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L’efficacité d’une alimentation à régulation linéaire est relativement simple à calculer, mais il est essentiel de comprendre les principes sous-jacents. Un régulateur linéaire fonctionne en dissipant l’excès de tension sous forme de chaleur. Cette limitation inhérente a un impact direct sur son efficacité.
Formule :
Efficacité (η) =(Puissance de sortie / Puissance d'entrée) * 100 %
Voyons comment calculer chaque composant :
* Puissance de sortie (Pout ): C'est la puissance délivrée à la charge. Il est calculé comme suit :
Psortie =Vsortie * Jesort
où:
* Vsortie est la tension de sortie.
* Jesort est le courant de sortie.
* Puissance d'entrée (Pin ): Il s'agit de la puissance tirée de la source d'entrée. Il est calculé comme suit :
Pdans =Vdans * Jedans
où:
* Vin est la tension d'entrée.
* Jedans est le courant d'entrée.
Considération importante :courant d'entrée
Le courant d'entrée (Iin ) est crucial et souvent négligé. Contrairement aux régulateurs à découpage, un régulateur linéaire tire *essentiellement le même courant* de l'entrée quel que soit le courant de sortie. La différence de courant est dissipée sous forme de chaleur dans le régulateur.
Exemple :
Disons que nous avons un régulateur linéaire avec :
* Vin =12V
* Vsortie =5V
* Jesort =1A
Pour trouver l’efficacité :
1. Calculer la puissance de sortie : Psortie =5V * 1A =5W
2. Calculer le courant d'entrée (Iin ): C’est là que la limitation de l’efficacité devient apparente. Le courant d'entrée sera *environ* le même que le courant de sortie *plus* le courant consommé pour alimenter le régulateur linéaire. Nous devrons examiner le circuit de plus près pour trouver le courant d'entrée réel, mais je simplifierai cet exemple pour mettre en évidence les limites des régulateurs linéaires. *Supposons* pour l'instant que le courant d'entrée est approximativement égal au courant de sortie. Il s’agit généralement d’une hypothèse juste, même si elle n’est pas toujours parfaite. Nous simplifions en Iin ≈ Jesortie =1A
3. Calculer la puissance d'entrée : Pdans =12V * 1A =12W (Ceci est une approximation). Notez que la puissance d'entrée réelle serait plus élevée si nous tenions compte du courant consommé pour alimenter les circuits du régulateur linéaire lui-même.
4. Calculer l'efficacité : η =(5W / 12W) * 100% ≈ 42%
En réalité : L'efficacité réelle serait *inférieure* à 42 % car nous ne tenons pas compte du courant consommé par les circuits du régulateur linéaire. Cela augmentera Pin sans augmenter Pout réduisant encore davantage l’efficacité.
Pourquoi les régulateurs linéaires sont inefficaces :
La perte de puissance importante est due à la différence de tension entre l'entrée et la sortie qui est dissipée sous forme de chaleur dans le transistor de passage. Dans notre exemple, 7 W (12 W - 5 W) sont perdus sous forme de chaleur. Cela rend les régulateurs linéaires inadaptés aux applications à haute puissance.
En résumé : Bien que la formule soit simple, le calcul précis de l’efficacité d’un régulateur linéaire nécessite des mesures précises de la tension et du courant d’entrée et de sortie. N'oubliez pas que le principal facteur limitant leur efficacité est la chaleur générée par la chute de la tension d'entrée à la tension de sortie souhaitée. Le rendement réel sera toujours inférieur à celui d'un régulateur à découpage pour la même application.
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