4. La protection des transistors sur charge inductive

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Protection des transistors sur charge inductive
1 Généralités
Qu’appelle-t-on charge inductive?
Une charge inductive est composée d’éléments constitués en tout ou en partie d’une ou plusieurs
bobines.
Exemples : • Relais
• Bobine
• Moteur (pas à pas, continu, synchrone, …)
Caractéristiques maximales admissibles pour un transistor (jonction C - E)
Il faut respecter les caractéristiques maximales Icmax et Vcemax admissibles pour le transistor
choisi.
Dans le cas où ces valeurs viennent à être dépassées, le transistor sera détruit.
2 Fonctionnement général
Comportement d’une inductance traversée par un courant continu.
Si l’on suppose qu’une inductance est
traversée par un courant continu établi, alors
l’inductance se modélise simplement par une
résistance. Cette résistance représente la
résistance du fil bobiné qui constitue
l’inductance. Cette résistance est de l’ordre de
quelques centaines d’ohms.
U
L
I
L
R
L
On a alors : U
L
= R
L
.I
L
Comportement d’une inductance traversée par un courant discontinu.
Dans ce cas, le comportement de
l’inductance est plus complexe. On peut
néanmoins tenter de le résumer en une phrase:
Si le courant qui traverse une inductance est
soumis à une discontinuité (variation), alors il
apparaît aux bornes de l’inductance une
différence de potentiels proportionnelle à
cette variation.
U
L
I
L
L
On a alors:
dt
dI
LU
L
L
=
Où le terme dI
dt
L
correspond à la variation dI
L
du courant I
L
durant l’intervalle de temps dt.
Icmax
Vcemax

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Protection des transistors sur charge inductive
3 Applications
Etude du circuit de commande d’un relais.
Structure :
V
E
V
CC
V
CE
R
B
V
BE
I
B
I
L
U
L
D
L
I
C
Fonctionnement :
• Lorsque le transistor est saturé.
Lorsque le transistor est saturé, le circuit
d’excitation du relais est parcouru par un courant
continu. Par conséquent, ce circuit d’excitation
peut être simplement modélisé par la résistance
de la bobine d’excitation.
V
E =
5V
V
CC
V
CE
R
B
V
BE
I
B
I
L
U
L
DR
L
I
D
= 0
I
C
La diode D est bloquée car soumise à la tension
U
L
.
D
U
L
I
D
= 0
La diode étant bloquée, elle n’est traversée par
aucun courant et on retrouve :
I
C
= IV V
R
LCC CESAT
L
=
−
• Au blocage du transistor.
Lors du blocage du transistor, le courant dans le circuit d’excitation du relais décroît très rapidement.
Par conséquent, ce circuit d’excitation peut être modélisé par un générateur de tension représentant la
f.e.m. d’auto-induction générée par l’inductance L.

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Protection des transistors sur charge inductive
V
E =
0V
V
CC
V
CE
R
B
V
BE
I
B
U
L
Ic =0
Circuit de commutation non protégé
V
E =
0V
V
CC
V
CE
R
B
V
BE
I
B
U
L
D
I
L
Ic =0
Circuit de commutation protégé par une
diode de roue libre
Lorsque le circuit de commutation n’est pas protégé, la f.e.m. d’auto-induction peut être très
importante. On a alors : V
CE
= V
CC
+ U
L
Soit
V
CE
≈ U
L
Si la surtension U
L
dépasse la tension V
CEMAX
que peut supporter le transistor, celui-ci risque
d’être détruit.
Pour éviter ce phénomène, on place en parallèle avec le circuit d’excitation du relais une diode
dite « diode de roue-libre »
Au blocage du transistor, la diode D
devient passante et
• limite à 0.7V la f.e.m. d’auto-induction.
• Dérive le courant I
L
tant que celui-ci ne
s’est pas annulé
U
L
D
I
L
Ic = 0