1. Utilisation d`un transistor bipolaire

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SCIENCES DE
L’INGENIEUR
St Jo
Avignon
distribuer l'energie electrique
continue en tor vers un actionneur
FICHE DE
cours
V Chassilian
Vcc : Valimentation
1. Utilisation d'un transistor bipolaire :
Le transistor va distribuer ou ne pas distribuer l’énergie électrique vers
l’actionneur qui va convertir cette énergie électrique en énergie mécanique,
lumineuse,... L’ordre de distribution est un courant Ib, déposé sur sa base B. En
plus de jouer le rôle d’interrupteur commandé, il va amplifier le courant Ib, tel
que Ic = β x Ib
1.1. Étude d’un montage à base d’un NPN :
Remarques : - Pour que le transistor fonctionne en commutation (comme un interrupteur), il faudra que :
Ib > Ibsat avec Ibsat = Icsat / β
- On peut avoir une tension Ve=5V et Valim=12V
Ve
Ib
Etat de T
Schéma
équivalent
entre C et E
Ic
Vce
0
Vcc
DISTRIBUER
CONVERTIR
ALIMENTER
Energie
électrique
…
Moteur CC
Moto-réducteur CC
Moteur pas à pas
Moteur brushless
Lampe, LED, Résistance,...
C
E
B
RB
RB
Vce
Valim
Valim
RC
RC
Energie
électrique
…
Energie
électrique
(jusqu'à 50A)
Ve : Vordre
Ordre : signal électrique
(quelques µA ou mA)

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1.2. Etude d’un montage à base d’un PNP :
Ve
Ib
Etat de T
Schéma
équivalent
entre C et E
Ic
Vce
0
Vcc
Remarques : Lorsque l'on utilise un transistor PNP en commutation, il faudra que Ve = Valim afin de le
bloquer correctement.
1.3. Puissance moyenne consommée : P = Vce x Ic + Vbe x Ib
1.4. Choix d’un transistor bipolaire : Le choix se fera en fonction des paramètres suivants :
1.4. Limites d'utilisation du transistor bipolaire et solutions
Le courant Icmax est de 1A, ce transistor sera donc utilisé pour distribuer l'énergie vers
des actionneurs consommant un courant faible tel qu'une LED ou un micromoteur.
Vcesat
Lorsqu’il est saturé, la tension entre collecteur et
émetteur est non nulle, elle vaut VCEsat
Vcesat devra être le plus proche de 0
pour consommer le moins possible
d’énergie.
Vce0
La tension entre VCE ne doit pas excéder une certaine
valeur VCE0 au-delà de laquelle la jonction C-E est
détruite définitivement.
On choisira un transistor tel que
Vce0>Vcc (tension d’alimentation du
montage)
Icmax
Lorsqu’il est saturé, le courant de collecteur IC ne doit
pas excéder une certaine valeur ICmax au-delà de
laquelle la jonction C-E est détruite définitivement.
On choisira un transistor tel que
Icsouhaité < Icmax
β
Coefficient d’amplification en courant (β ou hfe)
dépend de chaque transistor
On choisira le transistor en fonction de
l’amplification souhaitée.
E
C
B
Vce
5 V
5 V
5 V
0 V
Ve : Vordre
Vcc : Valimentation

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1.5. Comment faire si je souhaite alimenter un actionneur CC avec un transistor bipolaire ?
1.5.1. Le montage Darlington
Par association de 2 transistors, on obtient une amplification beaucoup plus importante :  = 1 x 2
Ainsi on peut obtenir un Icmax pouvant atteindre 30 A.
1.5.2. Le relais électromécanique ou statique
On connecte sur le collecteur du transistor un relais :
Le symbole du relais :
Le relais présente 2 avantages :
- Distribuer un courant pouvant atteindre 50A à l'actionneur,
- Créer une isolation entre la carte électronique et l'actionneur, ainsi, si l'actionneur vient à appeler un
courant trop important, cela ne détruira pas la carte électronique.
2. Utilisation d'un transistor MOSFET :
Le transistor va distribuer (…ou pas) l’énergie électrique vers l’actionneur qui va convertir cette énergie
électrique en énergie mécanique, lumineuse, … . L’ordre de distribution est une tension Vg appliquée sur sa
grille.
Pourquoi choisir un transistor MOSFET plutôt qu’un bipolaire ?
- Il peut commuter des courants 100 fois plus grands que le transistor bipolaire.
- Il consomme un courant très faible puisque Ig≈0 (en raison de la commande en tension)
Les principaux inconvénients des transistors MOSFET demeurent dans leur fragilités (facilement
destructibles par décharges électrostatiques ou tensions inverses) et leur lenteur qui les contraint à une
utilisation en basse fréquence.
Bobine : Inductance
Interrupteur EC
Interrupteur RC
Interrupteur RC
Bobine :
Inductance
Interrupteur EC

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2.1. Représentation :
NPN PNP En réalité : TO92 , TO220, TO2
2.2. Fonctionnement :
Remarque :
- Pour le canal N fonctionnant en commutation, on peut avoir une tension Ve=5V et Valimentation=12V
- Pour le canal P fonctionnant en commutation, on devra avoir obligatoirement Ve=Valimentation
Conclusion : Il faudra donc adapter la tension de commande (Vordre) afin qu'elle soit égale à la tension
d'alimentation (Valimentation)
2.3. Puissance moyenne consommée : P = Vgs x Ig + Vds x Id
1.4. Choix d’un transistor MOSFET : Le choix se fera en fonction des paramètres suivants :
CANAL N
CANAL P
BLOQUE
Si VGS = 0 V :
Id = 0 A & VDS = Vcc
Si VGS = 0 V :
Id = 0 A & VDS = -Vcc
SATURE
Si VGS > 0 :
Id = Idsat & VDS = 0V
Si VGS < 0 :
Id = Idsat & VDS = 0V
VDSx
Lorsqu’il est bloqué, la tension entre drain et source
ne doit pas excéder une certaine valeur VDSx
On choisira un transistor tel que :
VDSx >Valimentation
VGSs
La tension drain-source ne doit pas excéder une
certaine valeur, ex : VGSS = ±15V
Il faudra choisir un transistor dont la
tension VGSS > Vordre.
ID
Lorsqu’il est saturé, le courant de collecteur ID ne doit
pas excéder une certaine valeur IDmax
On choisira un transistor tel que
IDsouhaité < IDmax