Pour une alimentation à découpage dédiée, les régulateurs de tension linéaires sont généralement beaucoup plus efficaces et plus faciles à utiliser que les circuits régulateurs de tension équivalents fabriqués à partir de composants discrets tels qu’une diode zener et une résistance, ou des transistors et même des amplificateurs opérationnels.

Les types de régulateurs de tension linéaires et à sortie fixe les plus populaires sont de loin la série de régulateurs de tension de sortie positive 78… et la série de régulateurs de tension de sortie négative 79…. Ces deux types de régulateurs de tension complémentaires produisent une tension de sortie précise et stable allant d’environ 5 volts jusqu’à environ 24 volts pour une utilisation dans de nombreux circuits électroniques.

Il existe une large gamme de ces régulateurs de tension fixes à trois broches, chacun avec son propre circuit de régulation de tension intégré et de limitation de courant. Cela nous permet de créer une multitude de rails d’alimentation différents et de sorties, qu’elles soient simples ou doubles, adaptées à la plupart des circuits et applications électroniques.

Il existe même des régulateurs linéaires de tension variables qui fournissent une tension de sortie continuellement variable juste au-dessus de zéro jusqu’à quelques volts en dessous de sa tension de sortie maximale.

La plupart des alimentations en courant continu se composent d’un gros transformateur d’alimentation lourd, d’une rectification par diode (soit en onde complète, soit en onde demi), et d’un circuit de filtrage pour éliminer tout contenu ondulatoire du courant continu redressé afin de produire une tension de sortie continue suffisamment lisse.

Alimentation DC Typique

Ces conceptions typiques d’alimentation contiennent un grand transformateur de réseau (qui fournit également une isolation entre l’entrée et la sortie) et un circuit régulateur en série. Le circuit régulateur pourrait consister en une seule diode zener ou un régulateur linéaire en série à trois terminaux pour produire la tension de sortie requise.

L’avantage d’un régulateur linéaire est que le circuit d’alimentation a seulement besoin d’un condensateur d’entrée, d’un condensateur de sortie et de quelques résistances de rétroaction pour régler la tension de sortie.

Les régulateurs de tension linéaires produisent une sortie DC régulée en plaçant un transistor conducteur en continu en série entre l’entrée et la sortie, fonctionnant dans sa région linéaire (d’où le nom) de ses caractéristiques courant-tension (i-v).

Ainsi, le transistor agit plus comme une résistance variable qui s’ajuste continuellement à la valeur nécessaire pour maintenir la tension de sortie correcte. Considérons ce circuit régulateur simple avec transistor en série ci-dessous :

Circuit Régulateur avec Transistor Série

Ce circuit régulateur simple d’émetteur suiveur consiste en un seul transistor NPN et une tension de polarisation DC pour régler la tension de sortie requise. Comme un circuit d’émetteur suiveur a un gain de tension unitaire, appliquer une tension de polarisation appropriée à la base du transistor permet d’obtenir une sortie stabilisée à partir de la broche émettrice.

Puisqu’un transistor fournit un gain de courant, le courant de charge de sortie sera beaucoup plus élevé que le courant de base, et encore plus élevé si un arrangement de transistor Darlington est utilisé.

Aussi, tant que la tension d’entrée est suffisamment élevée pour obtenir la tension de sortie désirée, la tension de sortie est contrôlée par la tension de base du transistor et dans cet exemple est donnée à 5,7 volts pour produire une sortie de 5 volts pour la charge, car environ 0,7 volts est tombé sur le transistor entre les bornes de base et d’émetteur. Ensuite, selon la valeur de la tension de base, n’importe quelle valeur de tension de sortie émetteur peut être obtenue.

Bien que ce circuit régulateur simple en série fonctionne, son inconvénient est que le transistor en série est continuellement polarisé dans sa région linéaire, dissipant de l’énergie sous forme de chaleur. Puisque tout le courant de charge doit passer par le transistor en série, cela entraîne une efficacité médiocre, une puissance gaspillée V*I, et une génération continue de chaleur autour du transistor.

Également, l’un des désavantages des régulateurs de tension en série est que leur courant de sortie maximum continu est limité à seulement quelques ampères, ils sont donc généralement utilisés dans des applications nécessitant de faibles puissances de sortie.

Lorsque des demandes de tension ou de courant de sortie plus élevées sont nécessaires, la pratique habituelle est d’utiliser un régulateur à découpage communément connu sous le nom de source d’alimentation à découpage pour convertir la tension secteur en toute puissance de sortie élevée requise.

Résumé des Sources d’Alimentation à Découpage

La source d’alimentation à découpage moderne, ou SMPS, utilise des interrupteurs à état solide pour convertir une tension d’entrée DC non régulée en une tension de sortie DC régulée et lisse à différents niveaux de tension.

L’utilisation d’une seule inductance et d’une diode ainsi que d’interrupteurs électroniques à commutation rapide capables de fonctionner à des fréquences de commutation dans la plage des kilohertz, permet de réduire considérablement la taille et le poids des alimentations.