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Supposons que vous ayez un appareil très complexe et fragile, qui ne fonctionne correctement que dans certaines conditions particulières. Imaginez maintenant que son alimentation électrique soit totalement instable, délivrant de l'énergie destructive une seconde, puis s'affaiblissant jusqu'à devenir inopérante l'instant d'après. C'est précisément ce qui se produit constamment avec nos appareils électroniques, du téléphone portable à l'ordinateur portable, confrontés au monde imparfait de l'électricité. Pourtant, l'héro invisible qui se dresse entre ce désordre et la sécurité de votre appareil est le régulateur de tension.
Qu'est-ce qu'un régulateur de tension et pourquoi en avons-nous besoin
Un régulateur de tension est un circuit ou un dispositif qui maintient une tension constante, soit en faisant varier la résistance entre la borne « réglable » et la masse, soit par un type de suiveur émetteur/source. Il sert principalement de protection. L'alimentation reçue par votre appareil, qu'elle provienne d'une prise murale ou d'une batterie, n'est ni propre ni stable. Elle peut subir des pics de tension, des baisses de tension et toutes sortes de bruits électriques. Sans contrôle, ces variations seraient fatales. Une surtension soudaine pourrait griller des microcircuits et composants délicats, tandis qu'une chute de tension pourrait provoquer un redémarrage de l'appareil, un fonctionnement erratique ou tout simplement empêcher son allumage. Le régulateur de tension reçoit cette alimentation irrégulière, élimine le bruit électrique et fournit une tension propre et stable que les composants internes peuvent utiliser pour fonctionner en toute sécurité et de manière stable. C'est l'élément fondamental de tous les appareils électroniques modernes, et la raison pour laquelle les dispositifs ont une durée de vie aussi longue sans défaillance.
Le fait le plus fondamental concernant la régulation
Un régulateur de tension, au niveau le plus fondamental, fonctionne selon un principe de rétroaction et de soustraction (ce qui est similaire à la manière dont un thermostat de chauffage contrôle en réalité le chauffage). Il surveille en permanence sa tension de sortie. Dès qu'il détecte une quelconque différence entre la sortie et la valeur qu'elle devrait avoir (soit une nouvelle tension à l'entrée, soit une machine utilisant plus ou moins d'énergie), il corrige immédiatement cette variation. Cela s'effectue généralement par rapport à une tension de référence interne. Si la tension de sortie est trop élevée, le régulateur dissipe l'excédent d'énergie (ou réduit le courant), en commutant ses courants internes pendant quelques microsecondes en mode court-circuit jusqu'à ce que la tension de sortie redescende suffisamment. Si la tension est insuffisante, il intervient pour augmenter le flux afin de la ramener au niveau précédent. Ce type de surveillance continue et tous ces petits réglages fins peuvent être effectués des millions de fois par seconde, offrant ainsi un état stable des conditions électriques, indépendamment des fluctuations présentes du côté de l'entrée.
Types de stabilisateurs de tension et leurs applications
Les régulateurs ne sont pas tous créés égaux et se divisent fondamentalement en deux types, chacun présentant des avantages spécifiques. Le premier est le régulateur linéaire. De loin l'un des plus simples et des plus propres, le régulateur linéaire fonctionne en dissipant la tension excédentaire. Il convient très bien aux applications à faible bruit et à faible puissance, comme les interfaces audio ou capteurs. Mais son principal inconvénient est son inefficacité lorsqu'il est utilisé, particulièrement lorsqu'il existe une grande différence de tension entre l'entrée et la sortie, auquel cas l'énergie excédentaire est transformée en chaleur.
La deuxième grande variété est le régulateur à découpage. Ces derniers sont plus complexes et nettement plus efficaces. Plutôt que de dissiper sous forme de chaleur la tension excédentaire, un régulateur à découpage commute très rapidement le courant entre l'état activé et désactivé, puis utilise des composants tels que des inductances et des condensateurs pour lisser l'énergie pulsée et obtenir une tension stable. Cette méthode réduit la quantité d'énergie perdue sous forme de chaleur et rend les régulateurs à découpage adaptés à une utilisation dans des appareils fonctionnant sur batterie, ainsi que dans certains autres équipements électroménagers comme la carte mère d'un ordinateur. Un inconvénient peut être qu'ils génèrent du bruit électrique, qu'une conception soignée du circuit doit compenser.
Voici une liste des menaces courantes et la manière dont un régulateur protège vos appareils
Les composants électroniques luttent contre plusieurs ennemis invisibles, combattus par un régulateur de tension. Lorsqu'il y a une augmentation soudaine mais brève de la tension, on parle de surtensions, qui peuvent être causées par le retour du courant après une coupure ou par d'autres appareils qui s'allument et s'éteignent. Ces surtensions peuvent détruire instantanément les dispositifs à semi-conducteurs. Le régulateur élimine alors ces pics de tension. Les creux de tension sont des variations partielles de la tension, pouvant à leur tour réinitialiser un microcontrôleur. Le régulateur joue le rôle de maintien de la pression souhaitée. En outre, le bruit électrique (par exemple, les interférences radioélectriques ou RFI) provenant d'autres appareils électroniques et fréquences radio peut pénétrer dans l'interface et perturber le trajet de signal propre nécessaire aussi bien à la logique numérique qu'aux capteurs analogiques. Ce bruit haute fréquence est éliminé par les régulateurs, en particulier les régulateurs linéaires, afin de fournir au dispositif un signal pur.
Choisir et entretenir vos équipements électroniques
Cependant, munis de quelques connaissances, comme l'importance des régulateurs de tension, vous êtes susceptible de prendre une décision d'achat plus éclairée. Même si vous ne verrez pas écrit « régulateur de tension de haute qualité » dans la description des caractéristiques, un bon régulateur peut être déduit d'une réputation constante en matière de fiabilité et d'une longue durée de vie de l'appareil. Par ailleurs, ces informations soulignent également l'importance d'utiliser les adaptateurs secteur et chargeurs fabriqués par les constructeurs. Un régulateur de tension bon marché, sans marque, provenant des bacs à rabais pourrait ne pas réguler correctement sa sortie, laissant vos appareils électroniques coûteux à la merci d'un courant électrique incontrôlé et entraînant leur mort prématurée. En assurant une alimentation stable, le modeste régulateur de tension prévient discrètement vos appareils électroniques des soubresauts et pannes, les maintient en bon fonctionnement et protège votre investissement – offrant silencieusement une protection en cas de besoin.