Alimentation 13,8 V - 25 Ampères

par Michel, F6HXE

Crédit photos : F8JVI

 Préliminaires :

Je n’ai rien inventé, mais à force de dépanner des alimentations dans le cadre de mon travail, je me suis aperçu que les pannes étaient toujours les mêmes,  à savoir :

-         Court-circuit des ballasts ;

-         Problèmes de filtrage du secteur ;

-         Courants HF de l’émetteur vers l’alimentation ;

-         Manque de stabilité de la régulation ;

-         Etc.

J’ai donc décidé de me construire une alimentation dérivée de divers montages et qui me donne entière satisfaction.

Elle a été testée au radio club de l’ARAC 14 par Jean, F1FJB (SK) à mon insu, en tirant plus de 35 ampères sans aucun problème à l’aide d’une charge constituée d’ampoules de voiture et cela pendant la durée de mon cours technique.

Cette alimentation a été reproduite en nombreux exemplaires par des membres du radio club.

Schéma :

Le schéma de principe est le suivant  

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Nomenclature des composants :

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Quelques détails :

Le condensateur de 60 000 µF très cher et difficile à trouver est remplacé par une batterie de condensateurs de 10 000 µF montés sur un circuit imprimé.

Pour les condensateurs du pont de diodes utilisez uniquement des 10 nF / 400 volts céramique.

Vue générale de l'alimentation

Fusibles de protection en sortie

(2 fusibles en parallèle)

A noter le doublement des câbles de sortie

(2 X 2,5 mm²)

Le transistor 2SC 945 n’a pas été choisi au hasard. Le constructeur précise qu’il est protégé de multiples façons (en courant, anti-emballement thermique, … etc.). Il peut être aussi remplacé par un BC 237 B ou un BC 546 mais cela sera moins bon.

Data sheet du 2SC 945

Le pont de diodes doit supporter 35 ampères au minimum.

Il est préférable pour les résistances d’émetteur de 0,05 Ω d’utiliser 2 résistances de 0,1 Ω à ailettes plus facile à trouver et de les fixer en parallèle, une de chaque coté du circuit imprimé.

Un ventilateur de 12 volts (récupéré sur une vieille alimentation de PC) avec une résistance de 120 Ω en série pour le faire tourner le plus lentement possible, car il faut très peu d’air soufflé pour refroidir correctement les transistors de puissance.

A gauche, deux résistances à ailettes et à droite, un rhéostat de 120 Ω pour régler la vitesse de rotation du ventilateur. On peut, à défaut, mettre une résistance fixe (la valeur sera définie par des essais).

Les BUV 21 pouvant dissiper 40 ampères et ayant un gain de 20 peuvent dissiper 250 watts. Ils permettent à l’alimentation de supporter longtemps et sans souci la puissance demandée. Ils peuvent être remplacés par des 2N 5886, 2N 5686, 2N 5302 voire même des 2N 3771. Il est à noter qu’ils sont un peu plus faibles.

Data sheet BUV 21

Protection

Le principe de protection est basé sur l'utilisation d'un Thyristor. en voici un exemple ci-dessous :

Si la tension dépasse 15 volts, la zéner commande la gâchette du thyristor. Le thyristor devenant passant, met l'alimentation en court-circuit et fait fondre le fusible placé en amont. Ainsi, le matériel raccordé à l'alimentation est protégé d'une surtension.

Au sujet de la protection en sortie, suivant les diodes zéner, il est parfois nécessaire de supprimer la résistance de 100 Ω (j'ai effectué 40 fois de suite un court-circuit afin de  tester la protection).

Le transformateur 500 VA

Le transformateur de 500 VA est protégé par un fusible. Le calcul de sa valeur est le suivant :

En calculant l’intensité de sortie à 30 A, au primaire elle sera de 30 X 0,075 = 2,25 ampères.

Un fusible de 3 ou 4 ampères au primaire fera l’affaire.

Le transformateur provient d'un four micro-onde. Seul le primaire a été conservé. Le secondaire a été rebobiné avec un fil de cuivre QRO.

Redressement

La partie puissance se compose d’un pont de diodes de 35 ampères minimum et d’une batterie de 6 condensateurs de 10 000 µF soit 60 000 µF.

S’il y a 16,5 volts au secondaire du transformateur la tension crête à crête des deux alternances (positive et négative) sera de Ve X √2 soit 16,5 X 1,414 = 23,331 V

Cela permet d’utiliser des condensateurs de 25 Volts, d’autant plus qu’avec la chute de tension du pont de diodes nous avons 23,331 – 1,4 soit environ 21,9 V.

En effet, chaque diode provoque une chute de tension de 0,7 V, donc 1,4 V par branche du pont.

Avec 30 A, la chute de tension descend à 20 V crête à crête au filtrage.

Le filtrage

C’est la capacité de 60 000 µF qui se charge à la tension maxi et restitue une partie de celle-ci pendant le court instant où les diodes ne conduisent plus.

Puissance

Les BUV 21 peuvent débiter 40 A / 250 W et sont employés au minimum. Leur gain de 20 est intéressant.

Les résistances d’équilibrage de 0,05 Ω permettent d'être sûr que chaque transistor débitera 15 A. La chute de tension sera U = RI soit 0,05 Ω X 15 = 0,75 V.

On placera une ferrite sur chaque sortie émetteur des BUV 21.

Le refroidissement

La puissance dissipée par les transistors si U de sortie est de 13,8 V et I de 30 A

P dissipée = 20 V – 13,8 X 30 = 186 Watts

Si I = 20 A

20 V – 13,8 X 20 = 124 Watts

Pour 30 ampères, les deux BUV 21 vont demander au TIP 32 pour leur courant base-émetteur  un courant IC de 3 ampères.

Le TIP, quant à lui, demandera au 2SC 945 un courant de 50 mA (voir ci-dessous le détail du calcul).

30 A /  20 (gain) = 1,5 A et  1,5 / 30 (gain jusqu’à 50) = 0,05 A soit 50 mA

Pour mémoire, le courant IC du 2SC 945 est de 100 mA

Data sheet du TIP 32

Mesures diverses

Mesures de régulation 

Essais entre émetteur et collecteur à 7 V avec un courant de 5 A, nous avons 5 X 7 = 35 Watts dissipés dans le radiateur.

Température du radiateur (sans ventilateur de refroidissement)

Le mylar est disponible au radio club F6KCZ. Vous pouvez également le télécharger en cliquant sur le CI ci-contre.

 (Fichier compressé de 95 Ko)

Implantation des composants.

Vous pouvez également le télécharger en cliquant sur l'image ci-contre.

 (Fichier de 41 Ko)

Le radio club et Michel, F6HXE, restent à votre disposition pour vous aider à réaliser cette alimentation.

Pour me contacter :