Alimentation 13,8 V 30 A
Cette source de tension
continue ajustable peut
fournir 30 ampères en continu pour l'alimentation d'un transceiver
ou un amplificateur en FM par exemple.
Elle
dispose à cet effet, d'une ventilation efficace, d'une limitation
d'intensité à 30 A et d'une sécurité contre un dépassement dangereux
de la tension de sortie. Elle est en outre pourvue d'un afficheur
indiquant la température du dissipateur, la tension, l'intensité
et la puissance fournie.
SCHÉMA
Le
transformateur d'alimentation est un modèle torique dont les caractéristiques
sont supérieures à un modèle classique mais qui a l'inconvénient
de provoquer un fort appel de courant à la mise sous tension. Pour
éviter cela et aussi une surintensité dans le pont redresseur due
à la charge du condensateur de filtrage, il a été prévu un dispositif
avec un relais qui met sous tension en deux temps. Dans un premier
temps, le transformateur est alimenté via une résistance, ce qui
provoque la montée progressive en tension du condensateur de filtrage
et, arrivé à un certain seuil, le relais court-circuite cette résistance.
Pour des raisons de place et de longueur
de connexion, le redresseur n'a pas été placé sur le dissipateur
de puissance mais sur un dissipateur refroidi par un petit ventilateur
en fonctionnement continu. Ce ventilateur permet également de créer
une circulation d'air à l'intérieur du coffret et l'élimination
de la chaleur par le fond qui n'est pas hermétiquement fermé.
La régulation fait appel à un schéma classique avec régulation par LM723 qui gère également la limitation d'intensité. Les quatre transistors ballast sont fixés sur le dissipateur, sans isolation pour un maximum de transfert de chaleur. Cela nécessite l'isolation de cet ensemble car il est porté à un potentiel supérieur à 17V.
La tension de sortie est ajustable entre 12,5 et 14,5 volts, la tension normale de 13,8 volts étant située vers le milieu de cette plage. Les deux ajustables situés de part et d'autre du potentiomètre servent à ajuster les deux limites. Ils réagissent l'un sur l'autre et il faudra faire un aller-retour entre eux pour le réglage, mais cela ne pose pas de problème.
La
protection contre une surtension éventuelle sur la sortie est confiée
à un circuit spécialisé (MC3423). Au cas où la tension de sortie dépasserait
un certain seuil par défaillance d'un transistor de la partie puissance,
un thyristor se charge de court-circuiter la sortie, faisant griller
un fusible. C'est brutal mais efficace.
Les
fabricants de transceiver indiquent généralement une tension d'alimentation
maximum de 13,8 V + 15 %. Nous avons donc choisi de fixer ce seuil
à 15,5 V.
La
mesure de l'intensité est confiée à un circuit spécialisé que l'on
trouve sur Internet sous forme de module prêt à l'emploi. La puce
CMS
a été dessoudée pour l'incorporer dans notre propre circuit. Alimenté
sous 5 volts, ce circuit délivre une tension proportionnelle au
courant passant dans le circuit. Le modèle utilisé ici est un 30
ampères mais existe aussi en 20 et 5 ampères.
Cette
tension, ainsi que celle en sortie de l'alimentation, est analysée
par un microcontrôleur ATMega328P programmé avec Arduino. Le contrôleur
se charge également de gérer la vitesse des ventilateurs placés
sur le dissipateur de la section puissance.
La limitation d'intensité est confiée au LM723 qui possède deux broches dédiées. Quand la broche CL dépasse de 0,7 V la broche CS, un transistor interne au LM723 entre en conduction pour limiter la tension de sortie sur la broche Vout. Cette différence de tension est prise sur une des paires de résistance d'équilibrage des transistors ballast. A 30 ampères, seuil fixé pour la limitation, nous avons une différence de potentiel de 0,38 V qu'il faut amplifier pour atteindre les 0,7 V de CL - CS. Cette tâche est confiée à l'amplificateur opérationnel IC1-2 dont le gain est réglable par Aj1. Quand la tension de limitation de 0,7 V est atteinte sur CL, le transistor T1 entre en conduction et porte la broche non inverseuse de IC1-1 à une tension supérieure à la broche inverseuse et fait basculer la sortie pour allumer la LED indicatrice de la limitation.
Le capteur de température est un LM35 en boitier TO220 (LM35DT) fixé sur le dissipateur avec un isolant car le boitier est relié à la masse. Il est alimenté sous 5V et sort une tension proportionnelle à la température de 10 mV par degré.
La partie affichage et régulation est décrite à la rubrique "Ventilation régulée pour dissipateur (Arduino)", sur la page d'accueil.
Deux sorties par câble ont été prévues à l'arrière pour connexion directe aux transceivers. Sur la face avant, deux douilles bananes permettent d'alimenter un périphérique sous 10 A maximum. A titre d'exemple, quelques connecteurs d'alimentation, les broches étant vues telles qu'elles sont sur le transceiver, c'est à dire côté soudures de la prise sur le câble:
Pour minimiser la chute de tension dans le câble qui alimente le transceiver, il est important de choisir une forte section et une longueur maximale, par exemple 1 mètre en AWG#10 (env. 5 mm2). On trouve sur Internet du fil de cette section, multibrins (165 x AWG#34), isolé silicone, donc très souple. Si l'on veut vraiment compenser cette chute de tension de quelques dixièmes de volt, un troisième fil de petite section est ajouté et vient prendre la référence de tension du régulateur aux bornes mêmes du transceiver. C'est ce qui a été adopté ici, avec un filtrage par self pour éviter toute entrée HF. Un strap a été prévu si on ne veut pas utiliser cette fonction. On remarquera qu'avec ce dispositif, la chute de tension n'est compensée que sur le conducteur positif. La compensation sur le conducteur négatif entraînerait une complexité non justifiée et n'a pas été prise en compte ici.
Ici quelques brochages tirés des manuels:
CONCLUSION
D'aucuns diront que c'est ridicule de se lancer dans un tel projet quand on peut acheter une alimentation aussi performante à moitié prix en sortant simplement une carte de crédit.
A ceux-là nous
ne répondons rien !
COMPOSANTS
Liste des principaux composants et leur provenance:
Transformateur 2x17V 600VA, Pont
redresseur, thyristor: TME en Pologne
LM35DT (TO220): Plus difficile
à trouver. Actuellement (2021), uniquement en Angleterre via
eBay
Module ACS712-30, afficheur LCD 2x24, MC3423: eBay
Dissipateur
ballast et autres petits composants: Reichelt en Allemagne
PROGRAMME
Le
croquis Arduino: alim30a.ino 