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Alimentation de laboratoire dans un PC

Lorsque l’on veut essayer un montage relié au port série ou parallèle d’un PC et que celui-ci ne prélève pas son alimentation sur ce port, il est nécessaire d’amener à côté du PC une alimentation de laboratoire, de faire appel à des piles ou bien encore de réaliser une alimentation spécifique. Tout cela n’est pas très pratique alors que le PC dispose souvent en interne de tout ce qu’il nous faut, ou presque ! Je vous propose donc de réaliser une carte qui prend place dans votre PC mais ne s’enfiche pas sur les connecteurs de la carte mère, qui ne court ainsi aucun danger. Cette carte vous permet ensuite de disposer, depuis l’extérieur de votre PC, de n’importe quelle tension, fixe ou réglable entre 1,2 et 15 volts, sous un courant pouvant dépasser 1 ampère. Elle est évidemment entièrement protégée contre les courts-circuits et les échauffements excessifs et ne fait donc courir aucun risque à votre précieux (et souvent coûteux !) PC.

Photo de la carte

Cette carte prélève son alimentation sur la tension de +12 volts de l’alimentation standard du PC destinée aux périphériques internes. Et comme cette tension ne permet de réaliser une régulation que jusqu’à 9 volts compte tenu de l’inévitable chute de tension dans le régulateur, je l'éleve jusqu’à près de 18 volts au moyen d’un régulateur de tension à découpage. En effet, il suffit de réaliser une alimentation à découpage de type « boost » pour disposer en sortie d’une tension plus élevée que la tension d’entrée. Le synoptique de cette alimentation adopte donc l’allure visible sur la figure ci-dessous.

Synoptique de l'alimentation

La tension de +12 volts issue de l’alimentation du PC est élevée à près de 18 volts par un premier régulateur à découpage en montage « boost ». Elle est ensuite stabilisée à la valeur de votre choix, réglable de 1,2 à 15 volts, au moyen d’un classique régulateur linéaire. Ce dernier fait appel à un système de programmation de sa tension de sortie, par câble à résistance ou boîtier de télécommande externe, qui permettent de ne pas avoir à intervenir dans le PC pour régler la tension de sortie. La protection du PC est garantie par les deux régulateurs utilisés, tant celui à découpage que le régulateur linéaire, car ils sont protégés contre les courts-circuits et les échauffements excessifs.

Schéma de la carte

La tension positive de 12 volts provenant du PC passe par un fusible, ultime protection au cas où vous feriez vraiment trop souffrir l’alimentation. Elle arrive ensuite sur l’entrée de IC1 qui n’est autre qu’un LM 2577 de National Semiconducteur. Il est monté ici de façon très classique en régulateur à découpage de type « boost » et, du fait des valeurs des résistances R2 et R3, il délivre une tension de sortie de 18 volts (aux tolérances des composants près). Il est possible de consommer jusqu’à un ampère sur cette tension tout en gardant tout de même présent à l’esprit que, dans ce cas, le courant absorbé en entrée c’est à dire sur l’alimentation +12 volts du PC, peut alors atteindre le double soit 2 ampères !

Schéma de l'alimentation

Le reste du schéma est très classique puisqu’il fait appel à IC2 qui n’est autre qu’un LM 317 monté de façon conventionnelle, même si cela ne se voit pas au premier abord sur cette figure. En effet, comme le montre la figure suivante, la tension de sortie délivrée par le LM 317 ne dépend que du rapport des résistances R1 et R2. Or, si vous calculez ce rapport dans le cas de la figure ci-dessus, vous constaterez que l’on dépasse largement les 18 volts d’entrée. Cela provient du fait que la tension de sortie de la carte est déterminée par la résistance connectée entre les bornes R et M de J1. Cette résistance, ou ce potentiomètre dans le cas d’une tension réglable en continu, se trouve donc en parallèle sur R4 et permet de disposer ainsi de n’importe quelle tension de sortie comprise entre 1,5 et 15 volts. En théorie, on aurait pu se passer de R4 mais, en cas d’oubli de connexion de la résistance externe entre R et M, le régulateur aurait alors fonctionné en mode flottant ce qui n’est pas toujours souhaitable.

Principe de réglage de la tension de sortie Brochage de la prise mini DIN
Tension de sortie délivrée par le LM 317 Brochage de la prise mini DIN

Les diodes D2 et D3 assurent la protection du régulateur dans toutes les situations possibles tandis que la diode D4 protège l’alimentation en cas d’application d’une tension externe négative. Le connecteur J1, visible sur la droite de la figure, est une prise mini DIN femelle à quatre broches. La prise mâle correspondante, câblée comme indiqué figure ci-dessous, peut alors contenir une seule résistance fixe repérée R1 sur cette figure ; résistance qui définit la tension de sortie de l’alimentation. On peut ainsi réaliser autant de « câbles » de ce type que l’on souhaite disposer de tensions fixes, et le simple fait de brancher l’un d’entre eux dans le connecteur de sortie de la carte lui fera alors générer la tension correspondante.

Schéma du câble de programmation Schéma du boîtier de programmation externe
Câble de programmation Boîtier externe de programmation

La carte peut également être reliée, au moyen de cette prise, au boîtier de commande externe dont le schéma est visible figure ci-dessus. Il permet de commuter un certain nombre de résistances fixes donnant alors un accès immédiat aux tensions correspondantes sans avoir besoin d’un voltmètre de contrôle. Une position mettant en circuit un potentiomètre permet également d’ajuster la tension de sortie à n’importe quelle valeur comprise entre 1,2 et 15 volts. La tension d’entrée du régulateur IC2 quant à elle, est ramenée via la borne VE, sur une LED qui indique, par son allumage, que l’élévateur de tension réalisé autour de IC1 fonctionne normalement et donc que l’alimentation 12 volts du PC n’est pas surchargée par le courant débité par la carte.

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Réalisation

 

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