schéma régul^limiteur de tension

Mon Nov 28, 2011 1:04 am   

Bonjour !

cela fait un bail que je ne traine plus dans le coin
mais là, je suis tombé sur un schéma en griffonnant
et j'aimerais votre avis...

En gros j'aime pas la tension de déchet des régulateurs
genre LM7824 et j'ai cherché à faire un truc moins bourrin
sans trop chercher la précision, je veux juste ne pas
gâcher 2V quand la tension baisse.

http://ygdes.com/~whygee/Vlim.jpg

On a 1 N-FET, typiquement en TO220, comme élément passant
(résistance variable commandée en tension). La grille
est amenée normalement au V+ par une chtite résistance.

Quand la tension augmente, la Zener devient passante, ce
qui fait du courant dans la base du PNP. Ce dernier fait donc passer
du courant dans son collecteur, qui va "allumer" le NPN,
qui fait baisser la tension sur la grille.
Normalement ça fonctionne en régime linéaire.

après numérisation je me suis aperçu qu'il était
envisageable de virer 2 résistances de base des bipolaires.

J'ai relativement confiance dans ce circuit car
il est plus ou moins dérivé d'un circuit limiteur
de courant que je connais bien. L'adaptation
à la limitation de tension par contre requiert
un PNP supplémentaire mais on n'a plus la résistance 1 Ohm
en série avec le MOSFET.

Quand même je me pose des questions...
Peut-être quelqu'un connaît-il les réponses ?

* est-ce que quelqu'un a déjà vu ce schéma ?

* est-il relativement stable sur charge résistive ?

* est-ce que le fort gain (beta PNP*NPN) ne
va pas sur-réagir ?

comme j'ai dit, je n'ai pas besoin d'une précision énorme,
je veux juste éviter qu'il se mette à osciller (comme le limiteur
de courant dans certaines conditions).


yann
--
http://ygdes.com / http://yasep.org

Mon Nov 28, 2011 7:30 am   

"whygee" <yg_at_yg.yg> a écrit dans le message de news:
jauj20$clf$1_at_speranza.aioe.org...
Bonjour !

cela fait un bail que je ne traine plus dans le coin
mais là, je suis tombé sur un schéma en griffonnant
et j'aimerais votre avis...

En gros j'aime pas la tension de déchet des régulateurs
genre LM7824 et j'ai cherché à faire un truc moins bourrin
sans trop chercher la précision, je veux juste ne pas
gâcher 2V quand la tension baisse.

http://ygdes.com/~whygee/Vlim.jpg

On a 1 N-FET, typiquement en TO220, comme élément passant
(résistance variable commandée en tension). La grille
est amenée normalement au V+ par une chtite résistance.

Quand la tension augmente, la Zener devient passante, ce
qui fait du courant dans la base du PNP. Ce dernier fait donc passer
du courant dans son collecteur, qui va "allumer" le NPN,
qui fait baisser la tension sur la grille.
Normalement ça fonctionne en régime linéaire.

après numérisation je me suis aperçu qu'il était
envisageable de virer 2 résistances de base des bipolaires.

J'ai relativement confiance dans ce circuit car
il est plus ou moins dérivé d'un circuit limiteur
de courant que je connais bien. L'adaptation
à la limitation de tension par contre requiert
un PNP supplémentaire mais on n'a plus la résistance 1 Ohm
en série avec le MOSFET.

Quand même je me pose des questions...
Peut-être quelqu'un connaît-il les réponses ?

* est-ce que quelqu'un a déjà vu ce schéma ?

* est-il relativement stable sur charge résistive ?

* est-ce que le fort gain (beta PNP*NPN) ne
va pas sur-réagir ?

comme j'ai dit, je n'ai pas besoin d'une précision énorme,
je veux juste éviter qu'il se mette à osciller (comme le limiteur
de courant dans certaines conditions).


yann
--
http://ygdes.com / http://yasep.org

==================
A mon avis les deux Transistors vont claquer.
--
villenoel

Mon Nov 28, 2011 8:04 am   

Le 28/11/11 01:04, whygee a écrit :


H

Mon Nov 28, 2011 8:05 am   

Bonjour,

villenoel wrote:

pourquoi ? comment ? quand ?

je n'arrive pas à imaginer de cas où
le circuit sortirait du domaine linéaire
ou se mettrait à osciller. J'évite
même de mettre des capas autre part qu'en
entrée et en sortie pour éviter de
déstabiliser l'ensemble.

Je ne suis pas un praticant de Spice
(je pratique déjà tellement de choses)
donc je crois qu'il me reste plus qu'à
faire la manip... quand j'aurai le temps.

Entretemps si ce montage évoque quelque
chose à quelqu'un, je serai ravi
d'en savoir plus !

Bonne semaine à tous,


--
http://ygdes.com / http://yasep.org

Mon Nov 28, 2011 8:43 am   

"whygee" :

http://ygdes.com/~whygee/Vlim.jpg

Les deux jonctions base/émetteur du PNP
et du NPN me semblent en grand danger ...

Pourquoi pas plus simple avec juste 2 transistors
( et masse commune pour l'alim )
http://cjoint.com/data3/3KCiHGZEr5y_c.jpg

Tue Nov 29, 2011 8:33 am   

Bonjour :-)

Jean-Christophe wrote:

dans quel cas ?
je ne m'attends pas à ce que la charge génère des
tensions non plus...

je peux toujours mettre une résistance ou deux
mais elles restent inutiles tant que la régulation
fonctionne.


je connaissais la version avec 1 ou 2 transistors NPN
mais la chute de 1,3V minimale m'arrangeait pas.

par contre va falloir que je trouve des PNP costauds :-/
(qqs W à dissiper max) je voulais faire avec ce que
j'avais sous la main et des petits bipolaires, j'ai,
et des gros MOSFET aussi...

De plus le défaut du montage "tout bipolaire" c'est tout le courant
de base du PNP qui se retrouve dans R2. donc R2 se
retrouve avec Iout/beta, ce qui est pas génial
(j'aurai environ 10mA). au moins avec le montage
à MOSFET c'est constant et faible
Pour réduire la puissance dissipée, il faut
réduire la tension de base de Q1, qui va dissiper
ce que R2 ne dissipe pas. Et 20~25V sous 10mA
ça fait déjà 1/4W au total.

Pour finir j'ai l'impression que la tension de sortie
est dépendante du courant, ce qui ne convient pas...
R2 se retrouve avec le courant de base de Q1, Q2,
et aussi celui de R1 dont la valeur semble influencer
la tension de sortie. on peut mettre un potar mais
j'ai peur pour la puissance à dissiper aussi.

Désolé de critiquer, mais bon, au moins ça avance
yg
--
http://ygdes.com / http://yasep.org

Tue Nov 29, 2011 9:28 am   

"whygee"


Ce sont les bases non protégées qui me gènent,
la mise sous tension me semble un peu délicate.
( juste une intuit au 1er coup d'oeil )


Le ballast Q2 peut être fait de plusieurs PNP en //
(avec chacun sa résistance d'émetteur) mais autant faire
un pseudo-darlington avec un petit PNP et un gros NPN
Ou alors renverser toutes les polarités (Q1=PNP et Q2=NPN)
et la régul se fera alors sur la ligne négative de l'alim ...


Oui ce serait plus moderne avec Q2 en MosFet.


Ah mais tu avais parlé de linéraire ...
Et pourquoi ce problème de conso :
est-ce que c'est alimenté par batterie ?


Dépendante de quel courant ? Le montage régule V(out) :
que le courant augmente ou diminue, la tension de sortie
est maintenue à la valeur déterminée par D2, R1, R2.


Désolé je n'arrive pas à comprendre ce commentaire.
La zener D2 donne la réf de tension et R1/R2 prélèvent
une fraction de la tension de sortie : on régule V(out)
en fonction de la différence entre ces deux tensions.

Q1 et Q2 agissent comme un AOP dont
l'entrée (+) est la base de Q1 sur la réf de tension D2,
l'entrée (-) est l'émetteur de Q1 entre R1 et R2,
la sortie est le collecteur de Q2 vers V(out)
V(out) = [ V(D2) - 0.6 ] * [ (R1+R2) / R2 ]

Les courants dans les résistances sont bien nécéssaires pour la régul.
Et tu sais que si tu diminues *trop* la tension V(ce) du ballast Q1,
alors le montage ne pourra plus du tout réguler ...


Au contraire : critique constructive, c'est le but.

Tue Nov 29, 2011 9:40 am   

"Jean-Christophe"


Correction => « la tension V(ce) du ballast Q2 »

> alors le montage ne pourra plus du tout réguler

Wed Nov 30, 2011 2:00 am   

Bonsoir,

je suis content de voir que cette discussion avance un peu :-)

Jean-Christophe wrote:

bon, je rajoute des résistances....

pour le NPN du bas je peux mettre 20K pour limiter à 1mA
sur la base.

par contre le PNP du haut, lui, c'est plus délicat.
si on met une résistance en série avec la zener,
alors ça augmente la tension et ça dérégule le biniou.
mon idée est de mettre deux résistances identiques,
pour faciliter les calculs, entre base et +,
et entre base et Zener, comme ça la tension de régulation
sera Vz + 2xVbe et là je peux mettre 1K seulement (la tension
sera de seulement 0,7V donc 0,7mA max)

Je n'arrive pas à la retrouver, mais Benoit-Pierre Demaine
avait fait une page sur ses expériences avec des MOSFETs
(suite à des échanges qu'on avait eu) et dans le montage
de limitation de courant en question, il n'y a pas de résistance
sur la base du NPN low-side qui descend la tension de grille
du gros MOSFET. J'adore ce montage mais là je ne peux pas
travailler en courant, je dois fournir une tension
(à peu près) stable.


et gain supérieur à un bipolaire plus gros... y'a de l'idée...




un fil électrique c'est ancien, le wifi c'est moderne,
mais je préfère encore les fils :-D


et d'autres moins regardants...


je suis comme ça. Et pourquoi pas une application
sur batterie un jour, je verrai cela.


si le courant de sortie est, disons 1A, alors avec un beta de 50,
on aura 20mA en plus qui vont circuler dans R2,
ce qui change la tension au milieu du pont diviseur.
Q1 va réagir au changement de tension,
la tension de sortie est donc dépendante du courant consommé par la charge.




dans l'émetteur de Q1, donc Q2 coupé...


sans tenir compte du courant de base non négligeable
avec un PNP de puissance.


cependant la formule précédente est incomplète et ne tient
pas compte du courant de base du transistor de puissance...


c'est une sorte d'impédance et c'est justement
intéressant pour faire des alimentations de LEDs qui évitent
la résistance discrète. Faudra que j'examine ça...
ou mieux : mesurer :-)

Yann

--
http://ygdes.com / http://yasep.org

Wed Nov 30, 2011 11:13 am   

"whygee"


| sur la base.
| par contre le PNP du haut, lui, c'est plus délicat.
| si on met une résistance en série avec la zener,
| alors ça augmente la tension et ça dérégule le biniou.
| mon idée est de mettre deux résistances identiques,
| pour faciliter les calculs, entre base et +,
| et entre base et Zener, comme ça la tension de régulation
| sera Vz + 2xVbe et là je peux mettre 1K seulement (la tension
| sera de seulement 0,7V donc 0,7mA max)

Je vois bien le circuit de contre-réaction, mais le truc qui me
chiffonne est de brancher des transistors à jonction sans autre
protection que celle de la résistance interne de l'alim en amont.
Cela dit, ca marche peut-être tel quel ... tu l'as essayé ?


| si le courant de sortie est, disons 1A, alors avec un beta de 50,
| on aura 20mA en plus qui vont circuler dans R2,
| ce qui change la tension au milieu du pont diviseur.
| Q1 va réagir au changement de tension, la tension de
| sortie est donc dépendante du courant consommé par la charge.

C'est normal que I(R2) varie quand le courant de sortie varie,
sinon il n'y aurait pas du tout de régulation ...

quand le courant consommé par la charge augmente :
V(out) diminue,
V(R2) diminue,
Vbe(Q1) augmente,
Ic(Q1) augmente,
Ic(Q2) augmente,
V(out) augmente
pour compenser la diminution initiale,
de telle facon que V(out) reste *constant*.


| dans l'émetteur de Q1, donc Q2 coupé...

Mais si le courant d'émetteur de Q1 était nul,
le courant de base de Q2 serait nul,
donc la tension de sortie V(out) serait nulle
et le montage ne fonctionnerait pas du tout.


| sans tenir compte du courant de base non négligeable
| avec un PNP de puissance.

Les courants Ib(Q2) et Ie(Q1) et I(R2) sont bien déja
pris en compte dans le principe de régulation de ce circuit.
Je ne vois pas pourquoi tu veux absolument les *annuler*,
si tu fais ca plus rien ne marche, tout est hors-tension.


| cependant la formule précédente est incomplète et ne tient
| pas compte du courant de base du transistor de puissance...

Mais si puisqu'on le retrouve dans la tension aux bornes de R2 :
Ib(Q2) se retrouve dans Ie(Q1) donc dans I(R2) donc dans V(R2)
et la contre-réaction assure que V(R2) = Vz - 0.6 d'où la régulation.

Comme avec un montage à AOP avec :
Vs = Ve * [ (R1+R2) / R2 ]
cette formule n'exprime pas les courants des transistors
internes à l'AOP, et pourtant elle est bien valable.

Thu Dec 01, 2011 7:23 am   

"whygee" <yg_at_yg.yg> a écrit dans le message de news:
javbod$tlp$1_at_speranza.aioe.org...
Bonjour,

villenoel wrote:

pourquoi ? comment ? quand ?

je n'arrive pas à imaginer de cas où
le circuit sortirait du domaine linéaire
ou se mettrait à osciller. J'évite
même de mettre des capas autre part qu'en
entrée et en sortie pour éviter de
déstabiliser l'ensemble.

yann


http://ygdes.com / http://yasep.org

==========
Parce que les bases ne peuvent pas être au même potentiel que l'émetteur.
D'autre part une zener régule dans une plage de courant déterminée ; il est
donc nécessaire de garder une résistance en série pour limiter le courant
dans la diode.
--
villenoel

Thu Dec 01, 2011 10:38 am   

villenoel wrote:

merci :-)

et aussi merci à Jean-Christophe pour avoir pris le temps de répondre
en détails, il faut vraiment que j'examine encore plus son circuit :-)

yann
--
http://ygdes.com / http://yasep.org

Thu Dec 01, 2011 1:36 pm   

"whygee"


| merci
| et aussi merci à Jean-Christophe pour avoir pris le temps de répondre
| en détails, il faut vraiment que j'examine encore plus son circuit :-)

A vrai dire il est assez classique ...
Possible aussi de l'adapter pour utiliser
un MOS pour ballast ( à confirmer, hein )
http://cjoint.com/data/0LbnB2QCQny_YG3.jpg

Fri Dec 02, 2011 2:31 pm   

Jean-Christophe wrote:

oui oui je vais devoir expérimenter avec tout ça !

merci,
yg
--
http://ygdes.com / http://yasep.org

Fri Dec 02, 2011 3:28 pm   

rebonjour,

je me penche un peu plus sur le schéma et ...

Jean-Christophe wrote:

oui mais non, j'avais pas vu l'inversion de polarité...
c'est un NMOS et pas un P et il faut bien qqs
volts de drop pour qu'il commence à passer
(alors qu'en bipolaire on se contente d'env. 0,7V)

pour utiliser un PMOS et donc éviter la chute
de tension dans le FET, j'ai dû prendre un bipolaire
complémentaire pour aussi inverser le sens
de la réaction... en fait on revient quasiment
à mon schéma (2 bipolaires et un FET)
si on veut adapter le montage pour enlever la chute...

ensuite effectivement on peut encore affiner la
topologie mais j'aime bien l'idée de mon montage
où il commence à consommer du courant qu'autour
de la zone de régulation (le courant de fonctionnement
est quasi nul en régime dropout)

oui je sais j'adore me prendre la tête mais parfois ça paie
par exemple ça donne ce régulateur thermique économique :
http://ygdes.com/colonne/sch%e9ma_regulateur.gif
(encore pour des LEDs et à tension d'entrée fixe)

bonne journée,
yg
--
http://ygdes.com / http://yasep.org