Eléments de correction "évaluation relative aux transistors ".

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Sciences de l’ingénieur
Eléments de correction de l'évaluation sur le transistor
Eléments de correction "évaluation
relative aux transistors ".
Exercice 1 : Etude du comportement en commutation sur un Hacheur
1.1 Etude qualitative de la commutation :
Le transistor T1 est un transistor NPN, en régime de commutation, un niveau logique 1 sur
la base entraîne sa saturation. En revanche un niveau logique 0 implique son blocage.
Le transistor T2 est un PNP un niveau 1 entraîne le blocage et un niveau 0 sa saturation.
Vc (V) Etat de T1 Etat de T2
0
bloqué
Saturé
5
Saturé
Bloqué
Vgs (V)
0
12
Etat de Q
Bloqué
Saturé
Um (V)
0
200
1.2 Rôle de la diode D :
Le courant ne peut s'annuler brutalement dans l'induit du moteur (circuit inductif). Par
conséquent au blocage de Q la diode assure la continuité du courant dans l'induit du moteur. De
ce fait elle protége le transistor Q d'une surtension induite lors de son blocage.
On nomme cette diode "diode de roue libre".
Exercice 2 : Etude de la commande d'un relais de puissance :
2.1 Détermination des courants relatifs à la bobine :
Ie = Ve =20,8 mA ;I d = Vd =2,8 mA et In= Vn =27,8 mA
Rb
Rb
Rb
2.2 Courant de base Ibe :
Ibe = Ie =0,7 mA il faut considérer le cas le plus défavorable si on veut garantir à coup sur la
βm
saturation du transistor soit β = βm.
2.3 Détermination de la valeur de R :
Loi des mailles relative au circuit de polarisation de la base.
Va − R.Ibe =Vesat on tire alors :
R =Va −Vbesat =6336 Ω La valeur normalisée retenue est 5600
Ibe
Ω
Il convient de rejeter la valeur 6800 qui est la plus proche du résultat recherché mais qui sera
responsable d'une intensité de base plus faible et qui induira le non-déclenchement du relais.
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2.4 Le sujet propose R= 2,2 kΩ. Notons Ibesat le courant injecté à la base à la saturation.
Vérifions que Ibesat > Ibe assurant de cette manière l'enclenchement du relais.
Ibesat =Va −Vbesat =2 mA le coefficient de sursaturation est d'environ 2,9.
R
Même dans le cas le plus défavorable avec un β au minimum le relais s'enclenchera.
Exercice 3 : Etude d'un éclairage automatique :
3.1 Valeur de R pour différents éclairements :
R(0,01) = 6 MΩ ; R(10) = 3 kΩ et R(100) = 350 Ω environ
3.2 Valeur maximale à attribuer à Vc :
La puissance maximale dissipable par R est P = 100 mW.
Or :
2
P= Vc ⇒Vc = P.R(10) =17,3V
R(10)
3.3 Courant de base à l'enclenchement :
Ib = Ic = 30 =0,3 mA
β 100
3.4 Valeur à attribuer à R1 et R2 :
On notera I l'intensité dans R
k
R1
U= 24V
I1
R
Rb
ib
T
Vc
Il faut trouver des relations avec R1 et Rb
La loi des mailles (bleue) permet d'écrire :
U R1=U −Vc la loi d'ohm nous donne UR1 = R1.I1.
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R1=U −Vc reste donc à exprimer I1 ce qui sera fait avec la loi des nœuds
I1
En effett I1 = I + Ib avec I = Vc
R(10)
R1 = U −Vc =9,66 kΩ
Vc + Ib
R(10)
Pour R2 écrivons la loi des mailles (verte)
Vbesat + Rb.Ib =Vc
Rb =Vc −Vbesat =14,66 kΩ
Ib
3.5 Valeur de déclenchement :
Soit Ed la valeur d'éclairement recherchée.
Le déclenchement a lieu si l'intensité de collecteur (donc dans la bobine) est inférieure à 10
mA.
Soit un courant à la base ib = 0,1 mA et donc une tension Vc = 1,6 Volts.
R(Ed )=Vc or I = I1 -Ib il faut donc déterminer I1.
I
I1=U −Vc
R1
R(Ed )=
Vc
=71,8 Ω
U −Vc − Ib
R1
La lecture de la courbe R(E) conduit à Ed = 500 Lux.
3.6 Solution pour permettre un réglage du seuil d'enclenchement.
Il convient de substituer à R1 un potentiomètre en série avec une résistance. L'ensemble
devra être équivalent au maximum à la valeur de R1 la valeur de P dépendra de l'amplitude du
réglage souhaitée.
P
Remarque : la résistance R permet de limiter la tension Vc appliquer à la photorésistance
lorsque P = 0. en effet dans ce cas Vc = 24 Volts est supérieure à la tension admissible.
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