4. La protection des transistors sur charge inductive
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Terminale STI électronique Page 1/3 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. Icmax Vcemax 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. IL RL UL On a alors : UL = RL.IL 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. Où le terme IL L UL On a alors: U L = L dI L dt dIL correspond à la variation dIL du courant IL durant l’intervalle de temps dt. dt Terminale STI électronique Page 2/3 Protection des transistors sur charge inductive 3 Applications Etude du circuit de commande d’un relais. Structure : D L UL IL IC RB VCC IB VCE VE VBE 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. La diode D est bloquée car soumise à la tension UL. D ID = 0 UL ID = 0 RL D La diode étant bloquée, elle n’est traversée par aucun courant et on retrouve : UL IL IC RB VCC IB VCE VE = 5V IC = IL = VCC − VCESAT RL VBE • 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. Terminale STI électronique Page 3/3 Protection des transistors sur charge inductive IL D UL Ic =0 RB Ic =0 RB VCC IB UL VCC IB VCE VE = 0V VBE Circuit de commutation non protégé VCE VE = 0V VBE 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 : VCE = VCC + UL Soit VCE ≈ UL Si la surtension UL dépasse la tension VCEMAX 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 » D Au blocage du transistor, la diode D devient passante et • limite à 0.7V la f.e.m. d’auto-induction. • Dérive le courant IL tant que celui-ci ne s’est pas annulé IL Ic = 0 UL
