Convertisseur DC-DC adjustable LM2596S

Le LM2596S est un régulateur abaisseur à découpage : il reçoit une tension continue et en ressort une tension continue plus basse, réglable, sans dissiper la différence en chaleur comme le ferait un régulateur linéaire. Ce module le met en œuvre sur une carte prête à l’emploi : entrée de 4 à 40 V continu, sortie réglable de 1,25 à 37 V continu, un bornier à vis de chaque côté, et un petit afficheur 7 segments à 3 chiffres qui montre en direct la tension d’entrée ou la tension de sortie, sans avoir à sortir le multimètre.

C’est la pièce qui règle un problème très concret d’atelier : une alimentation 12 V à brancher sur un montage qui réclame 5 V, une batterie de 24 V à ramener à 12 V pour un appareil de voiture, un pack d’accus à ramener à la tension exacte attendue par une carte. Là où un régulateur linéaire de la famille 78xx impose une tension fixe et chauffe d’autant plus que l’écart d’entrée est grand, ce module règle la sortie au dixième de volt près et convertit avec un rendement élevé.

Caractéristiques techniques

L’afficheur et le bouton

L’afficheur prend la mesure à sa propre entrée et non sur la sortie réglée : pour que la valeur affichée soit juste, le module doit être alimenté par au moins 4 V. En dessous, il fonctionne encore mais l’affichage n’est plus fiable — le multimètre reste alors la référence.

Le bouton situé près de l’afficheur change ce qui est mesuré : appui court pour passer de l’entrée à la sortie, appui maintenu pour éteindre l’affichage. Le réglage est mémorisé, le module repart sur le même choix à la remise sous tension. Un petit témoin indique laquelle des deux tensions est affichée.

Un mot sur la valeur affichée : c’est un indicateur de confort, pas un instrument de laboratoire. Elle sert à suivre un réglage pendant qu’on tourne la vis, à vérifier qu’une sortie ne part pas à 30 V avant de brancher une carte. Pour une tension de consigne précise, on règle à l’afficheur puis on confirme au multimètre.

Applications courantes

• Alimenter une carte ou un montage en 5 V depuis une source 12 V ou 24 V : Arduino, ESP32, NodeMCU, Raspberry Pi, modules relais.
• Ramener du 24 V à 12 V pour un appareil de véhicule ou d’éclairage, ou du 36 V à 24 V sur une installation à batteries.
• Fabriquer une alimentation de paillasse réglable, avec la tension affichée sur le module.
• Alimenter une bande LED dont la tension exacte doit être ajustée plutôt que subie.
• Régler la tension de charge d’un pack d’accus : la vis permet d’ajuster finement la tension d’entrée d’un chargeur ou d’un montage de charge.
• Alimenter un module Peltier ou un petit moteur sous une tension intermédiaire, à condition de rester dans le budget de courant.

Mini-projet : surveiller la tension de sortie avec l’Arduino

Un abaisseur réglable qui alimente une carte a un défaut : rien ne prévient si sa sortie dérive. Le montage qui suit lit la tension de sortie du convertisseur avec l’Arduino, l’affiche dans le moniteur série et allume une LED rouge dès qu’elle dépasse le seuil fixé dans le programme.

La mesure passe par un pont diviseur : l’entrée analogique de l’Arduino ne supporte pas plus de 5 V, alors que la sortie du convertisseur peut monter bien plus haut. Deux résistances ramènent la tension mesurée au onzième de sa valeur, ce qui rend le montage sûr jusqu’à 55 V.

Ce qu’il faut

Le câblage

Trois points comptent, dans cet ordre.

1. Régler la sortie avant tout le reste. Branchez seulement l’entrée du convertisseur sur l’alimentation, tournez la vis avec un petit tournevis jusqu’à lire la tension voulue sur le bornier de sortie au multimètre. Le module sort une tension inconnue à la première mise sous tension : une carte branchée sans ce contrôle peut recevoir l’intégralité de la tension d’entrée.
2. Poser le pont diviseur. La 10 kΩ relie OUT+ du convertisseur au point de mesure, la 1 kΩ relie ce même point à la masse du montage. Le point de mesure part sur la broche A0 de l’Arduino. Entre 1,25 V et 55 V en sortie, le point de mesure reste entre 0,1 V et 5 V.
3. Relier les masses. La masse de l’alimentation d’entrée, celle du convertisseur et celle de l’Arduino doivent être communes. Une mesure entre deux montages sans masse commune donne des valeurs qui n’ont aucun sens, et c’est la cause la plus fréquente d’un relevé absurde.

Les LED se placent entre leurs broches et la masse, chacune suivie de sa résistance de 220 Ω : la rouge sur la broche 8, la verte sur la broche 9.

Le programme

/*
 * Surveillance de la sortie du convertisseur LM2596S par l Arduino
 * Carte : Arduino Uno R3
 * Montage : pont diviseur 10 k et 1 k depuis OUT+ du convertisseur vers A0,
 *           masses communes, LED verte sur D9, LED rouge sur D8
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const int BROCHE_MESURE = A0;      // point milieu du pont diviseur
const int LED_NORMALE   = 9;       // sortie dans la plage attendue
const int LED_ALARME    = 8;       // sortie au-dessus du seuil

// Le pont diviseur ramene la tension mesuree au onzieme de sa valeur.
const float RAPPORT_PONT = 11.0;

// Seuil d alarme, en volts : a adapter a votre montage.
const float SEUIL = 12.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_NORMALE, OUTPUT);
  pinMode(LED_ALARME, OUTPUT);
  Serial.println("Surveillance de la sortie du convertisseur");
}

void loop() {
  int mesure = analogRead(BROCHE_MESURE);

  // 5,0 V sur 1023 pas de conversion, puis retour a l echelle reelle
  float tension = (mesure * 5.0 / 1023.0) * RAPPORT_PONT;

  Serial.print("Tension de sortie : ");
  Serial.print(tension, 2);
  Serial.println(" V");

  if (tension > SEUIL) {
    digitalWrite(LED_ALARME, HIGH);
    digitalWrite(LED_NORMALE, LOW);
  } else {
    digitalWrite(LED_ALARME, LOW);
    digitalWrite(LED_NORMALE, HIGH);
  }

  delay(500);
}

Comment ça marche

• analogRead renvoie un nombre de 0 à 1023 qui décrit la tension présente sur la broche A0, rapportée à la tension de référence de 5 V. La multiplication par 11 reconstitue la tension réelle à la sortie du convertisseur.
• Le pont diviseur consomme quelques milliampères prélevés sur la sortie du convertisseur : c’est négligeable pour une alimentation de montage, et cela vaut mieux qu’une entrée analogique exposée à 30 V.
• La comparaison au seuil se fait dans le programme : la valeur de SEUIL se change en une ligne, sans toucher au câblage.
• Si les valeurs affichées sont systématiquement décalées, la tension de référence de la carte n’est pas exactement 5 V — souvent le cas quand l’Arduino est alimenté par USB. Convertissez plutôt avec la tension mesurée sur la broche 5 V, ou ajustez RAPPORT_PONT.

Variante : passer d’une source de 24 V à un rail de 5 V

Le même module couvre les deux étages d’une conversion 24 V vers 5 V, mais il vaut mieux ne pas lui demander les deux à la fois. Enchaîner deux abaisseurs — 24 V vers 12 V, puis 12 V vers 5 V — coûte une carte de plus, et fait perdre deux fois quelques pour cent de rendement.

Ce qui compte, c’est la marge minimale d’un abaisseur : la tension de sortie doit rester inférieure d’environ 1,5 V à la tension d’entrée. Un module réglé sur 5 V avec une entrée de 24 V travaille à l’aise ; le même module réglé sur 23 V avec une entrée de 24 V décroche et laisse passer l’entrée au lieu de la réguler. Pour une sortie très proche de l’entrée, préférez une source plus haute ou un régulateur linéaire basse chute.

Questions fréquentes

La sortie ne bouge pas quand je tourne la vis

Le potentiomètre est un modèle multitours : il faut parfois vingt tours dans le sens antihoraire pour sortir de la zone où la vis a été bloquée en fin de course. Continuez à tourner, l’afficheur finit par descendre puis par suivre le réglage. Si la sortie reste égale à l’entrée quoi qu’il arrive, la vis est en butée haute : tournez franchement dans l’autre sens.

Puis-je alimenter directement une carte Arduino sur la sortie ?

Oui, mais jamais sans avoir réglé la sortie au préalable. Le module quitte l’atelier sur une tension quelconque, souvent proche de son entrée : branché tel quel sur une carte 5 V, il la détruit en une seconde. Réglez d’abord au multimètre, hors charge, puis branchez la carte.

Jusqu’à quel courant puis-je tirer ?

2 A en continu, 3 A en pointe : ce sont les limites du régulateur. Au-delà de 2 A ou de 15 W, le LM2596S chauffe et finit par se couper lui-même ; un petit dissipateur collé sur son boîtier prolonge l’usage. Un montage qui redémarre en boucle dès qu’une charge s’enclenche n’a pas un problème de programme mais un budget de courant dépassé.

Que se passe-t-il si j’inverse l’entrée et la sortie ?

Le bornier est marqué IN+ / IN- d’un côté et OUT+ / OUT- de l’autre, et ces deux paires ne sont pas interchangeables : c’est un abaisseur, il lui faut une entrée plus haute que la sortie. Brancher une charge du côté marqué IN, ou réinjecter une tension dans la sortie, met le régulateur hors de sa plage de fonctionnement.

L’afficheur indique une valeur différente du multimètre

Un écart d’un dixième de volt est normal : c’est la résolution de l’afficheur. Au-delà, vérifiez d’abord la tension d’entrée, qui doit dépasser 4 V pour que la mesure intégrée soit juste. L’afficheur sert à suivre un réglage ; la valeur de consigne se confirme au multimètre.

Quelle différence avec le convertisseur LM2596 sans afficheur ?

Le régulateur est le même. Le convertisseur LM2596 n’embarque ni afficheur ni bouton : il coûte moins cher, occupe moins de place et se règle au multimètre. Le modèle de cette page ajoute l’affichage et le témoin, ce qui évite d’avoir l’instrument sous la main à chaque ajustement.

Puis-je le laisser branché en permanence ?

Oui, à condition de rester dans le budget de courant et de le laisser respirer. Un convertisseur à découpage consomme un peu même sans charge ; c’est sans conséquence sur une alimentation secteur. Dans un boîtier fermé, en revanche, la chaleur n’évacue plus : prévoyez une ouverture, ou un ventilateur 5 V si la charge est proche de la limite.

À combiner avec

Pour le mini-projet, il faut un Uno R3, un jeu de résistances 10 kΩ et un jeu de résistances 1 kΩ pour le pont diviseur, une plaque d’essai 830 points et des câbles Dupont. Un multimètre DT9205A reste indispensable pour régler la sortie avant de brancher quoi que ce soit. Côté sources, l’alimentation 12 V / 2 A et l’alimentation 5 V / 2 A couvrent les deux entrées les plus courantes, et un support 18650 avec interrupteur ou un chargeur 18650 permettent de travailler sur accus. Pour une tension fixe en aval, sans réglage à faire, le régulateur 7805 fait le travail sur un montage déjà en 7 V ou plus. Et pour comprendre l’autre sens de conversion, voir les liens vers les modules du catalogue dans la catégorie Régulateurs.