FP1

Projet baccalauréat 2004 Balise
carte PHARE 1 1/2 1/3
Etude de la fonction FP1
ANALYSE STRUCTURELLE DE LA FONCTION FP1
“ Adaptation et régulation en puissance ”
Objectif spécifique : l'élève devra être capable de . . .
 Justifier le rôle de la fonction au sein du système.
 Evaluer que la fonction requise est assurée et justifier le dimensionnement de composants.
 Effectuer des mesures et juger de la validité des résultats obtenus et des méthodes
employées
Compétences évaluées :
 D : Identifier à une fonction la ou les structures participant à sa réalisation.
 E : Analyser l’organisation structurelle d’une fonction.
 H : Produire un dispositif de mesurage et/ou de test.
Pré-requis :
 dossier : présentation et analyse fonctionnelle.
 électronique :
- Principe de fonctionnement d’un ALI.
- Principe de fonctionnement d’un transistor MOS
- Principe de fonctionnement d’un transistor bipolaire
Propositions d'activités :
 Activité A :
 Identification de toutes les fonctions secondaires sur le schéma structurel.
 Activité B : FS12:" Amplification de puissance et régulation"
 Activité B1: Etude de la fonction FS12 lorsque Rythme = 0. (Sur la carte on applique aucun
signal sur l’entrée correspondante. R2 sert de résistance de tirage à la masse).
1. Compléter par des mesures le tableau suivant :
Vbatt
Ulamp
Ryt/2
SAO
VIsens
2. Quel est l’état de Q1 ? en déduire les courants du transistor.
3. Flécher sur Q2, la tension VGS.
4. On note Ic, le courant traversant R3 (courant de collecteur de Q1). Exprimer et calculer
VGS=(R3,Ic).
5. D’après la courbe caractéristique ID=f(VGS) que vaut ID ?

Projet baccalauréat 2004 Balise
carte PHARE 1 2/2 2/3
Etude de la fonction FP1
6. En déduire l’état de Q2.
7. Justifier alors les valeurs des tensions Ulamp, SAO, VIsens.
 Activité B2: Etude de la fonction FS12 lorsque Rythme = 1.
1. Etude de la régulation
 Etude en régime établi
 Régler P1 pour avoir Ulamp = 12V.
 Mettre en place une lampe de 5W et compléter le tableau suivant :
Vbatt
Ulamp
Ryt/2
SAO
VIsens
 Mettre en place une lampe de 20W et compléter le tableau suivant :
Vbatt
Ulamp
Ryt/2
SAO
VIsens
 Calculer Ilamp pour les 2 lampes.
Ilamp5W
Ilamp20W
 Au vu des mesures que vous venez d’effectuer, comment évolue Ilamp
quand SAO augmente ? Que peut-on dire alors de  ?
 Déterminer le mode de fonctionnement de l’ALI.
 Exprimer et calculer le potentiel sur l’entrée – de l’ALI en fonction de
5V, VIsens et des résistances du montage (on néglige C4).
 Mesurer le potentiel au niveau du curseur de P1. Justifier le
dimensionnement de P1, R7 et R9 .
 Déterminer les modes de fonctionnement du transistor bipolaire et du
transistor PMOS.
 Etude en régime transitoire (utilisation de la lampe 20W)
 Visualiser grâce à un oscilloscope à mémoire les évolutions de Ulamp et
VIsens lorsque Rythme passe de 0V à 5V. La régulation en tension est-
elle toujours assurée ?
 En déduire les valeurs de la résistance à chaud et de la résistance à
froid du filament de la lampe.
2. Etude de l’adaptation en puissance
 Rechercher dans la documentation constructeur du transistor MOS de
puissance ses caractéristiques (puissance maximum, courant maximum et
résistance thermique)
 Calculer la puissance dissipée dans le transistor MOS en régime
permanent lors de l’utilisation d’une lampe 20W.
 Synthèse : Expliquez comment la régulation et l’amplification sont assurées, en vous
aidant des grandeurs caractéristiques déterminées précédemment.
 Expliquez pourquoi le régulateur intégré de référence LM317 ne convient pas.

Projet baccalauréat 2004 Balise
carte PHARE 1 3/2 3/3
Etude de la fonction FP1
 Activité C : FS13:" Commutation"
 Mesurer, lorsque Rythme = 5V, les niveaux de tension de Lampe2 lorsque
Cde2L est au niveau haut et lorsque Cde2L est au niveau bas.
 En déduire le mode de fonctionnement du transistor Q3.
 Mesurer la chute de tension dans le transistor PMOS IRF9530 lorsque
Rythme = 5V. En déduire sa résistance RDSon.
Moyens mis en œuvre :
 Dossier élève: Schémas fonctionnels et structurels.
 Documentation constructeur : transistor PMOS IRF9530, LM317
 Appareillage: batterie, carte régulation, lampes 20W et 5W, multimètre, oscilloscope à
mémoire.
Eléments attendus dans le dossier de l'élève :
 Activité A :
 Identification de toutes les fonctions secondaires sur le schéma structurel.
 Activité B1:
 Mesures des signaux Ulamp, Ryt/2, SA0 et VIsens lorsque Rythme = 0V.
 Modes de fonctionnement des transistors.
 Activité B2:
 Mesures des signaux Ulamp, Ryt/2, SA0 et VIsens lorsque Rythme = 5V.
 Modes de fonctionnement des transistors et de l’ALI.
 Chronogrammes des signaux Ulamp et VIsens lorsque Rythme passe de 0V à 5V.
 Activité C :
 Mesures de Lampe2 en fonction des niveaux présents sur CdeL2
 Mode de fonctionnement du transistor Q3.
 Calcul de RDSon.