Expliquer un circuit régulateur de tension de voiture

J'ai besoin de trouver une solution pour un régulateur de tension à utiliser dans un véhicule, régulant ~ 12V de la batterie de la voiture à 5V utilisé par le microcontrôleur Atmel AVR.

J'ai trouvé ce schéma sur Internet:

Bien que je comprenne la plupart du fonctionnement de ce circuit, j'ai quelques questions à ce sujet:

1. À quoi sert la résistance R30 côté entrée?
2. Pourquoi y a-t-il deux condensateurs de chaque côté du régulateur linéaire LM7805 ? Cette réponse à une autre question pourrait être la réponse que je cherche, mais je n'en suis pas sûr. Si cette réponse est liée à ma question et que l'utilisation de deux condensateurs vise à réduire la résistance et l'inductance, pourquoi utilise-t-on des valeurs de condensateur aussi différentes (0,1 µF et 470 µF)?
3. En prenant une seule paire de condensateurs, pourquoi l'un d'eux est-il polarisé et l'autre non?
4. Y a-t-il des inconvénients si vous utilisez des condensateurs avec une plus grande capacité au lieu de ceux affichés sur le schéma?
5. Y a-t-il des inconvénients si vous utilisez des condensateurs avec une plus grande tension de rupture au lieu de ceux affichés sur le schéma?

Merci d'avance.

1. R30 limite quelque peu le courant de crête de charge au condensateur, mais à 1 ohm, il autorise toujours 12 A, donc peu utile. Limiterait également le courant à travers le zener s'il y a des pics supérieurs à 20 V.

2. Les plus grands condensateurs fonctionnent moins bien à des fréquences plus élevées, et c'est là que les plus petits prennent le relais.

3. 470 µF dans une version non polarisée coûterait cher, mais il n'y aurait rien contre. Tous les grands condensateurs sont polarisés.

4. En sortie, cela donnerait une charge supplémentaire au 7805 pour le charger. Sur l'entrée aussi pour la batterie, mais cela peut fournir plus que suffisamment de courant.

5. Non, sauf qu'ils sont plus grands.

6. Gardez à l'esprit que la différence d'entrée-sortie pour le 7805 est d'environ 5 V (12 V - 1 V pour la diode et 1 V pour R30 - sortie 5 V) et qu'à 1 A, le régulateur dissipera 5 W, donc il nécessitera un refroidissement considérable (dissipateur thermique important) si vous voulez tirer autant de courant.

Pour développer la réponse de Stevenevh, pour les designers moins expérimentés:

1. Le R30 est là pour limiter le courant d'appel afin que le fusible ne saute pas. Sinon, lorsque vous branchez le circuit pour la première fois, les condensateurs d'entrée peuvent tirer beaucoup de courant jusqu'à ce qu'ils soient chargés, ce qui peut suffire à faire sauter le fusible. Comme le dit stevenvh, cela peut également aider à protéger les condensateurs, ce qui peut être important pour certains types de condensateurs, en particulier le tantale, qui peuvent littéralement prendre feu s'ils sont maltraités. Le courant à long terme à travers le fusible sera comparable au courant de charge, qui pour un microcontrôleur serait petit, donc le courant d'appel à la première mise sous tension est en quelque sorte un cas spécial et n'est pas une préoccupation le reste du temps. Si vous souhaitez mesurer le courant d'appel, essayez de le capturer sur un oscilloscope numérique avec une sonde de courant. Le R30 peut également aider à limiter le courant à la charge dans des conditions de court-circuit, notamment au cas où quelqu'un aurait remplacé un fusible grillé par un morceau de métal. Le 12A de la source peut toujours faire frire chaque circuit sur son chemin, mais au moins, il est suffisamment bas pour ne pas mettre le feu à votre voiture, ce qu'un courant illimité provenant d'une batterie de voiture peut être suffisamment élevé pour le faire.

2. Le condensateur de grande valeur est là pour des changements comparativement plus importants et variant plus lentement dans le courant de charge (ou la tension d'entrée, qui peut beaucoup varier dans une voiture en raison des courants de batterie élevés pendant le démarrage du moteur). Le condensateur de petite valeur est là pour des changements plus petits et variant plus rapidement du courant de charge. Un condensateur réel n'est pas "idéal" et a ses cas d'utilisation particuliers, donc mettre différents types de condensateurs en parallèle leur permet de renforcer leurs faiblesses.

3. Différents types de condensateurs peuvent être polarisés ou non. Pour les valeurs sur ce schéma, vous utiliseriez probablement de l'aluminium électrolytique ou du tantale pour la grande valeur et celles-ci seraient polarisées. Pour la petite valeur, vous utiliseriez probablement de la céramique et celles-ci ne seraient pas polarisées, mais si vous choisissez un autre type, cela pourrait l'être. La polarisation telle que marquée est une hypothèse de la part du concepteur schématique sur les types de condensateurs qui seront utilisés. Vous ne décrivez pas une nomenclature, mais peut-être une source est-elle disponible qui répertorie les pièces spécifiques qu'ils avaient en tête.

4. Une plus grande capacité est généralement une bonne chose dans les régulateurs de tension, car les variations du courant de charge peuvent être tirées des condensateurs plutôt que de la source d'entrée (par exemple, batterie et câblage), qui peuvent avoir une impédance élevée et ne pas être en mesure de fournir des courants élevés à la demande (tout en pouvant fournir le courant moyen). Cependant, il n'est pas nécessaire d'en faire trop, car le travail du régulateur consiste à utiliser activement la rétroaction pour maintenir la tension de sortie proche de la sortie nominale. Les puces numériques ne sont pas affectées par une petite quantité d'ondulation ou de bruit sur l'entrée d'alimentation tant qu'elle se situe dans la quantité spécifiée (généralement +/- 5%). Les circuits analogiques tels que RF, audio, infrarouge, etc. peuvent être beaucoup plus sensibles au bruit de l'alimentation et nécessitent une meilleure régulation. Le coût et la taille sont des facteurs de conception importants, et leur minimisation signifie généralement "

5. Les condensateurs à haute tension peuvent être plus chers, et quelqu'un pourrait vous appeler à ce sujet lors d'une revue de conception d'un vrai produit. Pour un amateur, il est tout aussi bien de trop concevoir les choses tant que la taille n'est pas un problème, car quelques centimes pour les pièces compensent largement l'effort de resoudage si quelque chose se frit.