Bonjour,

Je cherche à faire une régulation en tension pour alimenter un circuit intégré en max 5.5V à partir d'une source de tension proche de 24V. Pour cela je pourrais me contenter d'un système abaisseur classique à base de diode Zener (Figure 1). Toutefois j'ai trouvé des montages un peu plus complexes comprenant des MOS (Figure 2 et 3) et je me demande ce que cela peut apporter. Je suis notamment preneur de toute idée au sujet de l'utilité du système à double MOS (Figure 3). Pour la résistance R5, je l'ai ajoutée pour simuler la conso du circuit mais ne suis pas certain que ce modèle tienne vraiment.

Merci d'avance pour votre aide !

Figure 1 : montage classique

Figure 2 : Montage MOS n°1

Figure 3 : Montage MOS n°2

Il s'agit ici d'un système d'alimentation linéaire, donc ça chauffe !

Une diode zener de puissance, ça coute chère donc pas forcément très adapté.

Il est préférable d'utiliser un transistor pour faire l'interface de puissance.

C'est alors le gros transistor beaucoup moins chère qu'une zener qui va chauffer.

Mais dans tous les cas, il faudra un système de dissipation de chaleur adapté à ta consommation.

Avant d'aller plus loin, j'aurais quelques question à te poser :

- pourquoi ne pas utiliser un régulateur linéaire (du style LM7805) qui sera bien plus stable qu'un système à zener ???

- pourquoi ne pas utiliser un régulateur DC/DC à découpage qui sera également plus stable mais chauffera aussi beaucoup moins ???

- que comptes tu alimenter avec ce 5V ???

Merci pour ta réponse.

En effet j'aurais du commencer par préciser que le circuit intégré alimenté consomme très peu de courant (la datasheet donne une moyenne de 150uA). La diode préconisée est une BZT52C5V6S (Zener Diode 5.6V 200mW). C'est un système ou la consommation est vraiment réduite au maximum car il doit fonctionner sur batteries pendant de très longues périodes. Je pense que c'est pour ca que le constructeur recommande cette solution. Un régulateur avec un tel delta de tension a probablement plus de pertes que ce genre de système dimensionné "sur mesures" et coute plus cher.

C'est aussi pour ca que je ne comprend pas trop la présence de MOS qui servent généralement d'interface de puissance ...

C'est quoi comme système que tu souhaites alimenter? La zéner est dépassée, c'est soit un régulateur linéaire ou une alim à découpage comme déjà dit par Lorrio.

une jauge

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Edité par AymericDaniel 13 juillet 2018 à 11:33:41

Tout dépend de la consommation qu'il y a derrière.

Le chip consomme probablement très peu mais qu'en est-il des LEDs ???

Pour qu'une LED qui éclaire bien, il au moins lui donner 5mA.

Plus bas dans le montage, on voit une quinzaine de LED, soit 75 mA consommé si elles sont toutes allumées.

En partant de 24V, le transistor encaisse ces 75mA et les 20V de trop, soit 1.5 Watt dissipé en chaleur.

C'est beaucoup trop pour une seul transistor !

Ils ont donc doublé les transistor pour qu'ils se partagent le courant et la chaleur à évacuer.

Sur le schéma page 48, il y a moins de LED et donc un seul transistor.

AymericDaniel a écrit:

une jauge

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Edité par AymericDaniel il y a 17 minutes

Mais encore? 

Schéma, lien, autre ... Il faut te tirer les vers du nez?

Gérard68 a écrit:

Mais encore? 

Désolé pour cette réponse un peu courte mais j'ai effacé la référence en éditant le message sans l'enregistrer (bq34z100) ... Les parametres important sont qu'il accepte une tension max d'alim de 5.5V et consomme environ 75mA comme le suggère lorrio (en vrai je ne pense pas mettre autant de leds).

lorrio a écrit:

Tout dépend de la consommation qu'il y a derrière.

Le chip consomme probablement très peu mais qu'en est-il des LEDs ???

Pour qu'une LED qui éclaire bien, il au moins lui donner 5mA.

Plus bas dans le montage, on voit une quinzaine de LED, soit 75 mA consommé si elles sont toutes allumées.

En partant de 24V, le transistor encaisse ces 75mA et les 20V de trop, soit 1.5 Watt dissipé en chaleur.

C'est beaucoup trop pour une seul transistor !

Ils ont donc doublé les transistor pour qu'ils se partagent le courant et la chaleur à évacuer.

Sur le schéma page 48, il y a moins de LED et donc un seul transistor.

Je suis d'accord sur le fait que l'aspect double du système permet de mieux dissiper la puissance entre les deux branches. Toutefois j'ai encore quelques points d'ombre concernant le calcul de Vds. J'ai effectué la simulation ci-dessous en prenant Rds(on) = 2Ω mais ne parviens pas au même résultat que la simu. Pourquoi la chute de tension est-elle si importante entre le drain et la source de ce N-MOS ?! Par le calcul/datasheet je ne trouve que 4V pour Vds !

Je suis preneur de toute piste pour finir de comprendre ce circuit

 

Bonjour ,
j'ai reproduit ton schéma en debout lol!!!!!!
Tes deux nmos partagent le même courant de fonctionnement de maniére égales entre elles,  car même tension de grille et tension d'alimentation (drain). Alor maintenant regarde tes deux mosfets comme un seul transitor de puissance ça te permettra de comprendre cette fameuse chute de tension j'éspére !!!!!!. et pour pousser un peu ces deux mosfet vont toujours essayer de s'auto équilibré rendant ton systéme quasi insensible aux problémes d'emballement thermique !!!!!

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Edité par milknice 18 juillet 2018 à 12:51:05

Bonjour à tous,

Merci beaucoup pour vos réponses. De mon côté j'ai progressé dans la compréhension de ce montage. En réalité il s'agit d'un montage de deux régulateurs de tension avec NMOS montés en parallèle. R3 et R4 sont des résistances de ballast qui produisent une rétroaction négative visant à limiter le risque d'emballement thermique ou plus généralement de déséquilibrage entre les deux branches. Comme expliqué par @lorrio et @milknice, la puissance à dissiper est donc également répartie entre les deux transistors.

La diode dont la tension Zener Vzener vaut 5.2V permet de fixer une référence de tension normalement indépendante de la tension d'entrée Vin. Dans le montage : Vout = Vzener - Vgs(th). La tension de seuil de la porte est généralement comprise entre 1V et 2,5V pour le transistor utilisé, d'où le choix de cette diode pour avoir Vout=4.5V.

Là vient le calcul permettant de dimensionner la résistance R, et je ne suis pas le premier à me casser les dents dessus. Le pauvre garçon auteur de ce post : https://openclassrooms.com/forum/sujet/calcul-d-une-resistance n'a même jamais reçu de véritable réponse à sa question !

La méthode est éprouvée pour un transistor NPN (http://www.onmyphd.com/?p=voltage.regulators.linear.series) mais là chose se corse pour un NMOS dont les paramètres VDS, VGS et ID sont interdépendants.

On peut dire que R1 = ( Vin - Vzener ) / Ir1 , mais ça n'avance pas à grand-chose, car pour trouver Ir1 il faut trouver Ig et donc Id. Aussi les audiophiles et autres installateurs de panneaux solaires des forums américains recommandent la bonne vieille méthode empirique. J'ai donc effectué une simu paramétrique sur LTspice, et devinez quoi ... 27k est une bonne valeur.

Voilà, voilà, ces petites recherches m'auront permis de découvrir le monde de la régulation de tension autrement qu'à travers les composants tout intégrés utilisés jusqu'alors. Je vous invite grandement à vous y intéresser.

@+

" ces petites recherches m'auront permis de découvrir le monde de la régulation de tension"

Les montages précédents ne peuvent pas être associé à de la régulation.Disons plutôt de la stabilisation de tension.

Pour qu'il y ait régulation, il faudrait qu'il y ait mesure de la tension de sortie, comparaison avec une consigne (un peu plus stable qu'une zéner si possible), amplification et correction de l'erreur. 

Un régulateur de tension intégré fait tout cela.

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Edité par zoup 18 juillet 2018 à 14:15:50

zoup a écrit:

" ces petites recherches m'auront permis de découvrir le monde de la régulation de tension"

Les montages précédents ne peuvent pas être associé à de la régulation.Disons plutôt de la stabilisation de tension.

Pour qu'il y ait régulation, il faudrait qu'il y ait mesure de la tension de sortie, comparaison avec une consigne (un peu plus stable qu'une zéner si possible), amplification et correction de l'erreur. 

Un régulateur de tension intégré fait tout cela.

Je ne savais pas qu'il existait une telle nuance en français. Dans la littérature américaine ils utilisent le terme "regulator" pour les systèmes avec et sans boucle de rétroaction. J'ai donc traduit un peu vite

Hey. Il se passe quoi quand tu augmentes le courant de charge à 75mA (ton objectif de départ) soit avec R5=50  (à la louche ^^)

Il se passe que la tension en sortie du "stabilisateur" vaut environ 3V, ce qui est acceptable pour mon application. Toutefois je ne souhaite pas faire un sapin de noël et ne vais donc pas mettre toutes les leds. Le courant de charge devrait donc tourner autour de 150uA. Je pense partir sur un système simple (et non double) de régulation.

La puissance dissipée est :

Pe - Ps = (Ve - Vs) . Is

Pe - Ps = (25.6 - 4.5) . 150 . 10^-6 = 3.2mW dissipés

or P = U.I² soit I = sqrt(P / U) = sqrt(3.2mW / 25.6) = 11mA

Pouvez vous me confirmer (ou m'infirmer) la validité de ce raisonnement ? Je trouve étonnant que le régulateur consomme 70 fois plus de courant que la charge en elle même ... 

P = UI et non UI^2

Gérard68 a écrit:

P = UI et non UI^2

Oui en effet !! Merci ! J'obtiens donc quelque chose de plus raisonnable (I=125uA).

Si à 100mA tu obtiens 3v à la place des 5v attendu ça craint et surtout cela indique que ce montage ne remplit aucunement sa fonction de stabilisation en tension. Pour stabiliser réellement suffirait de remplacer ces mosfets par un unique transistor bipolaire.

Et si tu n'a besoin que de 100µA,  même plus besoin de transistor, une résistance en série avec une zener de 3.3V feront le job (cf le 1er schéma posté).

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Edité par MizAmbal 19 juillet 2018 à 14:21:18

La diode Zener de 6,2 volts est inappropriée. Mettre par exemple 8,2 V volts (BZX84C8V2), et la tension de sortie sera plus proche de 5 V.  En fait, la tension de sortie sera Vz - Vgs. Or Vgs est typiquement de l'ordre de 2,0 V à 4,0 V selon les MOSFETs... Si Vgs=3,0V, on obtiendra 8,2-3.0=5,2 V en sortie.

Je crois que la réponse arrive un peu tard... le poste date de 2018, attention aux déterrages.