Conception d'une alimentation stabilisee simple

On veut fabriquer une alimentation continue stabilisée de valeur Vu = 15 V pour alimenter un montage représenté par une résistance Ru = 30 ! soit un courant débité de 0,5A. La stabilisation de tension est obtenue avec le montage de la figure 1 utilisant un transistor de puissance de type BD 181 dont les caractéristiques sont données en figure 2.

Figure 1

Figure 2

1. Ce montage étant alimenté par une tension VA = 35 V, écrire l’équation de la droite de charge du transistor. Tracer celle-ci et donner les coordonnées du point de fonctionnement (IC, IB et VCE).
2. On donne VBE = 0,7 V. Quelle doit être la tension de la diode Zener VZ ? On choisit un courant de diode IZ = 5 IB ; calculer la valeur de la résistance R.
3. Calculer la puissance dissipée dans le transistor (PT) et dans la diode Zener (PZ).
4. Pour le transistor, le fabriquant donne les caractéristiques thermiques suivantes :
  • Température maximale de jonction : Tj max = 200 °C
  • Resistance thermique jonction-boitier : Rth J.C = 1,5 °C/W
  • Resistance thermique jonction-air ambiant : Rth J.A = 40 °C/W
En l’absence de radiateur, dessiner le schéma thermique et en déduire la puissance maximale admissible pour une température ambiante TA de 80°C.
5. Calculer la valeur maximale que doit avoir la résistance thermique radiateur-air ambiant pour dissiper la puissance calculée en question 3 sans dépasser Tj max, le radiateur étant avec une lamelle de mica qui ajoute une résistance Rth C.R = 0,5 °C/W.
6. La tension VA de 35 V est obtenue à partir du secteur (220 Veff, 50 Hz) en utilisant un transformateur et un montage redresseur deux alternances en pont de Graëtz avec filtrage par condensateur. Dessiner le schéma de l’ensemble du montage.
7. En considérant que la charge du condensateur de filtrage est instantanée et sa décharge linéaire, calculer la valeur à donner au condensateur de filtrage pour que l’amplitude crête à crête de l’ondulation !V à ses bornes soit au plus égale à 6% de VA.

CORRECTION  
1. Droite de charge du transistor.