Régul. 5V 500mA, Step Up/Down, S7V7F5

Transformer efficacement une source de tension en 5V avec ce régulateur DC-DC

Le régulateur de tension à découpage S7V7F5 step-up/step-down produit une tension 5 V à partir d'une source d'alimentation entre 2.7 V et 11.8 V. Ces régulateurs à découpage sont communément appelés DC-ot-DC regulator, Switched Mode Power Supply (SMPS) ou switching regulator.
Il a la possibilité de convertir les tensions plus basses (step-up) et plus élevées (step-down), ce qui rend de breakout très utile pour les applications où la tension peut fortement varier. Vous pourrez ainsi l'utiliser dans des montage où la tension de départ est supérieure à 5 volts puis chute sous les 5 volts (après décharge de votre source d'énergie). Ce module est très compacte (0.89cm x 1.2cm) et dispose d'une efficacité supérieure à 90% et peu délivrer jusqu'à 1 A en Step-Down (diminuant la tension à 5 Volts)  et environ 500 mA en Step-Up (en augmentant la tension jusqu'à 5V).

Step-up, Step-Down... Kaseko?

Step-Up est un terme anglais que nous traduirons par "augmenter". Tandis que Step-Down sera traduit par "diminuer".
Ce sont des caractéristiques des régulateur de tension à découpage (switching régulator). Un régulateur Step-Up est capable d'augmenter la tension pour atteindre la tension désirée. Un régulateur Step-Down sera capable de gérer une tension plus élevée en entrée afin d'atteindre la tension désirée.
Un régulateur Step-up/Step-Down est capable d'atteindre la tension désirée en partant d'une tension d'alimentation inférieure ou supérieure. Ce dernier modèle est pratique si vous avez besoin de maintenir un projet sous tension aussi longtemps que possible avec une source d'alimentation dont la tension chute dans le temps (ex: pile).

Description (la suite)

Cette flexibilité face à la tension d'entrée est un avantage bien pratique pour les applications à base de piles ou la tension au début de fonctionnement est au dessus de 5V et chute au fur et à mesure que la pile se décharge. Sans cette contrainte d'avoir des accus ou piles devant absolument garder une tension minimal durant toute sa durée de vie, il est possible d'envisager l'usage d'autre type de "pack de pile" ou de format de pile plus en adéquation avec les contraintes d'encombrement de votre projet. Par exemple, avec un support de 4 piles nous obtenons 6 volts en sortie avec des alkalines toutes neuves. Si vous remplacez les alkalines par des piles NiMH, nous n'obtenons une tension nominale de 4.8 V qui chute à 4.0 V lorsqu'elles sont partiellement déchargées. Grâce à ce régulateur, vous pouvez utiliser votre montage avec les deux types de piles... votre circuit sera alimenté en 5 V. Un autre scénario est l'utilisation d'une pile 9V jetable pour alimenter un circuit 5 V. Ces piles peuvent se décharger jusqu'à moins de 3 V. En utilisant un régulateur standard (comme celui de votre Arduino), votre montage cessera de fonctionner quand la tension de la pile chutera à 6 V, avec ce régulateur la pile 9V pourra se décharger jusqu'à 3 volts tandis votre montage dispose toujours de ses 5 volts.

Dans la cadre d'application typique, le régulateur est capable de délivrer 1A en continu si la tension d'entrée est supérieure à  à 5 V (fonctionnement en step-down) et 500 mA en continu lorsque la tension d'entrée est sous 5 V (fonctionnement en step-up); Voyez le graph pour des informations plus détaillées sur cette caractéristiques. Le régulateur dispose d'un protection contre les court-circuit et une sécurité thermique protégeant le circuit contre les surchauffe (par coupure). La carte ne dispose pas de protection contre la polarisation inverse.

Caractéristiques

• Tension d'entrée: 2.7 V à 11.8 V
• Sortie: fixée à  5V précision de +5/-3%
• Courant de sortie:
  
  • 1 A en fonctionnement step-down (tension d'entrée supérieure à 5v).
  • 500 mA en fonctionnement step-up (tension d'entrée sous 5 volts) 
  • Le courant de sortie vraiment disponible dépend de la tension d'entrée. Voyez les informations de la section "efficacité et courant de sortie" ci-dessous.
• Mode d'économie d'énergie qui maintien une une autre performance à faible courant (courant au repos est de moins de 0.1 mA)
• Protection contre les surchauffe (par coupure) et les court-circuitd.
• Taille: 9 × 12 × 3 mm

Utiliser le régulateur

Connexion

Le régulateur dispose de 3 connexions libellées au verso de la carte:

• VIN: tension d'entrée.
• GND: la masse.
• VOUT: la tension de sortie.

Les connexions ont un empattement de 2.54mm, ce qui est idéal pour utiliser la carte avec breadboards et carte de prototypage. Grâce aux connecteurs fourni avec la carte, vous pourrez souder le régulateur contre la carte ou perpendiculairement (pour gagner de la place).

La tension d'entrée doit être entre 2.7v et 11.8v. Une tension d'entrée inférieure coupe le régulateur tandis qu'une tension supérieure à 11.8v peut le détruire.Vous devez également éviter d'avoir du bruit de façon excessive et rester attentif aux pointes de tension destructrices pouvant être causées par les circuits LC.

La tension de sortie, VOUT, est régulé à la tension fixée de 5V. Cette dernière peut néanmoins l'élevé à 5.2v lorsque qu'il n'y a pas (ou peu) de charge. 

efficacité et courant de sortie

L'efficacité du régulateur de tension est défini comme (Puissance de sortie)/(Puissance d'entrée). il s'agit d'une importante mesure pour évaluer la performance surtout si la durée de vie de la pile ou le dégagement de chaleur sont des éléments critiques pour votre projet. Comme l'indique le graphique ci-dessous, ce régulateur dispose d'une efficacité entre 85% et 95%. Les caractéristiques d'économie d'énergie permettent de maintenir cette efficacité très haute même lorsque le courant est très faible.

Le maximum de courant que l'on peut obtenir de la carte dépend de la tension disponible à l'entrée mais également d'autres facteurs dont la température ambiante, la circulation de l'air, la dissipation de chaleur. Le graphique ci-dessous montre le courant maximum disponible pour la tension d'entrée donnée au régulateur (courant auquel la portection de surchauffe du régulateur déclenche au bout de quelques secondes). Ces courants représentent les capacités limites du régulateur et ne peuvent pas être maintenu durant de longues périodes. Par conséquent le courant que peut délivrer continuellement le régulateur se situe plusieurs centaines de milliAmpère en dessous et nous recommandons de ne pas tirer plus de 1 Ampère avec ce régulateur (sur la gamme de tension d'entrée disponible).

Pointes de surtension provoqués par les circuits LC

Lorsque vous connectez la tension sur un circuit électronique, l'appel de courant initial peut causer une pointe de surtention qui peut être beaucoup plus élevée que la tension d'entrée. Le régulateur peut être détruit si ces pointes de surtensions excèdents la tension maximale autorisée. SI vous connectez une alimentation d'environ 9V (et plus), ou utilisez des fils de branchement dépassant 5 cm, ou utilisez une alimentation avec une forte inductance ALORS nous recommandons de de souder une capacité de 33 μF ou grosse capacité électrolytique près du régulateur entre VIN et  GND. La capacité doit être capable de supporter une tension d'au moins 16 V.

Vous trouverez plus d'information sur les surtensions LC dans les notes applicatives de pololu voyez "Understanding Destructive LC Voltage Spikes".