Systèmes électroniques I

Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion Du Canton du Vaud

Systèmes électroniques I

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Chapitre 3

R ÉGULATEURS DE TENSION

Exercices

Marc Correvon

CHAPITRE 3 :REGULATEURS DE TENSION (Données d’exercices)

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Systèmes électroniques I

1. REGULATEUR DE TENSION 1.1 DONNÉE

Soit un régulateur de tension avec limitation de courant. La tension de sortie est de V_out=5V, la tension de référence vaut VREF=2.5V. La tension d’entrée est comprise dans la plage

[VinMIN=12V, …,VinMAX=18V]. La tension Emetteur – Collecteur minimum aux bornes du transistor Q est fixée à V_CE=1V.

Le courant de sortie ne doit dépasser en aucun cas 1A (IoutMax=1A).

VREF

Vin Vout

Q₁ Q

R R₁ R₃

R₂ R₄

R_sh Iout

Figure 1-1 : Régulateur de tension avec limitation de courant Hypothèses :

Les courants IR1 et IR3 sont négligeables vis à vis de Iout .

Les tensions Base – Emetteur V_BE des transistors bipolaires valent V_BE=V_J=0.6V en conduction

1.2 QUESTIONS

1.2.1 Déterminer la résistance shunt maximum pour un fonctionnement normal (sans limitations de courant) du régulateur de tension

1.2.2 Déterminer les valeurs des résistances R1 et R2

1.2.3 Déterminer la caractéristique de Vout=f(Iout) avec et sans limitation de courant 1.2.3 Que se passe-t-il si la limitation de courant est placée à l’entrée du régulateur ?

CHAPITRE 3 :REGULATEURS DE TENSION (Données d’exercices)

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Systèmes électroniques I

CHAPITRE 3 :REGULATEURS DE TENSION (Corrigés des exercices)

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CD\SE\Exercices\Ex_Chap6.doc

1. REGULATEUR DE TENSION 1.2 CORRIGÉ

1.2.1 Valeur maximum de la résistance shunt Rsh

Ω + =

= − +

= − 6

1 ) 1 5 ( ) 12 (

[max]

[min]

] [min] [

[max]

out

CE nom out in

sh I

U V

R V _1.1

Application numérique

Ω + =

= − 6

1 ) 1 5 ( 12

[max]

Rsh valeur normalisée : 4.7Ω _1.2

1.2.2 Valeur de R₁ et R₂

Tension aux bornes de la résistance shunt

out sh Q

BE R

Rsh V V R I

V = ₁+ _{( 2)}= _1.3

Tension aux bornes de R1

( )

2 1

1

1 R R

V R V

V_{R out Rsh} + +

= _1.4

Relation entre courant de sortie et tension de sortie en limitation

⎟⎟⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛ ⎟⎟

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ + +

=

− + + +

⋅

= _{outLim BE}

sh BE outLim

sh

outLim V

R V R

R R R R

R R

V R V

R R I R

2 1 2

1

2 1

1 2 1

1

1 1 1

1 1.5

Courant de limitation maximum I_outMax@V_out[nom]=5V

⎟⎟⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛ ⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ + +

= _{outnom BE}

sh

outMax V

R V R

R R I R

2 1 ]

[ 2

1 1

1 1.6

Courant de limitation minimum I_outMin@V_out=0V

BE sh

outMin V

R R

I R ⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ +

=

2

1 1

1 1.7

Choix de R1 et R2

2 ]

[

1 R

V V

V I

R R

BE nom out

BE outMax sh

+

= − _1.8

CHAPITRE 3 :REGULATEURS DE TENSION (Corrigés des exercices)

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CD\SE\Exercices\Ex_Chap6.doc

Choix : R2=10kΩ ⇒ R1=9640Ω 1.2.3 Caractéristique de V_out=f(I_out)

Détermination du courant de limitation pour un court-circuit de la sortie

mA V V

V

I R V

I R _BE

BE nom out

outMax sh nom out sh

outMin 0.6 196

6 . 0 5

1 6 5 6 1 1

] [

]

[ ⎟ =

⎠

⎜ ⎞

⎝

⎛ +

⋅

= +

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

= + _1.9

Figure 1-1 : Régulateur de tension avec limitation de courant 1.2.4 Limitation de courant à l’entrée du régulateur

Tension aux bornes de la résistance shunt

out sh Q

BE R

Rsh V V R I

V = ₁+ _{( 2)}= _1.10

Tension aux bornes de R1

2 1

1

1 R R

V R V_{R in}

= + _1.11

Relation entre courant de sortie et tension de sortie en limitation

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ +

= + _{( 2)}

2 1

1 1

Q BE in

sh

outLim V

R R V R

I R _1.12

Cette relation est indépendante de la tension de sortie. La limitation est de forme rectangulaire.