FP1

Projet baccalauréat 2004
Balise
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 ?
carte PHARE 1
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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 :
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.
Vbatt




 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 estelle 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.
carte PHARE 1
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Balise
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.
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