Régul. 5V 1A, Step Down, D24V10F5

Obtenir une tension de 5V 1A à partir d'une source de tension plus élevée grâce au D24V10F5

Les régulateurs de tension de la famille D24V10Fx sont des régulateurs step-à découpage step-down mettant en oeuvre un composant Interstil ISL85410. Il est capable de produire une tension 5 V à partir d'une source d'alimentation allant jusqu'à 36 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. Ces régulateurs disposent d'un mode d'économie d'énergie qui permet de plonger le régulateur dans un mode de très base consommation (lorsqu'il n'y a pas de charge)... option particulièrement appropriée pour les applications fonctionnant à base de pile.

Attention: cette carte NE dispose PAS d'une protection contre la polarisation inversée.

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 36 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: 1000mA
• Fréquence de hachage: 500 KHz
• Protection contre les surchauffes (par coupure) et les court-circuits.
• Courant de veille de 200µA (typique lorsqu'il n'y a pas de charge).
• Démarrage "Soft-Start" de 2ms pour limiter l'appel de courant lors de la mise sous tension.
• Taille: 18 × 13 × 3.5 mm

Utiliser le régulateur

Connexion

Le régulateur dispose de 5 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.
• PG: Tension de sortie OK.

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).

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. Il y a une résistance pull-up de 100 kΩ entre la broche SHDN et VIN. Par conséquent, si vous désirez que la carte soit constamment activée, laissez cette broche déconnectée. Lorsque la broches est placée au niveau bas, le courant consommé par le régulateur est principalement déterminé par celui traversant la résistance pull-up et sera donc proportionnel à la tension d'entrée VIN (a 36 V, le courant est d'envrion 360 μA.)

VIN: La tension d'entrée doit être située entre 3 et 36V. Mais cette dernière 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). Soyez également prudent avec les pointes de surtension des circuits LC (voir note).

PG: est l'indicateur “power good” (alimentation OK), est une sortie en drain ouvert qui passe au niveau bas lorsque la tension du régulateur chute sous 80% ou au dessus de 120% de la tension de sortie attendue. Cette broche est également activement maintenue au niveau bas durant les 2 ms nécessaires au démarrage (soft-start) du régulateur  et lorsque le régulateur est désactivé par l'entrée SHDN  ou dans les conditions de sur-courant et surchauffe. Une résistance pull-up externe est nécessaire lorsque vous voulez utiliser cette broche.

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.

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, 600mA pour le régulateur 600mA et 1A pour le régulateur 100mA.

Chute de tension typique (Drop-out voltage)

La chute de tension d'un régulateur Step-Down est la quantité de tension minimale qu'il faut 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 régulateur 300mA (9 et 12v) ont une chute de tension (drop-out voltage) qui deviennent vraiment très importante lorsque l'on s'approche des 300 mA. Par contre, la version 600mA du même régulateur (courbe bleue) a une chute de tension bien mieux maîtrisée et reste plus stable.

Cas spécifique au D24V10F5

Les graphes ci-dessous présentent l'efficacité (rendement) et chute de tension (drop-out voltage) typique pour le régulateur 5V D24V10F5.

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 excèdes 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".