Régul. 5V 600mA, Step Down, D24V6F5

Réduire efficacement le tension en 5V avec ce régulateur DC-DC

Le régulateur de tension à découpage D24V6F5 step-down produit une tension 5 V à partir d'une source d'alimentation entre 7 V et 42 V. Ces régulateurs à découpage sont communément appelés DC-ot-DC regulator, Switched Mode Power Supply (SMPS) ou switching regulator.
Ce régulateur dispose d'une efficacité entre 80 et 90% et est plus efficace qu'un régulateur de tension linéaire... d'autant plus que la différence tension entre l'entrée et la sortie est grande.

Le régulateur dispose d'une protection contre les court-circuits et une sécurité thermique protégeant le circuit contre les surchauffes (par coupure). La carte ne dispose pas de protection contre la polarisation inverse.

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 régulateurs 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).

Caractéristiques

• Tension d'entrée: [Tension de sortie + tension Drop-Out] jusqu'à 42 V
  La tension Drop Out est la perte de tension causée par le régulateur. Voir plus loin.

• Sortie: fixée à  5V précision de +4%
• Courant de sortie: 600mA
• Fréquence de hachage: 1.25 MHz
• Protection contre les surchauffes (par coupure) et les court-circuits.
• Courant de veille de 2mA (typique lorsqu'il n'y a pas de charge).
  Peut être ramené à 20µA si la broche nSHDN est placée au niveau bas.
• Taille: 13 × 10 × 3 mm

Utiliser le régulateur

Connexion

Le régulateur dispose de 4 connexions libellées au verso de la carte:

• VIN: tension d'entrée.
• GND: la masse.
• VOUT: la tension de sortie.
• nSHDN: (logique inverse) Shutdown est utilisé pour passer la carte en économie d'énergie.

Les connexions ont un empattement de 2.54mm, ce qui est idéal pour utiliser la carte avec breadboard 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).

nSHDN: La broche nSHDN peut être placée à un niveau bas (sous 0.3v) pour désactiver la sortie et placer la carte dans un mode d'économie d'énergie qui consomme généralement 20µA. Elle peut être placée à un niveau haut (au dessus de 2.3v) pour activer la carte. Vous n'êtes pas obligé d'utiliser cette fonctionnalité et pouvez brancher la broche nSHDN directement sur VIN de manière à activer la carte dès qu'elle est sous tension. Ne laisser pas cette broche déconnectée afin d'éviter un fonctionnement imprévisible.

VIN: La tension d'entrée qui doit être supérieure à VOUT + la tension drop-out (chute de tension du régulateur, voir le graphe de la tension drop-out en fonction de la charge). Assurez-vous que le bruit sur votre broche d'entrée n'excède pas le maximum de 42v.  Soyez également prudent avec les pointes de surtension des circuits LC (voir note)

VOUT: La tension de sortie est fixé par le modèle du régulateur. La version D24VxF3 produit 3.3 V en sortie, la version D24VxF5 produit 5 V, la version D24VxF9 produit 9 V et la version D24VxF12 produit 12 V

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 destructrice pouvant être causées par les circuits LC.

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 du modèle du régulateur. Vous ne pourrez obtenir plus de 300mA depuis le régulateur 300mA et 600mA pour le régulateur 600mA.

Chute de tension typique (Drop-out voltage)

La chute de tension d'un régulateur Step-Down est la quantité de tension minimale qu'il fait avoir en plus à l'entrée VIN. Cette chute de tension est également appelée Drop-Out voltage.

Voyez la flèche verte dans les graphes ci-dessous. Si vous utilisez un régulateur 5V: la tension d'entrée doit être au minimum de 5V + 1.1V (6.1V) pour un D24VxF5 (5v de sortie) débitant un courant de 200mA

Vous pouvez voir sur les deux derniers graphes que les régulateurs 300mA (9 et 12v) ont une chute de tension (drop-out voltage) qui devient vraiment très importante lorsque l'on s'approche des 300 mA. Par contre, la version 600mA du même régulateur (courbe bleue) à une chute de tension bien mieux maîtrisée et reste plus stable.

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 surtension qui peut être beaucoup plus élevée que la tension d'entrée. Le régulateur peut être détruit si ces pointes de surtensions excédents la tension maximale autorisée. SI vous utilisez des fils de connexion d'environ 50 cm et connectez une alimentation d'environ 20V alors vous pourriez obtenir des surtensions par circuit LC pouvant dépasser les 42V. Si vous utilisez une alimentation de plus de 20v ou une alimentation à haute inductance, nous recommandons 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 50 V.

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