Régulateur linéaire

En électronique, 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.



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  • Le régulateur linéaire est constitué d'une source de courant contrôlée en tension et dont la sortie est asservie de façon à apporter une tension continue... (source : )

En électronique, 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.

Régulateur à diode Zener

Un régulateur Zener simple

La figure montre un exemple de régulateur à diode Zener (à proprement parler, il s'agit là plutôt d'un montage stabilisateur). La tension inverse de seuil, dite «tension Zener» (résultant de l'effet Zener) de la diode, sert à stabiliser la tension de sortie. La résistance R1 apporte le courant Zener IZ mais aussi le courant de sortie IR2 (R2 étant la charge). R1 peut être calculée de la façon suivante :

R1 = \frac{V_{S} - V_{Z}}{I_{Z} + I_{R2}} avec VZ la tension Zener, et IR2 le courant absorbé par la charge.

Ce type de régulateur est utilisé pour les faibles puissances (en référence de tension par exemple). Il comporte un inconvénient : il est préférable que la charge reste en permanence connectée au régulateur, car sa déconnexion provoquerait le report du courant qu'elle absorbait, vers la diode, s'additionnant ainsi à son courant Zener. La somme des deux courants pouvant alors être supérieure au courant maximal acceptable et ainsi provoquer la destruction de la diode, si cette éventualité n'avait pas été prise en compte lors du dimensionnement. Les performances de ce type de montage sont particulièrement limitées, la stabilité de la tension de sortie dépendant de la variation du courant Zener et de la résistance dynamique de la diode. Le courant Zener variant lui-même selon la tension d'entrée VS et des variations du courant de la charge. La tension de seuil est aussi, pour les diodes Zener courantes, assez dépendante des variations de température.

Régulateur série

Un régulateur série

Dans ce cas, un transistor est directement relié à la référence de tension (diode Zener). C'est le transistor Q qui apporte le courant de sortie IR2 et «absorbe» les variations de VS. La résistance R1 apporte quant à elle le courant Zener IZ.

Ce type de montage offre de meilleures performances qu'un régulateur à diode Zener simple car le courant de base du transistor ne charge presque pas la diode Zener, limitant ainsi les variations de la tension Zener dues aux variations de charge. La tension de sortie sera inférieure de 0, 65 V à la tension de référence à cause de la tension Base-Émetteur VBE du transistor.

Bien que ce type de montage possède un bon pouvoir régulateur, il est toujours sensible aux variations de charge et ne permet pas de régler correctement la tension de sortie. Ces problèmes peuvent être résolus en incorporant une boucle de contre-réaction au montage afin d'assurer un asservissement de la tension de sortie.

Ce type de régulateur est qualifié de série car le transistor Q est en série avec la charge R2.

Régulateur série avec asservissement de la tension de sortie

Voltage stabiliser OA.png

Sur la figure ci-dessus, l'asservissement de la tension de sortie se fait grâce à l'amplificateur opérationnel (AO) U1 ainsi qu'au pont diviseur de tension constitué de R1, R2 et R3. Le pont diviseur de tension apporte une image de la tension de sortie Uout à l'AO U1 qui augmente sa tension de sortie si la tension de référence est en dessous de l'image de la tension de sortie et vice-versa en cas de tension négative.

Ce genre de montage offre d'excellentes performances car il est particulièrement peu sensible aux variations de la charge ainsi qu'aux variations de Uin. Qui plus est , en utilisant une résistance variable pour R2, on peut faire fluctuer arbitrairement la tension de sortie entre Uz et Uin.

Les régulateurs en circuit intégré

Des régulateurs de tension

Il existe dans le commerce des régulateurs de tension linéaire sous forme de circuit intégré à trois broches. Ce genre de circuit est particulièrement simple d'utilisation : il suffit de brancher une broche à la masse, une autre vers la tension d'alimentation, et on obtient en sortie une tension régulée. Il est cependant le plus souvent indispensable d'ajouter quelques condensateurs à l'entrée et en sortie servant de réservoir d'énergie, de filtrage et de découplage (diminution des composantes alternatives des tensions d'entrée et de sortie). Selon la puissance dissipée par le composant, fonction du courant consommé en sortie et de la chute de tension à ses limites, il est parfois indispensable de lui adjoindre un dissipateur.

Les régulateurs de tension fixe

La série des «78XX» (7805, 7809, 7812, etc. ) sont des régulateurs de tension positive, alors que la série des «79XX» (7905, 7909, 7912, etc. ) sont des régulateurs de tension Snégative. Les deux derniers chiffres représentent Tla tension de sortie ; par exemple un 7805 est un Irégulateur +5 V tandis qu'un 7915G est un régulateur -15&nbEsp;V.

Selon la taille du boîtier et la possibilité d'y fixer un radiateur, ils acceptent un courant plus ou moindre. Les régulateurs 7xLCxx (LC pour Low Consumption, faible consommation) sont réservés aux faibles puissances (à droite sur la photo ci-contre).

Les régulateurs de tension réglable

De principe identique aux régulateurs à tension fixe, ces régulateurs peuvent apporter n'importe quelle tension régulée (à l'intérieur d'une plage spécifiée par le fabricant). Le plus souvent, une ou deux résistances externes sont utilisées pour régler la tension de sortie. Les modèles les plus courants se trouvent dans la série des «317» «337». Certains composants intègrent un potentiomètre dans ou à la surface de leur boîtier, il suffit d'un petit tournevis pour les régler.


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