IUT GEII Neuville sur Oise Transistor MOS en commutation

Travaux pratiques
D’Electricité – Electronique
IUT GEII Neuville sur Oise
Transistor MOS en commutation
Objectifs :
-
Etudier la commutation d’un transistor MOS de puissance..
Observer l’influence des capacités du MOS sur la puissance dissipée par le transistor lors des commutations.
1. Présentation
On se propose d’étudier la commutation d’un transistor MOS à canal N de puissance : l’IRF530.
Ce transistor dont le symbole est donné ci-dessous possède trois électrodes :
G : grille
D : Drain
S : Source
La grandeur de commande de ce transistor est la tension v GS. Ce transistor peut se comporter comme un interrupteur
commandé par la tension vGS, on peut alors admettre comme première approximation que :
Si vGS est supérieure à vGS(th), alors le transistor est équivalent ( en théorie ) à un court-circuit entre D et S.
Si vGS est inférieure à vGS(th), alors le transistor est équivalent ( en théorie ) à un circuit ouvert entre D et S.
2. Travail de préparation théorique
On idéalise la tension vDS (t) et le courant iD (t) comme l'indique le graphique ci-dessous.
VDS
v (t)
(t)
V1
V2
ID(t)i (t)
t
I1=0.625A
V1 = 20 V
t1
t2
t3
V2 = 0.1 V
I1
t1 = 0.6 µs
t2 = 5 µs
t
t3 = 0.4 µs
p (t)
t
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1. Donner les équations pour chaque phase de la tension v DS (t) et du courant iD (t).
2. Déduire de ces équations l'expression de la puissance instantanée p(t) = vDS (t) * iD (t) dissipée par le transistor.
3. Tracer le chronogramme de p(t).
4. Commenter.
5. Evaluer la puissance moyenne P dissipée par le transistor si la période est T = 10 µs. On pourra approcher la forme
des pics de puissance par des triangles.
3. Manipulation
1) MESURE DE LA CAPACITE GRILLE-SOURCE
Montage d'étude
VA = 20 V
e (t)
1 k
3V
vG (t)
1 k
STD20NF06
IRF 530
t
e (t)
5 µs
10 µs
On applique à l'entrée du montage un signal carré dont l'amplitude est telle qu'il n'y ait pratiquement pas de
mise en conduction du composant.
1. S'assurer que le transistor ne conduit pas en observant la tension vDS.
2. Relever l'allure des signaux e (t) et vG (t) et préciser les conditions de mesure.
3. Déduire la valeur de la capacité d'entrée CISS.
4. Peut-on évaluer la valeur de la capacité CGS ? Commet-on des erreurs de mesure ?
2) COMMUTATION SUR CHARGE RESISTIVE
Montage d'étude: Le même que le précédent avec une résistance de charge RL = 220  (2 W).
VA = 20 V
220 Ω (210
W)
2
RL
vG (t)
vD (t)
1 k
IRF 530
STD20NF06
vS (t)
e (t)
0.1
1 Ω
Rs
2
Le signal e (t) est réglé pour assurer la mise en conduction maximale et le blocage du transistor.
1. Relever les signaux e (t), vG (t), vD (t) et vS (t) en concordance temporelle.
Commenter et expliquer les différentes phases.
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2. En appliquant les signaux vD (t) et vS (t) sur les voies 1 et 2 de l'oscilloscope vous pourrez effectuer
l'opération CH1*CH2. Relever l'oscillogramme correspondant. Interpréter. Peut-on négliger la puissance
dissipée par la résistance RS ?
3. Evaluer les pertes dans le composant dues:
- à la conduction
- aux commutations
- à la mise en œuvre (pertes dans le circuit de commande).
3) COMMUTATION SUR CHARGE INDUCTIVE
Le circuit de charge est maintenant le suivant:
VA = 20 V
470 µH
0.16
mH
D1
220 Ω (210
W)
1N5819
2
vG (t)
vD (t)
1 k
IRF 530
STD20NF06
vS (t)
e (t)
0.1
1 Ω
Rs
2
1. Expliquer le rôle de la diode D1.
2. Relever les signaux e (t), vG (t) et vS (t) en concordance des temps.
3. Commenter et expliquer les différentes phases.
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