Alimentation à LM317

Sujet sensible sur le Raspberry Pi, retrouvez ici les questions relatives aux alimentations utilisées

Modérateur : Francois

MSG
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Alimentation à LM317

Message par MSG » ven. 26 déc. 2014 19:22

Bonjour ,

J'envisageais de me bricoler une Alimentation pour le Raspberry Pi en utilisant un LM317 .
Mon but c'est de pourvoir l'alimenter le RPi aussi bien avec un bloc secteur 12V ou autres tensions , qu'une batterie 6V ou 12V dans mes futurs projets mobile .

Le LM317 fonctionne sur une source d'alimentation allant de 2V à 37V et sortant 1,5A à 2,2A en maxi (Boitier TO220) .
Le RPi ne dépassant pas les 900mA sans accessoires (si je ne me trompe pas) , il resterait un bon 600mA pour les accessoires , suivant les versions de Pi .

J'ai calculé les résistance à mettre pour avoir un bon 5V .
R1 = 240Ω soit deux résistances en série de 120Ω
R2 = 720Ω soit deux résistances en série de 330Ω et 390Ω

Zut , on ne peut pas importer ses propres images sur ce forum , dommage .
J'avais pas vu :oops:

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/LM/LM317.pdf

Selon mes calculs :
En ne tenant pas compte du courant Adj , j'aurais :
Vout = Vref x (1 + (R2 / R1)
Vout = 1,25 x (1 + (720 / 240) = 5V

Et avec le courant Adj (variable selon constructeurs voir doc PDF plus haut ) , j'aurais :
Vout = Vref x (1 + (R2 / R1) + IAdj x R2
Vout = 1,25 x (1 + (720 / 240) + 46x10^-6 x 720 = 5,033V

Voilà , j'aurais plus qu'à mettre un bon radiateur Alu dessus et je pense que je pourrais tirer en continu 1A voir un peu plus .
Et aussi me trouver connecteur micro-USB à souder sur ma platine .

NB : J'ai démonté , il y a quelques temps de ça , une alimentation allume cigare vers mini-USB pour un téléphone et le circuit qui faisait la régulation était un LM317 de taille réduite .

MSG
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EVOTk
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Re: Alimentation à LM317

Message par EVOTk » ven. 26 déc. 2014 19:53

Salut,
je ne me suis jamais lancer la dedans car ce genre de module se trouve tout fait pour 1€ livré environ.

Sache que si tu as besoin de plus de puissance, avec un LM2596 tu peut monter a 3A. ( le principe reste le meme ) :
Image

il est aussi possible de la "additionner" sur un même schéma pour multiplié la puissance dispo.

Edit : Module 1.25V-35V DC-DC Buck Converter a base de LM2596 pour 1,05€ fdp inclu
A voir mais j'ai un doute que le refroidissement passif ( inexistant ) suffit si on lui tire 3A, il faudra peut etre dans se cas prévoir la mise en place d'un petit radiateur alu avec de la pate thermique pour améliorer tout sa :) ( en meme temps a 1€, l'alu c'est trop cher :) )

MSG
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Re: Alimentation à LM317

Message par MSG » ven. 26 déc. 2014 21:39

Bonsoir EVOTk ,

Oui , si besoin de plus de courant , j'ai aussi le LM350 à 3A
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/LM/LM350.pdf

ou le LM338 à 5A
http://www.shapely.asia/downloads/LM338.pdf

Ils ne demandent pas beaucoup de composants externes , juste avoir des batteries ou un bloc d'alimentation suffisamment puissant pour fournir le régulateur .
Là avec le LM317 , des blocs secteurs 12V de 2A ou plus qui trainent , on en a tous plus ou moins .
Des fois aussi des accu au plomb d'onduleur qui traines de 6V ou 12V .

J'ai ouvert ce sujet , car j'ai discuter avec des intervenant sur le blog et on me dit que le soucis avec ce type de régulateur c'est qu'il génère de la perte en chaleur .
de 12 V pour descendre aux 5 V du port USB est un formidable gaspillage. Si on admet une consommation de 1 A (selon accessoires et utilisation du CPU), c’est pas loin de 7 W qui seront dissipés en chaleur par le LM 317.
http://www.framboise314.fr/6-conseils-p ... /#comments

Alors , pour un régulateur fixe 5V comme le 7805 , oui car il est donné pour fonctionner avec une tension d'entrée comprise entre 8V et 12V environs .

Pour ce qui est des régulateurs variables comme le LM317 , je ne pense pas que la tension d'entrée ait une quelconque incidence sur le dégagement de chaleur du fait que la régulation se fait à l'aide d'un comparateur de tension et que celui-ci commande directement un transistor de puissance intégré qui se comporte un peu comme un robinet d'eau sur une citerne .
Le comparateur ordonne au transistor d'ouvrir ou de fermer plus ou moins en fonction du résultat de la comparaison .
Enfin , c'est comme cela que je le vois .
La seule chose qui fasse chauffer le composant , d'après moi , c'est le courant qui le traverse sur de longues périodes et si on demande au transistor de couper très vite un fort courant à intervalle proche et régulier (ce qui n'arrivera normalement pas ) .

Vous en pensez quoi de par votre expérience ?
Pensez vous que la tension d'entrée à un incidence sur le dégagement de chaleur du régulateur ?

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EVOTk
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Re: Alimentation à LM317

Message par EVOTk » ven. 26 déc. 2014 22:30

Salut,

Si par exemple tu alimente ton PI en 12V ( dans ta voiture ) via un LM317

Tension 12V
Consommation du PI 700mA ( je me trompe peut etre ? )

Si mais souvenir sont bon :

Puissance dissipée = ( Uin - Uout ) * Iout = ( 12 - 5 ) * 0,7 = 5W

Mine de rien, sa chauffe :)

MSG
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Re: Alimentation à LM317

Message par MSG » sam. 27 déc. 2014 09:37

Bonjour ,

Ce que vous dites , est juste si on fait une régulation à base de zéner .
La zéner va prendre la partie qui lui revient et tout le surplus est supporté par la résistance en série qui le transformera en chaleur .
Les régulateurs de tension fixe semblent fonctionner sur ce principe , du moins je le crois .

Je ne suis pas électronicien expérimenté mais il me semble que le LM317 n'abaisse pas la tension d'entrée .
Il se contente d'ouvrir plus ou moins le transistor de puissance un peu comme on le fait sur un robinet d'eau pour ajuster la pression et le débit .
Je me trompe sur la comparaison ?

Alors effectivement avec une consommation de 700mA ce qui représente environs 50% de sa capacité en courant , le LM317 risque d'être très chaud au bout de quelques minutes ou heures d'utilisation .

Le mieux c'est d'essayer un LM317 avec une charge (lampe de torche ou autre qui consomme du courant) et de faire varier la tensions d'entrée , ça m'ôtera un doute .

MSG

MSG
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Re: Alimentation à LM317

Message par MSG » sam. 27 déc. 2014 09:52

Tiens , j'ai un truc qui me revient en mémoire .

On m'avait appris , lors d'une formation un peu accélérée en automatisme , que pour utiliser un transistor en TOR (Tout Ou Rien) , il faut utiliser 2 fois le courant de base .

La formule : HFE = Ic / Ib ( et pas Ic / Ebay ) :D

Donc si on l'utilise avec une Ic variable de zéro à une fois Ic , on devrait reproduire le fonctionnement d'un robinet qu'on ouvre plus ou moins pour ajuster le débit .
Je ne suis pas sûr de mon affirmation car je ne le maitrise pas .
Seul un électronicien expérimenté peut me le confirmer .

MSG

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Re: Alimentation à LM317

Message par spourre » sam. 27 déc. 2014 18:30

Bonsoir,

c'est moi qui ai déconseillé au PO de partir d'une tension de 12 V pour descendre aux 5 V du port USB, sous pratiquement 1 A.
Le LM317 (cf son datasheet) est un régulateur linéaire) équipé d'un étage de sortie à 2 transistors montés en darlington. La régulation est classiquement assurée par un ampli OP qui compare la tension de sortie et une tension de référence (variable) issue d'un pont diviseur dont les résistances sont externes. Le reste du circuit, c'est de la sécurité (température...).
Contrairement à ce que pense notre ami qui décrit un fonctionnement en tout ou rien, le transistor de sortie dissipe la puissance égale à (VBat - Vout) * Iconso , ce qui fait pas loin de 7 W comme indiqué par un autre contributeur.
Outre l'échauffement, c'est un gaspillage qui n'est supportable que si le raspi est proche d'une source secteur.

--
Sylvain

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Re: Alimentation à LM317

Message par MSG » dim. 28 déc. 2014 14:44

Bonjour ,
spourre a écrit : Contrairement à ce que pense notre ami qui décrit un fonctionnement en tout ou rien, le transistor de sortie dissipe la puissance égale à (VBat - Vout) * Iconso , ce qui fait pas loin de 7 W comme indiqué par un autre contributeur.
Outre l'échauffement, c'est un gaspillage qui n'est supportable que si le raspi est proche d'une source secteur.

--
Sylvain
Je vous ferais remarquer que je ne compare pas le fonctionnement du transistor en tout ou rien . ;)
MSG a écrit :Je ne suis pas électronicien expérimenté mais il me semble que le LM317 n'abaisse pas la tension d'entrée .
Il se contente d'ouvrir plus ou moins le transistor de puissance un peu comme on le fait sur un robinet d'eau pour ajuster la pression et le débit .
Comme on le sais tous , ouvrir ou fermer un robinet multi-tour ça prend du temps , surtout quand il y a une fuite d'eau ou lorsque on a le feu quelque part . :D

Comme dirait l'autre , tout est relatif en fonction de comment on se place pour voir les choses .

Maintenant concernant les pertes engendrées , je dois me tromper certainement , mais sur un accu ou batterie de 12V , je ne vois pas ce qui pourrais faire travailler ces 7V non utilisés .
Le régulateur fournissant au RPi seulement 5V x 0,7A = 3,5W , je ne vois pas qu'est-ce qui pourrait lui faire consommer 7V x 0,7A = 4,9W en plus et réduire d'autant la durée d'autonomie de la batterie .
Le transistor étant dans ma compréhension une sorte de robinet électrique ou une porte d'écluse si vous préférez (pas facile à ouvrir en mode binaire ça et pas conseillé non plus :D ).

Avec un transformateur c'est pas pareil , il transforme le 220V en 12V , donc si on prend que 5V sur les 12 , les 7V de différence sont quand même traversés par le même quantité de courant que les 5V , donc une grande partie de l'énergie transformée l'est en pure perte .
Dans ce cas précis , on aurait 3,5W consommé par le RPi et 4,9W en perte par chaleur .



Ma façon de voir le fonctionnement du LM317 est la suivante , mais comme je dis ,je dois certainement me tromper !!!
Si on prend le RPi avec sa consommation à 700mA , le régulateur réglé à 5V , on a une puissance fournie par le composant de 5V x 0.7A = 3,5W

Le RPi se met a calculer subitement ou un accessoire a été branché pour un besoin de 100mA supplémentaire , par exemple .
Le LM317 délivrant 3,5W avec un nouveau courant de 800mA , on a alors une tension en baisse qui tend vers 3.5W / 0.8A = 4,375V , si rien n'est fait .
Le comparateur constatant cette baisse , il n'attend pas et ordonne aussitôt au transistor d'ouvrir plus .
On se retrouve alors , une fois le 5V rétablis en sortie , à 5V x 0.8A = 4W

Le PRi fini son calcul ou l'accessoire est retiré et le courant retombe subitement à sa valeur initiale .
La tension en sortie sera en hausse vers 4W / 0.7A = 5,71V , si rien n'est fait .
Le comparateur constatant cette hausse , il n'attend pas et ordonne aussitôt au transistor d'ouvrir moins .
On se retrouve après stabilisation du 5V en sortie à 3,5W .

Mes cours d'électronique étant essentiellement théoriques , j'essaye de comprendre parfois en utilisant par analogie l'eau ou l'air sous pression , comme j'ai fait un peu de pneumatique et d'hydraulique , forcément ... on y vient vite .

MSG

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Re: Alimentation à LM317

Message par MSG » dim. 28 déc. 2014 14:57

HA oui , je viens de voir ce qui vous fait dire que le transistor fonctionne en binaire TOR (tout ou rien)
MSG a écrit :On m'avait appris , lors d'une formation un peu accélérée en automatisme , que pour utiliser un transistor en TOR (Tout Ou Rien) , il faut utiliser 2 fois le courant de base .

La formule : HFE = Ic / Ib ( et pas Ic / Ebay ) :D

Donc si on l'utilise avec une Ic variable de zéro à une fois Ic , on devrait reproduire le fonctionnement d'un robinet qu'on ouvre plus ou moins pour ajuster le débit .
Bien oui , le transistor peut effectivement dans certaines condition être utilisé en mode binaire , c'est pratique pour commander un relais de puissance .
Bon , vu à la vitesse d'un électron , c'est très long à commander un Relais , c'est même plus long que d'ouvrir et remplir une écluse . Mais à notre niveau de perception , ça semble si rapide que c'est presque instantané .

Seulement , vous avez oublier de prendre en compte la ligne suivante que j'ai mis bien en évidence .

MSG

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Re: Alimentation à LM317

Message par EVOTk » dim. 28 déc. 2014 19:40

Si tu veut faire de la comparaison avec un robinet :

Tu a un débit de 12l/m tu veut 5l/m
Le LM nest pas un élément mécanique comme un robinet que tu va fermer et dont tu va réduire le débit mais plutot un Y

Tu rentre avec 12l/m et sur les deux sortie tu en aura une avec se que tu souhaite (5l/m ) et sur la deuxième le reste 7l/m que tu va envoyer a l'égout ...

Ici l'égout c'est le LM qui transforme l'énergie en trop en chaleur

Voilà comment je voit les choses ;)

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