Connexions au pas de 2,54 mm.Alimentation : 12V.

TX-433-SAW

122 F

TX-433-SAW-

BOOST : 154 F MCA : 140F

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