Montage D'une alimentation stabilisée réglable utilisant un amplificateur

  Le montage de la figure 1 représente une alimentation stabilisée réglable utilisant un amplificateur opérationnel dont le gain en tension A est égal à 200.103. Elle est chargée par une résistance d’utilisation Ru de 75 !. La diode Zener sera considérée comme fournissant une tension VZ de 5V parfaitement stable. On ne s’occupera pas, dans ce travail, de son alimentation par la source U. On prendra dans cette première partie VA = 30 V.
  On donne le gain en courant du transistor « ballast » NPN 2N5294 : " = 125. Sa résistance interne rce est suffisamment importante pour être négligée.
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 1. Déterminer la valeur de la tension VP en utilisant la propriété fondamentale qui commande
le comportement d’un amplificateur opérationnel idéal en mode linéaire.
2. La valeur de VS étant de 15 V, calculer celle du courant IS.
3. On choisi les résistances R1 et R2 pour que le pont formé par ces deux résistances consomme
un courant IP de 1 mA. Déterminer leurs valeurs.
4. Evaluer la tension VBM entre la base B du transistor et la masse M et la valeur du courant de
base IB du transistor.
5. On remplace R1 par une valeur double de celle calculée en question 3. Déterminer alors les
nouvelles valeurs des courants et des tensions en tous les noeuds du schéma. On a toujours
un courant IP de 1mA.
6. On veut maintenant faire varier la tension de sortie VS de 10V à 25 V en remplaçant le pont
R1, R2 par l’ensemble R’1, R, R’2 (figure 2) où R est un potentiomètre permettant de modifier
le rapport k=Vp/Vs
 En considérant que le pont doit toujours consommer un courant de 1mA
lorsque VS = 15 V, déterminer les valeurs pratiques des résistances : R’1, R, R’2.

7. Lorsque l’on règle le potentiomètre R, VS varie et IS aussi. Calculer, en fonction de VA, VS et
Ru, la puissance PT dissipée par le transistor et montrer qu’elle passe par un maximum pour
une certaine valeur de VS que l’on déterminera. Donner alors la valeur de la puissance
maximale dissipée par le transistor.
8. On donne les caractéristiques thermiques du transistor :
Tjmax = 150°C Rth j-case = 3,5°C/W Rth j--amb = 70°C/W sans radiateur.
En prenant une température ambiante Tamb = 50°C, doit-on mettre un radiateur pour évacuer
la chaleur ?
Si oui, quelle valeur donneriez-vous à la résistance thermique Rth Rad radiateur ?
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