Alimentation multiple 004

Caractéristiques principales

Tensions : +/-7.5 V, +/-17 V, +24 V et +48 V
Courants : 20 mA sur sorties +/-7.5 V, 150 mA sur sorties +/-17 V, 100 mA sur sortie +24 V et 50 mA sur sortie +48 V
Régulée : Oui

Présentation

Cette alimentation a été conçue pour permettre la mise en rack de tranches de console Soundcraft série 4, dont les caractéristiques électriques sont les suivantes :
+7,5 V / 4 mA
-7,5 V / 4 mA
+17 V / 65 mA
-17 V / 65 mA
+24 V / 30 mA
Elle a été dimensionnée pour alimenter simultanement deux tranches, et les tensions requises sont obtenues à l'aide d'un transformateur d'alimentation 2 x 24 V et de régulateurs de tension intégrés.



Une tension de +48 V est également disponible en tant qu'alimentation phantom pour microphones électrostatiques. Cette dernière est capable de débiter 50 mA, ce qui est amplement suffisant pour deux micros statiques.

Avertissement

J'ai réalisé ce schéma à la demande d'un internaute mais ne l'ai pas réalisée moi-même. Après retours de la part du demandeur, le fonctionnement de cette alimentation est validé, mais a nécessité une petite retouche côté alimentation phantom (ajout d'un petit transformateur d'alim dédié). Le schéma résultant (après correction) est celui noté 004b.

Schéma(s)

Bon exercice pour ceux qui cherchent à savoir si l'on peut mettre des régulateurs de tension en série ou en parallèle. Ici on va (un tout petit peu) étudier les deux cas et n'en retenir qu'un.


Schéma 004

Analyse conception

Il existe plusieurs chemins possibles pour obtenir l'ensemble des tensions désirées. De façon résumée on peut parler de techniques "tout en parallèle" ou "tout en série" :
- avec la technique "tout en parallèle", les entrées des régulateurs de tension sont toutes reliées ensemble, directement aux bornes des condensateurs de filtrage principaux (en sortie du pont de diodes). En procédant ainsi, chaque régulateur se voit traverser par le courant qu'on lui demande et rien de plus. En revanche, on applique à chaque régulateur une tension élevée, surtout dans le cas où on ne veut utiliser qu'un seul transformateur d'alimentation. Cela conduit à avoir une chute de tension entre entrée et sortie des régulateurs qui est d'autant plus élevée que la tension de sortie régulée est faible.
- avec la technique "tout en série", les régulateurs sont mis à la queue-leu-leu, de façon à limiter la chute de tension entre leur entrée et la sortie (sauf pour le premier qui voit toujours la même chose). Mais en contrepartie, les régulateurs du début de la chaîne sont traversés par un courant plus important.
Quelle est donc la meilleur méthode, sachant qu'au final la dissipation thermique totale sera de toute façon la même ? Voici ci-après un petit tableau qui résume la situation côté dissipation pour chaque régulateur, avec l'hypothèse que la tension disponible après redressement / filtrage est de +34 V (on ne regrde que la partie positive mais le même principe s'applique pour la branche négative). Avec deux tranches, on doit pouvoir fournir un courant de 8 mA sur les lignes +/-7,5 V, un courant de 130 mA sur les lignes +/-17 V et un courant de 60 mA sur la ligne +24 V.

Ce tableau montre qu'avec la technique "série", le premier régulateur (+24 V) est plus sollicité mais que les deux suivants le sont moins. La technique série sera retenue ici principalement pour éviter de placer les deux régulateurs 17 V et 7,5 V en limite haute de tension d'entrée. Le régulateur 7824 accèpte en effet une tension d'entrée de +38 V ou de +40 V selon le fabricant, mais les autres régulateurs n'accèptent que +35 V en entrée. La technique "parallèle" où tous les régulateurs recoivent cette tension "élevée" en entrée serait donc un peu risquée, surtout si le transfo d'alim délivre plus que 24 Vac et que la tension secteur du lieu desservi soit de 240 V ou plus. Mais adopter cette façon de faire impose un peu plus de travail de la part de la régulation 24 V, qui doit donc être plus "soignée" et mieux refroidie. Pour ce faire, je suggère l'emploi d'un régulateur 7824 en boitier TO3, qui permet d'assurer une meilleur dissipation thermique que le boitier TO220. Ceci dit, un 7824 en boitier TO220 est tout de même utilisable car il peut supporter une dissipation de plus de 3 W (si la température ambiante ne monte pas trop haut). Rien n'interdit de prévoir un dissipateur thermique prévu pour un TO3 et de mettre un TO220 dessus, du moment que la semelle métalique du TO220 repose entièrement sur le dissipateur. Il est également possible de recourir à un couple transistor de puissance + diode zener pour fournir le +24 V, selon la technique utilisée pour l'alimentation simple 005. A vous de choisir selon préférences et fonds de tiroirs si vous en disposez.

Alimentation Phantom

Le +48 V est obtenu par un doublement de la tension issue d'un des deux secondaires 24 Vac du transformateur d'alimentation. En procédant ainsi, on dispose d'une tension d'un peu plus de 60 V en entrée du régulateur de tension U7 / TL783. C'est pour cette raison que le type de régulateur utilisé ici est de type "haute tension". Un LM317 conviendrait aussi mais ne supporterait pas un court-circuit en sortie. Le retour que j'ai eu de cette méthode est un petit buzz gênant sur la voie micro quand l'alim phantom est engagée. Le fait d'utiliser un petit transfo 48 V (2 x 24 V) dédié pour l'alim phantom a totalement résolu le problème (ce qui ne m'étonne qu'à moitié).


Schéma 004b

En utilisant les deux transfos, la source 48 V est isolée jusqu'au point commun de masse (voir sur exemple de circuit imprimé proposé pour la version 004b). Bref, je vous conseille cette seconde méthode.

Réalisation pratique

Un circuit imprimé est fortement recommandé, le nombre de composants le justifie amplement. Les consommations et dissipations thermiques données au paragraphe précédent correspondent grosso-modo à ce qu'on a en pratique avec deux tranches de console. Il s'agit de valeurs qui tiennent la route avec un bon (lire assez gros) dissipateur thermique et si la température ambiante ne monte pas trop (pas plus de 35 °C ambiant). Ce qui impose une excellente dissipation au niveau du boitier (rack) dans lequel sera montée l'alimentation multiple et les tranches de console. Les régulateurs de tension peuvent être montés soit sur des radiateurs indépendants, soit sur un radiateur unique. Dans ce dernier cas, il faut isoler les boîtiers des régulateurs du dissipateur, et appliquer un peu de graisse thermique sur l'isolant (mica ou isolant souple siliconé). La chaleur dégagée par les régulateurs (surtout les deux premiers) doit pouvoir s'évacuer facilement du rack, des trous d'aération sont impératifs. Côté installation du rack, vous devez impérativement laisser quelques centimètres de libre au-dessus, espace de 1U si montage en armoire ou dans une baie standard.

Circuits imprimés

Exemple de typons réalisés en simple face pour les deux versions 004 et 004b. Notez que les typons proposés sont une base de travail et non finalisés. Il conviendra en effet de disposer les régulateurs de tension de manière adéquate pour tenir compte de la présence des dissipateurs thermiques.

Typon pour version 004 (avec un seul transfo d'alim)

Version "économique".

Typon pour version 004b (avec deux transfos d'alim)

Version conseillée.



Typons aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Historique

13/09/2015
- Ajout retour utilisateurs, avec modification section alim phantom (ajout transfo alim dédié).
- Ajout exemple typon pour version 004b avec deux transfos d'alim.
23/10/2011
- Réalisation d'un circuit imprimé. Que je n'ai pas testé !