Régulateur de tension

Un régulateur de tension, est un organe électrotechnique ou un composant électronique qui maintient, dans certaines limites, à sa sortie une tension constante, indépendamment, de la charge et de la tension d'entrée.



Catégories :

Composant actif - Électronique de puissance - Alimentation électrique - Distribution de l'énergie électrique - Électrotechnique

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Définitions :

  • Composant qui maintient automatiquement la tension du groupe électrogène en contrôlant la quantité d'excitation CC du rotor. (source : powereflex)

Un régulateur de tension, est un organe électrotechnique ou un composant électronique qui maintient, dans certaines limites, à sa sortie une tension constante, indépendamment, de la charge et de la tension d'entrée.

Les régulateurs électromécaniques

Jusque dans les années 1970, les automobiles utilisaient un régulateur électromécanique pour réguler la tension de sortie de leur dynamo ou de leur alternateur. Ces régulateurs utilisent plusieurs relais commutant des résistances pour faire fluctuer le courant d'excitation de l'alternateur et rendre ainsi sa tension de sortie indépendante du régime de rotation du moteur et de la consommation électrique. Associé à une dynamo son rôle était aussi d'isoler la dynamo à bas régime, pour que cette dernière ne décharge pas la batterie en se comportant comme un moteur.

Les véhicules récents utilisent un alternateur comportant un régulateur électronique intégré, démontable en cas de défaillance.

Les régulateurs linéaires

Des régulateur de tensions.

Un régulateur linéaire, est un régulateur de tension basé sur un composant actif œuvrant dans sa zone linéaire ou sur un composant passif, comme une diode zener, œuvrant dans sa zone inverse.

Article détaillé : Régulateur linéaire.

Les régulateurs à découpage

Un régulateur à découpage, est un régulateur de tension basé sur un composant actif œuvrant en commutation.


Avantages des régulateurs à découpage

Le principal avantage des régulateurs à découpage est leur rendement plus élevé et leur taille plus petite. Les régulateurs de type série et shunt classiques fonctionnent avec un mode de conduction continu, et dissipent des quantités de puissance assez élevées. Le rendement des régulateurs linéaires est généralement de l'ordre de 40 à 50 %. Quand la différence de tension entre l'entrée et la sortie est élevée, le rendement qui en résulte est beaucoup inférieur à 40 %.

Les régulateurs à découpage ont des rendements typiques de l'ordre de 60 à 90 %, énormément plus élevés que ceux des régulateurs linéaire, de type série ou shunt. Les régulateurs à découpage parviennent à ces rendements élevés grâce à leur transistor de puissance de découpage qui est toujours totalement à l'état passant ou à l'état bloqué, excepté quand il passe d'un état à l'autre. Il en résulte soit une tension faible, soit un courant faible au cours de la plus grande partie de son fonctionnement.

Les régulateurs à découpage utilisent le rapport cyclique entre l'état passant et l'état bloqué du transistor de découpage pour réguler la tension et le courant de sortie. Leur fréquence étant bien plus élevée que celle de la ligne, il est envisageable de diminuer la taille, le poids et par conséquent le coût des transformateurs, des condensateurs, des bobines et des autres éléments de filtrage.

Inconvénients des régulateurs à découpage

Les régulateurs à découpage peuvent générer des bruits d'ondes parasites électromagnétiques et de radiofréquences (Electro Magnetî Interference/Radio Frequency Interference, EMI/RFI) à cause de leur courant de découpage important et de leur temps de montée et de descente particulièrement court. Le bruit de EMI/RFI qui est généré aux fréquences élevées (100 kHz à 500 kHz), peut être aisément filtré. Dans les applications qui font intervenir de grandes impédances en série entre l'alimentation et le régulateur, les variations rapides de courant génèrent aussi une certaine quantité de bruit.

En 1975, les alimentations à découpage étaient plus rentables que les alimentations linéaires à partir d'un niveau de puissance de l'ordre de 500 W. Actuellement, le point de rentabilité est descendu à une puissance inférieure à 5 W.


Article détaillé : Alimentation à découpage.

Comparatif régulateurs linéaire/à découpage

Les régulateurs à découpage comblent le principal défaut des régulateurs linéaires : leur faible rendement. En effet, le principal inconvénient des régulateurs linéaires comparé aux régulateurs à découpage, est qu'ils se comportent comme des résistances variable dissipant ainsi énormément d'énergie. Les régulateurs à découpage ont par conséquent remplacé les régulateurs linéaires pour les applications requérant un minimum de puissance (quelques watts). Les principaux inconvénients des régulateurs à découpage sont leur plus grande complexité, donc leur coût, mais aussi le bruit HF qu'ils génèrent.

Voir aussi

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