Eléments de correction "évaluation relative aux transistors ".

Sciences de l’ingénieur Eléments de correction de l'évaluation sur le transistor
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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 Vgs (V) Etat de Q Um (V)
0 bloqué Saturé 0 Bloqué 0
5 Saturé Bloqué 12 Saturé 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 :
mA
R
V
InetmA
R
V
ImA
R
V
Ib
n
b
d
d
b
e
e8,278,2;8,20 ======
2.2 Courant de base Ibe :
mA
I
Im
e
be 7,0==β il faut considérer le cas le plus défavorable si on veut garantir à coup sur la
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.
esatbea VIRV =− .on tire alors :
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.
Ω=
−
=6336
be
besata IVV
R La valeur normalisée retenue est 5600
Ω
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relative aux transistors
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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.
mA
R
VV
Ibesata besat 2=
−
= le coefficient de sursaturation est d'environ 2,9.
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 :
3.2 Valeur maximale à attribuer à Vc :
La puissance maximale dissipable par R est P = 100 mW.
Or :
3.3 Courant de base à l'enclenchement :
3.4 Valeur à attribuer à R1 et R2 :
On notera I l'intensité dans R
Il faut trouver des relations avec R1 et Rb
La loi des mailles (bleue) permet d'écrire :
cR VUU −=1 la loi d'ohm nous donne UR1 = R1.I1.
R(0,01) = 6 M
Ω
; R(10) = 3 k
Ω
et R(100) = 350
Ω
environ
VRPV
RV
Pc
c3,17)10(.
)10( 2==⇒=
mA
I
Ic b3,0
100
30 ===β
T
U= 24V Rb
Vc
k
R1
R
i
b
I1

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1
1
I
VU
Rc
−
= reste donc à exprimer I1 ce qui sera fait avec la loi des nœuds
En effett I1 = I + Ib avec )10(RV Ic =
Pour R2 écrivons la loi des mailles (verte)
cbbbesat VIRV =+ .
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.
I
V
ER c d=)( or I = I1 -Ib il faut donc déterminer I1.
1
1
R
VU
Ic
−
=
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.
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.
Ω=
+
−
=k
I
RVVU
Rb
c
c66,9
)10(
1
Ω=
−
=k
I
VV
Rb
besatc
b66,14
Ω=
−
−
=8,71)(
1b
c
c
dI
R
VU V
ER
P