[ Convertisseur DC/DC simple et "bon marché" ]
MàJ le 23/03/2008
De nombreux montages réclament des tensions particulières, voire négatives. Ceci ne pose pas de problème majeur, sauf si l'on souhaite alimenter les dits montages avec un unique rail d'alimentation. Le cas se présente notamment pour les circuits destinés à être utilisés à partir de piles ou de batteries, ou dans un véhicule à partir du 12V de bord. Le présent montage permet d'obtenir une tension positive ou négative supérieure à la tension d'alimentation.
Le montage n'utilise que des composants courants, et n'a rien de sorcier.
Par contre, son rendement est loin d'être "mirobolant". Ce convertisseur n'est capable de fournir qu'un courant relativement faible (environ 10 à 20mA selon les conditions)
Schéma
Le schéma :
Le circuit comprend un oscillateur, une série de cellules doubleuses de tension, et une régulation à zener.
Toutes les diodes : 1N4148 ou 1N400X ou plus rapides...
Condensateur oscillateur C=10nF -> oscillation à 7kHz
Condensateurs des cellules : 22µF / 25V
L'oscillateur
Le montage fait appel à un oscillateur classique à base de NE555, monté en multivibrateur astable. Le ratio est d'environ 1/2. La fréquence est fixée à 7kHz avec C=10nF (ajustement pour obtenir le meilleur rendement du système global).
Caractéristiques max du NE555 :
Valim max = 18V
Isortie max = 200mA
Dans notre cas, le courant maximum tiré sur la sortie ne dépassera pas +/- 50mA.
Le multiplieur de tension
Une cellule unique permet de doubler la tension d'entrée.
Usortie = 2 x | Uentrée | |
Dans le cas où la cellule est alimentée avec un signal carré issu du NE555, privé de sa composante continue par le condensateur de découplage : la tension d'entrée vaut environ :
Uentrée ~ Valim NE555 / 2 |
Chaque cellule enchaînée à la suite ajoute d'autant la valeur (absolue) du signal carré d'éntrée. Grossièrement, chaque cellule ajoute : 2U
Au final, on peut dire que la tension de sortie est :
Usortie ~ (Valim NE555) x Nnombre de cellule |
Et la polarité ?
Pour obtenir une tension négative, il "suffit" d'inverser les polarités des condensateurs et des diodes de chaque cellule. Le condensateur de lissage et le régulateur à zener doivent eux-aussi être inversés. L'oscillateur par-contre reste identique (pas d'inversions).
Plus d'infos sur les doubleurs de tension :
- Page Wikipedia : Voltage multiplier (en anglais)
- "Jochen's High Voltage Page"
- Cascade de Greinacher / Cascade de Cockroft-Walton (descriptif par Lyonel Baum)
Bilan tension / courant du convertisseur
Alimentation fixe 12V en fonction de la charge / Pour une tension de sortie Négative
Charge | Tension sortie | Conso globale |
---|---|---|
A vide | -32V | 12mA |
-5mA | -26V | 32mA |
-10mA | -22v | 51mA |
Charge fixe = 10mA en fonction de la tension d'alimentation / Pour une tension de sortie Négative
Tension d'alim | Tension sortie |
---|---|
8,8V | -15V |
10,8V | -20V |
12V | -22V |
14,5V | -30V |
Avec un régulateur à zener en sortie.
Alimentation fixe 12V en fonction de la charge.
Régulateur : Zener 15V et R=680 ohms
Charge sortie | Conso globale |
---|---|
A vide | 12mA |
-5mA | 30mA |
-10mA | 46mA |