Régul. 12V 2A, Step Up/Down, S18V20F12

Obtenir une tension de sortie de 12V (2A) à partir d'une tension supérieure ou inférieure et le S18V20F12

Le régulateur de tension à découpage S18V20F12 step-up/step-down produit efficacement une tension 12 Volts à partir d'une source d'alimentation entre 3 V et 30 V avec un courant typique de 2 Ampères dans le hacheur. 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 12 volts puis chute sous les 12 volts (après décharge de votre source d'énergie). Ce module est assez compacte (4.3cm x 2.1cm) et dispose d'une efficacité entre 80% et 90%.

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)

La flexibilité de la tension d'alimentation offert par ce régulateur en fait un outil particulièrement bien adapté pour les projets alimentés par piles/batteries où la tension est généralement supérieure à la tension voulue mais dont la tension chute progressivement en dessous de la tension désirée au fur et à mesure que la pile/batterie s'épuise. Si vous n'avez pas de restriction sur la tension minimale durant le cycle de vie de vos piles alors vous pouvez envisager de nouvelles approches (autres pack de piles, plus légère, form-factor différent). Par exemple:

• Un support à 4 piles, qui permet d'obtenir une tension de sortie de 6 V avec 4 piles alcalines toutes neuves.
  Note importante: 4 piles NiMH offirait seulement 4.0 V avec des piles partiellement déchargées, cele ne convient pas pour le régulateur 12V mais serait idéal pour le régulateur 5V.
• Une pile 9 V (jettable) ne serait pas indiquée dans ce cadre d'utilisation car sa tension chuterait trop vite.
  Si vous avez besoin de 12 Volts et d'un courant de 1 ampères, c'est que votre projet est consommateur d'énergie.
  Il faut savoir que les piles 9 Volts ne sont pas prévues pour des projet énergivores... mais plutot pour assure la survie, sur le long-terme, de projets à faible consommation. Une pile 9 volts sera plutôt indiquée pour un régulateur step-up/step-down 5 Volts (qui, lui, accepter une tension minimale de 3 volts).

Le courant de perte à vide oscille typiquement entre 1 mA et 5 mA pour toutes les combinaisons de tension d'entrée et de sortie (ex: le courant de perte de la version 12V du régulateur est approximativement de 4 mA avec un tension d'entrée de 3 V, de 1.5 mA avec une tension d'entrée de 12 V, et de 1 mA avec une tension d'entrée de 30 V).
La broche ENABLE (activation) peut être utilisée pour placer le régulateur en mode d'économie d'énergie, ce qui réduit le courant de perte à environ 10 - 20 µA par volts de tension d'entrée VIN (ex: environ 30 µA avec Vin= 3 V et 500 µA avec Vin = 30 V).

Ce régulateur dispose d'une protection contre la polarisation inverse accidentelle, contre le sur-courant, et protection thermique (coupure à 165°C). Le régulateur est également équipé d'une protection contre la sous-tension, cette protection désactive le régulateur lorsque la tension d'entrée chute en dessous de 2.5V (typiquement).

Caractéristiques

• Tension d'entrée (Vin) : 2.9 V à 32 V
  32V est la limite maximale absolue; nous recommandons une tension d'alimentation maximale de 30 V (qui est la tension limite de la protection par polarisation inversée).
• Tension de sortie fixe à 12 V avec un précision de 4%.
• Courant maximum de 2 A (typique et en continu). Lorsque la tension d'entrée est proche de la tension de sortie.
  Notez que le rendement et le courant de sortie maximum dépend de la différence de tension entre l'entrée et la sortie (voyez les graphes)
• Protection contre la polarisation inversée (jusqu'à 30 V), sur-courant, surchauffe (par coupure) et sous tension (par désactivation du convertisseur).
• Rendement de 80% à 90%, dépend de la tension d'entrée, tension de sortie et la charge (le courant)
• 4 trous de fixation pour du M2
• Compacte: 43 × 21 × 10 mm
• De trous avec empattement de 2.54mm (pour l'installation de pinHeader) ou de plus grands trous pour pour l'installation de borniers. Cela vous offre plusieurs options de raccordement dans vos projets.

Utiliser le régulateur

Connexion

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

• VIN: tension d'entrée.
• GND: la masse.
• VOUT: la tension de sortie.
• Enable: Permet d'activer/désactiver le régulateur.

Les connexions sont disponibles en empattement de 2.54mm, ce qui est idéal pour utiliser la carte avec breadboards et carte de prototypage. MAIS VOUS POUVEZ AUSSI BRANCHER DES BORDNIERS sur les trous prévus à cet effet..

La tension d'entrée VIN, doit être entre 2.9 V et 32 V. Une tension d'entrée inférieure provoquera le blocage du régulateur afin qu'il ne fonctionne pas de façon imprévisible; une tension d'entrée supérieure provoquera un destruction du régulateur, vous devez donc vous assurer que le bruit sur la source de tension ne soit pas excessif (ex: dans une voiture, il peut y avoir des surtensions allant jusque 60 volts). 32 V doit être vu comme une limite maximale absolue. Nous recommandons une tension maximale de 30 V.

Le régulateur est activé par défaut (enabled): une résistance pull-up 100 kΩ est intégré à la carte. Cette résistance pull-up connecter l'entrée ENABLE sur la broche VIN (protégée contre la polarisation inverse). La broche ENABLE peut être ramenée au potentiel bas (à la masse, sous 0.7 V) pour placer la carte en mode d'économie d'énergie. Le courant de fuite dans ce more est dominé par le courant circulant dans la résistance pull-up(entre ENABLE à la masse et la tension appliquée sur VIN et le circuit de protection contre la polarisation inversée), ce courant est de l'ordre de 10 µA à 20 µA par volt appliqué sur VIN pendant que ENABLE est maintenu au niveau bas (ex: approximativement 30 µA avec 3 V sur Vin et 500 µA pour 30 V sur Vin). Si vous n'avez pas besoin de cette fonctionnalité alors vous devriez laisser le broche ENABLE déconnecté.
Notez que la topologie SEPIC mettent en place en place des capacités entre l'entrée et la sortie; par conséquent, la sortie n'est pas complètement déconnectée de de l'entrée lorsque le régulateur est désactivé.

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 80% et 90%.

Le courant maximum que la carte est capable de délivrer varie en fonction de la tension d'entrée et d'autres facteurs comme la température ambiante, le flux d'air et radiateur. Le graphique ci-dessous présente le courant de sortie à partir duquel la protection thermique du régulateur s'enclenche au bout de quelques secondes.
Ces courants représente les limites de fonctionnement du régulateur et le courant qu'il ne pourra pas produire pendant de longues périodes. Prévoyez une consommation que quelques centaines de milliampères en dessous de la courbe pour vous assurer un courant max disponible dans la durée.

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 excèdes 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".