A.M.F.N.
Association des Modélistes Ferroviaires de Nice

Hacheurs et convertisseurs de tension


Sur nos réseaux, il est parfois nécessaire d'alimenter des accessoires en très basse tension: lampes miniatures de 3V, voire 1,5V, électronique en 5V, etc.

Dans le cas des lampes, basse tension est synonyme de fort courant (puissance oblige). Il nous est arrivé de devoir éclairer une gare comportant 7 rangées de 20 lampadaires 1,5V: à 50mA par ampoule, c'est 0,7A qu'il a fallu fournir.

Or le transport d'un fort courant sous une faible tension n'est pas facile, à cause de la chute de tension dans les fils: une variation de 0,1V sur une ampoule 1,5V est équivalente à une variation de 15V sur une ampoule 220V, et la durée de vie s'en trouve réduite de moitié (source constructeur).

L'utilisation de hacheurs ou de convertisseurs de tension permet de résoudre ce problème: pour ne pas avoir à transporter un fort courant sous une faible tension, on augmente la tension et on diminue le courant.

De plus, on peut avoir en différents points du réseau différents convertisseurs qui fabriquent sur place les tensions nécessaires, de sorte qu'une seule alimentation générale est suffisante pour tout le réseau. A partir d'une seule tension de 12V distribuée, on pourra ainsi obtenir du 1,5V ici, du 5V là, du 6V ailleurs, etc.

Pourquoi ne pas utiliser pas un régulateur?
Les régulateurs classiques abaissent et régulent la tension, mais conservent le courant. Ils nécessitent de plus en radiateur qui est encombrant et... chaud! Par exemple, dans le cas de la gare citée plus haut, le régulateur aurait du dissiper plus de 7W, ce qui représente une véritable petite chaufferette.

Pourquoi ne pas monter les lampes en série?
Pour les lampes, c'est effectivement une possibilité, mais qui ne marche pas avec toutes les lampes. En effet, les lampes ont une résistance qui varie fortement avec la tension (en fait, avec la température du filament).
Si cette variation se fait d'une certaine façon, il est possible de monter les lampes en série, mais dans le cas contraire une lampe va absorber toute la tension au détriment de ses voisines, et va finir par griller. Nous avons ainsi vu s'éteindre le TCO de notre réseau HO, lampe après lampe...

Voici deux montages que nous utilisons:

Un hacheur simple:

En voici le schéma:

Le circuit intégré utilisé est un double amplificateur LM358, d'usage très courant, en boîtier à 8 broches.

Le premier ampli est monté en oscillateur, le second en comparateur.

Le potentiomètre de 4,7k sert à régler la largeur des impulsions, et donc la valeur efficace de la tension de sortie.

La tension d'alimentation (12V) n'est donnée qu'à titre indicatif; le LM358 supportant beaucoup plus.

Ce hacheur nous a servi à alimenter depuis le 12V des ampoules 3V et 5V, ainsi que ses actionneurs à fil thermorétractable ("fil à mémoire").

Les limitations du montage sont les suivantes:

Dans le cas où ces limitations sont gênantes, on peut de tourner vers le montage convertisseur ci-après.

Un convertisseur simple:

Ce montage utilise le circuit spécialisé MC34063, et le schéma est simplement en de ceux proposés sur la notice du constructeur.

Quelques notes:
- les valeurs de tension sont données à titre indicatif. La tension de sortie est réglable par le potentiomètre P1 à partir d'un minimum de 1,25V.
- la diode D1 doit impérativement être une diode Schottky (la 1N5822 est parfaite),
- la self 100uH peut être le modèle disponible chez Sélectronic sous la référence 20.8201.
- en cas d'échauffement du transistor, diminuer R2 à 330, voire 220 ohms,
- la résistance R1 sert à limiter le courant de sortie. Avec une valeur de 1 ohm, ce courant est limité à 0,33A. Pour des courants supérieurs, mettre plusieurs résistances 1/4W de 1 ohm en parallèle.

Ce convertisseur nous sert à alimenter des ampoules 1,25V à partir du 12V, ainsi que du matériel embarqué à bord des trains (caméra et émetteur vidéo).
 

Deux vues d'un convertisseur (taille réelle: 30x50mm).

Ce montage comprend, en plus des composants mentionnés sur le schéma,
un fusible en entrée.
On a monté deux résistances de limitation de courant (limitation à 0,66A.)
On peut trouver des vues de convertisseurs installés sur la page bus 3 fils.

Le circuit imprimé de ce convertisseur est disponible sur ce site à la page téléchargement.

Le MC 34063 peut être également utilisé comme convertisseur élévateur de tension, et éventuellement sans transistor extérieur, pour des courants faibles. Se référer à la notice du constructeur.


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