Du courant alternatif au continu
Une alimentation linéaire transforme la tension alternative du transformateur en tension continue grâce à un redresseur, puis la lisse avec un gros condensateur réservoir. Le condensateur se charge à la crête de chaque alternance et se décharge dans la charge entre deux crêtes, ce qui laisse une ondulation en dents de scie sur la tension continue.
Les formules
- Tension crête : U_crête = U_eff × √2 − chutes des diodes (2 pour un pont de Graetz, 1 pour un point milieu ou une simple alternance)
- Fréquence d’ondulation : le double de celle du secteur en double alternance, égale à elle en simple alternance
- Ondulation crête à crête : ΔU ≈ I_charge ÷ (f_ondulation × C)
- Tension continue moyenne : environ U_crête − ΔU ÷ 2
- Condensateur pour une ondulation visée : C = I_charge ÷ (f_ondulation × ΔU)
Exemple sur le réseau français à 50 Hz
Un transformateur 230 V / 12 V suivi d’un pont de diodes (0,7 V par diode), d’un condensateur de 4 700 µF et d’une charge de 1 A :
| Élément | Valeur |
|---|---|
| Tension crête | 15,57 V |
| Fréquence d’ondulation | 100 Hz |
| Ondulation | 2,13 V |
| Tension continue moyenne | 14,5 V |
| Tension minimale | 13,4 V |
| Condensateur pour 1 V d’ondulation | 10 000 µF |
À 60 Hz, comme aux États-Unis, le même montage n’ondule que de 1,8 V : les schémas américains demandent donc environ 20 % de capacité en moins.
Choisir les composants
- Marge du régulateur : le creux de l’ondulation doit rester au-dessus de la tension de sortie du régulateur plus sa tension de déchet (environ 2 V pour un 7805 ou un LM317, moins pour un LDO).
- Tension du condensateur : prenez au moins 25 % au-dessus de la crête à vide, sachant que le secteur peut monter de 10 %.
- Courant d’ondulation : le condensateur subit de fortes impulsions de charge ; vérifiez son courant d’ondulation admissible, sinon il chauffe et vieillit vite.
- Diodes : choisissez-les pour le courant crête répétitif, souvent plusieurs fois le courant continu de la charge.
Limites de l’estimation
La formule suppose un courant de charge constant et une impulsion de charge brève. Elle surestime un peu l’ondulation à faible charge et la sous-estime si la résistance du transformateur est importante. Pour l’audio ou les circuits de précision, ajoutez un régulateur ou un filtre RC ou LC.
Sécurité
Le secteur 230 V peut tuer. Travaillez côté basse tension d’un transformateur fermé, protégé par fusible et certifié, et déchargez les gros condensateurs avant de les toucher.