Histoire de diode, de chaleur et de régulateur

Pour étudier le cas nous allons partir sur un régulateur lowdrop lm1084it5, choisi sur Gotronic un peu par hasard comme solution pour alimenter un montage avec une Raspberry pi et des hub usb.

Je compte alimenter mon dispositif avec une batterie NIMH 7,2V. Dans la datasheet du regulateur, nous trouvons l’information Dropout Voltage Typ 1.3V et max 1.5V

En prenant la valeur max, (7.2 - 1.5) = 5,7V cela nous laisse une marge de 0.7V c’est ok, il ne devrait pas y avoir de dysfonctionnement et nous devrions avoir un beau 5v bien regulé en sortie.

Maintenant nous pouvons nous dire que c’est dommage qu’il y est 0.7v X I qui partent en fumée, euh en chaleur pardon.
C’est la qu’arrive la diode, si nous plaçons une diode à l’entrée du montage, nous tombons nickel chrome ( 7.2 - 1.5 - 0.7 ) = 5 V
c’est parfait, pile poil et en plus nous protégeons le circuit contre les inversions de polarité.
Pour ceux qui ont oublié je rappel que la chute de tension d’une diode classique au silicium est de 0.7V.

Maintenant en acceptant que le dispositif soit alimenté jusqu’à ce que la batterie passe en dessous des 7.2V, nous pouvons nous dire c’est super, nous avons diminué la puissance à dissiper sur le régulateur. Certes c’est vrai, mais comme le rappelle Éric :

" ... il n’y a pas de magie et ce qui n’est pas dissipé par le régulateur le sera par la diode."

.

Pourquoi ne pas faire un petit calcul de dissipation thermique de la diode avec les paramètres qui nous sont posé ?
Prenons la valeur max d’intensité que le régulateur peut supporté : 5A

la diode que j’utilise pour ce test est une est une 6A 600v (la premiere que je trouve et qui peut convenir)

La formule de la puissance dissipable par un semi-conducteur est :
Ptot = (Tjmax - Ta ) / RthJC
– Tjmax = Température de jonction maximale supportée par le composant
– Ta = Température ambiante de fonctionnement donnée par le cahier des charges
– RthJC = Résistance thermique jonction case

(il est vachement bien ce guide du technicien en électronique de HACHETTE, je le recommande)

Nous fixons Ta à 25°C, après une petite recherche pour trouver la datasheet de la diode nous avons la valeur Tjmax = 150°C et RthJC = 35°C
Nous pouvons donc poser : ptot = (150 - 25 ) / 35 = 3.57W
la puissance max que nous pouvons avoir à dissipé dans la diode est de 0.7*5 = 3.5W

Nous pouvons donc conclure (du moins pour le moment car quelque chose pourrais m’échapper) que certes il n’y a pas de magie et que la puissance qui n’est pas dissipé dans le régulateur l’est dans la diode. Mais la diode permet quand même d’optimiser le refroidissement du régulateur.

Maintenant pour bien faire il faudrait calculer les valeurs pour le choix d’un radiateur approprié mais ca seras pour un autre article et certainement avec un régulateur à découpage plutôt.

On peut maintenant réaliser des pcb assez facilement en suivant bien les recommandations de la datasheet, ou encore en commander un tout fait chez un marchand d’électronique ou de robotique.

Ces régulateurs ont un bien meilleur rendement ( +de 90%) ce qui est un avantage non négligeable pour nos batteries.