Régulateur 5V TO 3.3V

Le régulateur 5 V vers 3,3 V de cette fiche est un AMS1117-3.3 — un régulateur linéaire à faible chute de tension, capable de fournir jusqu’à 1 A sous 3,3 V dans un boîtier SOT-223 de la taille d’un ongle. C’est la brique qui alimente un module 3,3 V à partir du 5 V déjà présent dans un montage Arduino, une alimentation de laboratoire ou un rail 5 V existant.

Il se livre nu, en composant à monter en surface : trois broches à souder et une languette métallique qui sert de dissipateur. Le câblage tient en trois fils, mais deux détails décident du résultat — cette languette est reliée à la sortie et non à la masse, et la sortie réclame un condensateur pour rester stable. Les deux sont traités plus bas.

À quoi sert un régulateur 5 V vers 3,3 V

Un microcontrôleur Arduino travaille en 5 V, alors qu’une grande partie des modules modernes — radio, mémoires, capteurs — travaillent en 3,3 V et n’acceptent pas d’être alimentés en 5 V. L’AMS1117-3.3 fait la conversion sur la même carte, sans second bloc d’alimentation :

• Modules radio — les émetteurs 2,4 GHz et les modules sans fil demandent une alimentation 3,3 V propre et capable de fournir des pointes de courant.
• Capteurs 3,3 V — température, pression, humidité, modules GPS : la sortie de l’AMS1117 les alimente directement.
• Cartes en 3,3 V — alimenter une carte ESP32, un module caméra ou un afficheur depuis un rail 5 V existant.
• Montages autonomes — remplacer un régulateur 7805 par un modèle adapté quand la charge travaille en 3,3 V.
• Prototypage sur plaque — une alimentation 3,3 V stable là où il n’y a qu’un port USB.

Un régulateur linéaire dissipe l’écart de tension en chaleur : il est simple, silencieux électriquement et ne demande aucune self. C’est le bon choix tant que la différence entre l’entrée et la sortie reste faible et que le courant demandé reste modéré.

Caractéristiques techniques

Brochage : trois broches, et une languette qui n’est pas la masse

Le brochage se lit sur la face marquée, broches vers le bas :

C’est le point à ne pas manquer : la languette est au potentiel de la sortie 3,3 V, pas à la masse. La souder sur une surface de cuivre reliée au réseau 3,3 V est la bonne pratique — elle évacue la chaleur. La souder sur un plan de masse, ou visser le boîtier sur un châssis métallique relié à la masse, met la sortie en court-circuit et détruit le régulateur. Sur une plaque à souder, il suffit d’étaler quelques centimètres carrés de cuivre reliés à la sortie.

Le condensateur de sortie n’est pas une option

Un régulateur linéaire est une boucle d’asservissement, et cette boucle a besoin d’un condensateur en sortie pour rester stable. Sans lui, la sortie peut se mettre à osciller, et la tension mesurée au multimètre devient fausse, même sans charge apparente.

• Sortie — 22 µF tantale, la valeur que donne le fabricant, à placer au plus près de la broche 2.
• Entrée — 10 µF entre la broche 3 et la masse, pour amortir les variations de la source et les appels de courant.
• Attention aux céramiques seules — un condensateur céramique de forte valeur présente une résistance série très faible, à laquelle ce type de régulateur réagit mal. Si vous n’avez pas de tantale, préférez un électrolytique aluminium de 22 µF ou plus.

Dissipation : la chaleur est le vrai plafond

Le watt dissipé vaut simplement l’écart de tension multiplié par le courant demandé. En partant de 5 V pour sortir 3,3 V, cet écart est de 1,7 V :

Le boîtier SOT-223 seul évacue mal la chaleur : sa capacité dépend presque entièrement de la surface de cuivre soudée à la languette. Si la sortie s’effondre au bout de quelques secondes de fonctionnement, ce n’est presque jamais un régulateur défectueux, c’est une protection thermique qui fait son travail.

Mini-projet : produire du 3,3 V depuis le 5 V de l’Arduino et le vérifier

Un montage d’une vingtaine de minutes, qui alimente une charge réelle en 3,3 V et mesure la tension obtenue. La mesure se fait avec deux résistances égales : c’est le seul moyen de lire une tension de 3,3 V avec un convertisseur analogique-numérique qui prend le 5 V comme référence.

Ce qu’il faut

Un boîtier SOT-223 ne rentre pas dans une plaque d’essai : soudez trois fils courts sur ses broches et la languette sur un petit morceau de cuivre, ou montez-le directement sur la plaque à souder du projet. La première solution suffit pour la mise au point.

Le câblage

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino, puis à téléverser. La voie série s’ouvre à 9600 bauds :

/*
 * Mesurer la sortie 3,3 V d un AMS1117-3.3
 * Carte  : Arduino Uno R3
 * Mesure : diviseur 10 kohm + 10 kohm sur l entree A0
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const int BROCHE_MESURE = A0;   // point milieu du diviseur
const long DIVISEUR     = 2;    // deux resistances egales
const long CIBLE_MV     = 3300; // la sortie attendue, en millivolts

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Mesure de la sortie du AMS1117-3.3");
}

void loop() {
  int lecture  = analogRead(BROCHE_MESURE);
  long mvA0    = lecture * 5000L / 1023L;   // tension au point milieu
  long mvSortie = mvA0 * DIVISEUR;          // tension reelle en sortie

  Serial.print("Sortie mesuree : ");
  Serial.print(mvSortie);
  Serial.println(" mV");

  // La division entiere ramene l ecart a zero tant quil reste sous 100 mV
  long ecart = (mvSortie - CIBLE_MV) / 100;

  if (ecart == 0) {
    Serial.println("Sortie conforme : la regulation tient");
  } else {
    Serial.println("Ecart superieur a 100 mV : verifier la masse et la charge");
  }

  delay(500);
}

Comment ça marche

• L’AMS1117 fait tout le travail : il compare en permanence sa sortie à une référence interne et ajuste son transistor de passage pour maintenir 3,3 V, quelle que soit la charge tant que le courant reste sous 1 A.
• Le diviseur de deux résistances égales ramène 3,3 V à 1,65 V sur A0, une valeur que le convertisseur analogique-numérique de l’Arduino, qui accepte au maximum 5 V, peut lire sans risque. Le programme multiplie ensuite le résultat par deux.
• La mesure est ratiométrique : la référence du convertisseur est le rail 5 V, la même source qui alimente le régulateur. Elle prouve donc que la régulation tient, sans donner une précision absolue. Pour connaître la valeur exacte, un multimètre entre la broche 2 et la masse.
• La comparaison se fait par division entière : (mesure - 3300) / 100 vaut zéro tant que l’écart reste sous 100 mV, ce qui évite d’avoir à trancher sur la tolérance exacte du convertisseur.
• Le vrai test est la charge : c’est en branchant le module 3,3 V que le courant augmente et que la tension se révèle. Une sortie qui s’écroule avec la charge renvoie à la dissipation, ou à une entrée trop basse.

Pour aller plus loin

• Mesurer la charge réelle — placez une résistance de faible valeur ou une seconde résistance de 220 Ω entre la sortie et la masse : la tension doit tenir, seul le boîtier chauffe.
• Alimenter une carte entière — une carte ESP32 ou une carte WeMos avec WiFi se nourrit volontiers de cette sortie 3,3 V, à condition de lui laisser le courant dont elle a besoin.
• Un capteur en 3,3 V — un capteur DHT22 fonctionne sur cette sortie, avec sa résistance de tirage, sans diviseur de niveau sur ses broches de données.
• Vérifier l’entrée en charge — mesurez la tension VIN pendant que la charge travaille : un port USB fatigué descend sous 4,6 V, et le régulateur ne peut plus tenir sa sortie.

Variante : quand l’AMS1117 n’est pas le bon choix

• Sortir 5 V depuis une entrée plus élevée — un régulateur de tension 7805 est fait pour cela, avec une chute de tension plus élevée mais une tension de sortie de 5 V.
• Alimenter depuis une batterie lithium 3,7 V — c’est le cas où ce composant ne convient pas. Sa chute de 1,1 à 1,3 V impose au moins 4,4 V en entrée : une cellule unique de 3,7 V ne suffit jamais, même chargée. Il faut deux cellules en série (environ 7,4 V), ou un régulateur à chute beaucoup plus faible.
• Un courant important depuis une entrée élevée — passer de 12 V à 3,3 V en linéaire dissipe près de neuf fois le courant de sortie en chaleur. Un convertisseur à découpage, comme le module carte d’alimentation, chauffe beaucoup moins dans ce cas.
• Une sortie réglable — la même famille existe en version ajustable, où la broche 1 devient l’entrée de contre-réaction au lieu de la masse. Elle n’est pas interchangeable avec la version fixe de cette fiche.

Questions fréquentes

Pourquoi la sortie chute-t-elle dès que je branche quelque chose ?

Trois causes, dans l’ordre de fréquence. L’entrée est trop basse : sous environ 4,5 V, le composant n’est plus dans sa zone de régulation, et un câble USB long ou fin en est souvent responsable. La dissipation : au-delà de quelques centaines de milliampères, la protection thermique réduit le courant. La masse : sans masse commune entre l’alimentation et la charge, la mesure comme le fonctionnement deviennent erratiques.

Puis-je l’alimenter directement en 12 V ?

Oui, 15 V est le maximum absolu. Mais l’écart entre 12 V et 3,3 V, soit 8,7 V, se transforme intégralement en chaleur : à 100 mA cela représente déjà près de 0,9 W dans un boîtier SOT-223. C’est utilisable pour de très faibles courants, pas pour alimenter une carte complète.

La languette doit-elle être soudée ?

Oui, dès que le courant dépasse quelques dizaines de milliampères. Elle est le principal chemin d’évacuation de la chaleur, et elle est électriquement reliée à la sortie 3,3 V : la soudure doit donc se faire sur une surface de cuivre appartenant au réseau de sortie, jamais sur un plan de masse.

Quel condensateur faut-il en sortie ?

22 µF tantale, la valeur recommandée par le fabricant, avec un minimum pratique de 10 µF. Un électrolytique aluminium convient aussi. La seule combinaison à éviter est un condensateur céramique seul de forte capacité : sa résistance série très faible déstabilise la boucle, et la sortie se met à osciller.

Est-ce le composant que l’on trouve sur les cartes d’évaluation ?

Ce boîtier SOT-223 marqué 3,3 V est l’un des régulateurs les plus répandus des cartes de développement et des modules du marché. La version vendue ici est nue, à monter soi-même : c’est ce qui permet de la placer exactement où le 3,3 V est nécessaire, sans ajouter une seconde carte d’alimentation.

Comment savoir si le régulateur est mort ?

Mesurez l’entrée puis la sortie, à vide. Une entrée correcte avec une sortie à zéro signe un composant détruit, souvent par une languette soudée à la masse ou par une inversion d’alimentation. Un régulateur sain affiche environ 3,3 V à vide, et une valeur très proche sous quelques centaines de milliampères.

À combiner avec

Pour le montage décrit ici, le KIT Starter fournit la carte Uno R3, la plaque d’essai, les fils et les résistances. Si votre projet consomme plus d’un ampère, une alimentation 5 V 2 A en amont vaut mieux que le port USB de l’ordinateur. Et si votre besoin est plutôt de produire du 5 V depuis une source plus élevée, regardez le régulateur 7805 ou l’ensemble de la gamme des régulateurs.