Une Alimentation symétrique 6-18V

Une Alimentation symétrique 6-18V

 

L'alimentation décrite ici est une source de tension symétrique, très faible bruit, destinée à alimenter des circuits à vocation audio tels qu'un préamplificateur ou un filtre actif.

Elle est construite autour de deux régulateurs LT3081, de chez Linear Technology. Le LT3081 est un régulateur très faible bruit. sa tension de  bruit ne dépasse théoriquement pas les 27µV RMS.

1. Les fonctionnalités

La tension de sortie de cette alimentation est réglable entre +/- 6V et +/- 18V ce qui correspond à la plage de tension de fonctionnement d'une bonne partie des amplificateurs opérationnels du marché. Elle peut débiter 1.5A.

Elle dispose des réglages suivants :

• réglage principal tension de sortie
• réglage fin de la tension de sortie
• courant maximal de sortie

Elle est bien entendu protégée contre les court-circuits.
Elles est équipée de deux afficheurs 2 lignes permettant de visualiser la tension de sortie, le courant de sortie et la température de chaque régulateur. Ces deux multimètres sont gérés chacun par un ARDUINO NANO.
Enfin, en plus de l'interrupteur MARCHE/ARRÊT et sa LED bleue elle possède un interrupteur de commutation de la sortie. Une LED rouge signale que la sortie est active.
Elle tient dans un boîtier HIFI 2000 Galaxy GX283 (230x230x80).

2. Le matériel

Pour réaliser cette alimentation, il vous faudra réunir :

Pour le filtre secteur :

• 1 embase IEC pour circuit imprimé
• 1 varistance 275V
• 1 condensateur 680nF X2 275V
• 2 condensateurs 4.7nF X1 400V
• 1 porte-fusible 5x20 pour circuit imprimé
• 1 self mode commun 22mH
• 2 connecteurs JST B3P-VH
• 1 transformateur torique 2x15V 50VA

Pour chaque carte redressement / filtrage :

• 6 condensateurs 4700µF 35V
• 1 condensateur 100nF 63V
• 1 condensateur 100pF 63V
• 1 redresseur 6A 50V (KBK6A par exemple)
• 2 connecteurs JST B2P-VH
• 1 connecteur NS25-W2P
• 1 résistance 10K

Pour chaque carte de régulation :

• 1 condensateur 10µF 25V tantale solide ou électrolytique faible ESR
• 1 condensateur 100nF 63V
• 1 condensateur 1µF MLCC 50V
• 2 connecteurs JST-B2P-VH
• 1 connecteur 6 broches mâles 2.54mm
• 2 résistances 8.2K
• 1 résistance 15K
• 1 résistance 120K
• 3 résistances 1K
• 1 résistance 1K 1W
• 1 résistance 6.8K
• 1 potentiomètre 2K pour circuit imprimé, axe 40mm
• 1 potentiomètre 20K pour circuit imprimé, axe 40mm
• 1 potentiomètre 10K pour circuit imprimé, axe 40mm
• 1 potentiomètre multi-tours 50K
• 1 potentiomètre multi-tours 500K
• 1 LT3081

Pour le commutateur de sortie :

• 1 relais FINDER 40.52.9.024
• 2 connecteurs JST-B2P-VH
• 2 connecteurs JST-B3P-VH
• 1 connecteur NS25-W2P
• 3 connecteurs mâles 2 broches 2.54mm
• 1 résistance 4.7K
• 1 résistance 3.9K

Pour chaque multimètre :

• 1 ARDUINO NANO
• 1 support de circuit intégré 30 broches ou deux connecteurs femelle 15 broches
• 1 afficheur LCD 2 lignes 16 caractères
• 2 condensateurs 1µF MLCC 50V
• 1 connecteur 6 broches mâles 2.54mm
• 1 résistance 680
• 1 résistance 1.8K
• 1 résistance 10K
• 1 LM7805
• 1 TL 431
• 1 connecteur mâle sandwich 16 broches longueur 19mm
• 1 connecteur femelle 16 broches hauteur 8mm

Encore :

• 1 LED bleue 3mm 
• 1 LED rouge 3mm
• 3 socles banane 4mm rouge, noir, vert
• 2 petits interrupteurs simples
• 2 boutons de potentiomètre 21mm
• 4 boutons de potentiomètre 15mm
• 1 cordon secteur IEC
• 10 connecteurs JST VHR-2N
• 4 connecteurs JST VHR-3N
• 2 connecteurs NS25-G2
• 3 connecteurs femelles 2 broches 2.54mm 

Des colonnettes pour fixer vos cartes au fond du boîtier :

• 8 colonnettes de 18mm pour les cartes de régulation
• 12 colonnettes de 8 à 10mm pour les autres cartes

Et bien sûr un boîtier Galaxy GX283 ou un équivalent d'au moins 230x230x80.

Le projet KICAD contient la liste de tous les composants avec leur encombrement. Vérifiez que les composants que vous allez acheter correspondent bien, ou modifiez le routage en fonction des vôtres.

Toutes les résistances de la carte régulation sont des résistances film métallique 1% 1/4W, sauf la résistance de 1W.
Toutes les autres résistances sont des résistance 1/4W.
Les potentiomètres en façade  sont des modèles à piste plastique,  OMEG PC20BU linéaires ou équivalent.

Les connecteurs sans référence au pas de 2.54 sont nommés généralement connecteurs DUPONT.

Tous les connecteurs peuvent être remplacés par des modèles à votre convenance :

• JST B2P-VH, B3P-VH, VHR-2N, VHR-3N : 3.96mm 10A
• NS25-W2P : 2.54mm

Tous les connecteur JST sont reliés par des câbles de section 1.5mm2.

Les autres connecteurs peuvent se contenter de 0.5mm2.

Mon fournisseur est : TME. Vous pouvez y trouver tous ces composants ou vous inspirer de leurs caractéristique pour trouver des équivalents.
J'ai par exemple trouvé des connecteurs identiques aux NS25 sur AliExpress, où ils s'appellent KF2510.

3. Les schémas

 

Le filtre secteur

Le redressement / filtrage

La régulation

Le commutateur de sortie

 Le multimètre

Le schéma est réalisé à l'aide de KICAD.
Pour récupérer le projet voir plus bas :  9. Téléchargements.

Dans la réalisation finale R5 et R6 ne sont pas montées. Elles étaient prévues à l'origine pour mesurer le courant de limitation. Je me suis aperçu que cela entraînait un non fonctionnement de la limitation de courant, pour cause d'impédance trop basse. Il aurait fallu adapter l'impédance avec un AOP.

Le montage se compose de 8 cartes.

• 1 filtre secteur
• 2 cartes de redressement / filtrage
• 2 cartes de régulation
• 1 carte commutateur de sortie
• 2 multimètres

Le transformateur vient s'intercaler entre le filtre secteur et les cartes de redressement / filtrage.
Il y a deux routages différents des cartes de régulation, car elles sont en miroir. Les deux régulateurs sont en effet vissés sur les côtés du boîtier, et les potentiomètres sont soudés sur la carte.

4. La réalisation

La réalisation des différentes cartes ne pose pas de problème particulier.

Le projet KICAD comporte des routages nommés dual_xxxx. J'utilise en affet deux films superposés pour obtenir une couleur plus noire sur mon imprimante laser. Si vous faites vos cartes vous-même ils peuvent être utiles. Après impression, coupez le film par le milieu et superposez les deux moitiés.

Sur le filtre secteur vous devrez éliminer la broche du milieu des connecteurs JST-B3P-VH. 230V oblige, un pas de 3.96mm ne suffit pas à assurer une isolation suffisante.

Seules les cartes de régulation sont un peu particulières. Afin de faciliter le routage et assurer une largeur de piste suffisante les broches des régulateurs sont interverties. Celles de devant passent derrière et vice-versa. Avec une pince à becs fins, c'est facile à réaliser.
Encore une fois ne montez pas les résistance R5 et R6.

Attention au branchement des câbles 6 points entre le régulateur et le multimètre. Il n'y a pas de détrompeur. Pensez à utiliser des fils de couleur. Sur la photo ci-dessous les fils de masse sont noirs. Attention, les cartes de régulation sont tête-bêche, ces connecteurs aussi. Si vous branchez à l'envers, vous n'aurez plus qu'à changer votre ARDUINO. Ne le répétez pas ça m'est arrivé.

Chaque multimètre est une carte aux dimensions identiques à celles de l'afficheur. Les deux éléments sont connectés entre eux par des connecteurs sandwich 16 broches de 19 mm dont les broches courtes sont soudées sur l'afficheur :

Ce modèle est un 20 broches dont j'ai éliminé 4 pins.
Sur la carte multimètre on utilisera un connecteur femelle 16 broches de 8 mm de hauteur.

Ces connecteurs servent à assurer un espacement suffisant entre les deux cartes.

Vous aurez à régler :

• la tension maxi de chaque régulateur : multi-tours de 50K
• le courant maxi de chaque régulateur : multi-tours de 500K

Si vous avez besoin de plus de détails ou de photos supplémentaires, je me tiens à votre disposition.

5. IDE ARDUINO

Il vous faudra bien entendu installer les bibliothèques ARDUINO suivantes :

Librairie LiquidCrystal : https://github.com/arduino-libraries/LiquidCrystal

Dans votre IDE (arduino-cc 1.6.9 par exemple), dans le menu "Outils/Type de Carte" choisir "Arduino Nano".

6. Le code

Pour récupérer le projet voir plus bas :  9. Téléchargements.

7. Chargement

Vous n'avez plus qu'à charger le sketch dans votre IDE et charger le code dans l'ARDUINO NANO.
Vous n'avez plus qu'à régler le contraste de l'afficheur et vous verrez s'afficher les informations de tension, courant et température.

8. Photos

Voici quelques images de l'alimentation dans son boîtier :

Au fond à gauche : le transformateur
Au fond à droite : le filtre secteur avec sa prise IEC
Au milieu : le commutateur de sortie

Au fond en haut : les deux multimètres
En dessous : les deux cartes de régulation
On voit les deux régulateurs vissés sur les flancs du boîtier Galaxy. Ces flancs sont en fait des dissipateurs de 10mm d'épaisseur, largement suffisants pour cette application.

Détail du sandwich multimètre / afficheur. Les deux pins à droite du potentiomètre de réglage du contraste sont celles du backlight.

9. Téléchargements

Pour télécharger le projet : https://bitbucket.org/henri_bachetti/labo-power-supply-lt3081
 
Cette page vous donne toutes les informations nécessaires :
https://riton-duino.blogspot.com/p/migration-sous-bitbucket.html
 

10. Liens utiles

Le LT3081 : http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3081fc.pdf


Cordialement
Henri