Alimentation duale ±12 VDC depuis 230 VAC – Schéma de circuit & guide

Circuit d'alimentation duale 230 VAC vers ±12 VDC

Ce circuit convertit la tension secteur ~220V AC en deux tensions continues : +12V et -12V, disponibles simultanément.

Certaines applications nécessitent une tension positive et une tension négative de même amplitude simultanément : c'est là qu'intervient l'alimentation duale. Elle est essentielle pour le bon fonctionnement et la protection des équipements nécessitant une double alimentation. Un circuit simple résout ce problème ; nous allons le concevoir et le construire.

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Schéma du circuit d'alimentation duale

Raccordez les composants exactement comme sur le schéma ci-dessous pour un fonctionnement correct.

Matériel requis

1. Transformateur à prise centrale (centre-tapé)
2. Diodes de puissance
3. Condensateurs
4. CI régulateurs de tension (7812 et 7912)
5. Interrupteur bascule
6. Charge DC ou moteur

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Transformateur

Transformateur secteur à montage châssis, usage général. Primaire 240V, secondaire à prise centrale. Abaisse le 240V AC à 12V DC (après redressement).

Un transformateur régule les tensions AC. Il peut élever ou abaisser la tension. Fonctionnement : deux enroulements rapprochés. Le courant alternatif crée un champ magnétique. L'induction mutuelle entre les bobines permet le transfert d'énergie. Ce flux magnétique variable induit une force électromotrice variable dans le secondaire. Le noyau le plus courant est l'acier au silicium à haute perméabilité. Schéma du transformateur ci-dessous :

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Diode 1N4007

Diode redresseuse jonction PN. Ne laisse passer le courant que dans un sens. Applications : diodes de roue libre, redressement général alimentations, onduleurs, convertisseurs.

Broche n°	Nom	Polarité
1	Anode	+
2	Cathode	-

Caractéristiques électriques :

Paramètre	Valeur	Unité
Tension directe à 1,0 A	1,1	V
Courant inverse à 25°C	5	µA
Capacité totale à 1,0 MHz	15	pF
Courant inverse max charge pleine 75°	30	µA
Courant direct redressé moyen	1	A
Tension inverse crête répétitive	1000	V

Caractéristiques : faible courant de fuite, faible chute tension directe, forte capacité crête directe.

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Applications majeures en systèmes embarqués :

1. Convertisseurs
2. Commutation systèmes embarqués
3. Diodes roue libre
4. Onduleurs
5. Redressement général alimentations
6. Protection contre courant inverse (Arduino, PIC)

CI régulateur 7812

Parmi les régulateurs de tension, le 7812 génère une tension positive en sortie par rapport à la masse commune. Son homologue négatif, le 7912, génère une tension négative par rapport à la masse.

Disponible en boîtiers TO-3, TO-92, CMS, le plus courant est TO-220. Seuil sur tension d'entrée : doit être supérieure à la tension de sortie visée, d'au moins 2,5V. Seuil sur courant : environ 1A de plus que le courant de sortie.

Avantages du 7812 :

• Aucun composant externe pour équilibrer/saturer la sortie.
• Protection intégrée contre les surtensions.
• Radiateur intégré évitant surchauffe et court-circuit.

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Brochage du 7812 : 3 broches. « IN » = entrée positive. « OUT » = sortie positive. Broche centrale = commune (masse) entre entrée et sortie.

CI régulateur 7912

Contrairement au 7812, le 7912 régule la sortie à -12V constant (au lieu de +12V). C'est le plus courant parmi les régulateurs tension négative (série 79**). Le « 12 » final indique -12V en sortie.

Caractéristiques similaires au 7812 :

• Tension d'entrée minimale ≈ -14,5V
• Courant de crête ≈ 2A
• Courant de sortie moyen ≤ 1A
• Protections intégrées surcharge et court-circuit
• Boîtier TO-220 uniquement

Applications :

• Circuits nécessitant -12V constant, référence tension pour circuits analogiques/numériques
• Limiteur de courant (passage courant limité)
• Combiné avec régulateur positif pour alimentation duale
• Protection inversion polarité sortie (mécanismes anti-surtension/court-circuit intégrés)

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Fonctionnement du circuit d'alimentation duale

Le fonctionnement s'explique en 4 étapes :

1. Conversion 220V secteur → 12V AC via transformateur abaisseur adapté.

L'entrée venant du secteur, il faut d'abord abaisser la tension près de la valeur voulue. Ici, le transformateur sort ~12V.

Le primaire du transformateur à prise centrale est sur le secteur. La sortie secondaire donne ~24V (mesure entre les deux extrémités externes du secondaire). Mais chaque borne par rapport à la prise centrale donne 12V. Les deux côtés de la prise donnent même amplitude, polarités opposées (déphasage 180°). On obtient ainsi deux tensions AC 12V égales en magnitude, opposées en polarité.

2. Conversion 12V AC → 12V DC via redresseur pont complet.

Les deux bornes externes (12V polarités opposées) sont raccordées à un pont redresseur (pont complet). Le redresseur convertit l'AC en DC. Circuit convertisseur à base de diodes.

Pour ce circuit, le pont utilise des diodes 6A / 400V, dimensionnées pour l'entrée secteur.

3. Filtrage des ripples à la sortie du redresseur.

Les redresseurs produisent intrinsèquement du ripple. Une sortie avec ripple ne peut pas alimenter correctement un circuit. Les condensateurs filtrent ces ripples. Valeurs utilisées : 2200 µF / 25V. Sortie : 12V DC avec ripple très faible.

4. Régulation de l'alimentation 12V DC.

Les sorties des condensateurs ne doivent pas être connectées directement à une charge. Elles sont chargées à 12V car seules connectées au filtre. Dès qu'une charge est raccordée, la tension fluctue.

Il faut un régulateur : les 7812 et 7912 produisent les tensions DC ±12V stabilisées.

Applications du circuit d'alimentation duale

• Les amplificateurs opérationnels (Op-amps) nécessitent deux sources : positive et négative. Une alimentation duale les alimente.
• Moteurs DC utilisés comme charge : fonctionnement en polarité alternée. Une alimentation duale peut simuler ce comportement.