Transistor de puissance avec limitation de courant

[thomasalbert1993]

Bonjour !

Dans le cadre d'un projet, j'ai le schéma suivant qui se répète n fois pour n sorties :

Capture d’écran 2012-08-04 à 13.46.03.png

Il s'agit de laisser passer ou non un courant à travers la charge connectée aux 2 pins (de l'ordre de 2A), grâce à un MOSFET de puissance.

Or pour plus de sécurité, je souhaiterais limiter le courant de CHAQUE sortie à 2A, dans le cas d'un court-circuit de la charge par exemple.
Ce circuit étant répété plusieurs fois, je souhaite limiter le nombre de composants et faciliter le routage du circuit par la suite...

J'ai donc pensé à remplacer le MOSFET par un NPN de puissance (BD241C) dont le courant fourni à la base limitera le courant du collecteur (grâce au hFE).

Ainsi, d'après la documentation du BD241C, on a un gain (hFE) d'environ 14 pour un courant de 2A.
Il faudrait donc appliquer à la base un courant de (2 / 14)A soit 143mA.

Le tout étant commandé par un microcontrôleur, j'ajoute un NPN (type BC547) pour piloter la base du transistor de puissance.

J'obtiens donc ce schéma (la résistance R au collecteur du 1er transistor est reliée +5V) :

Capture d’écran 2012-08-04 à 13.49.25.png

Vbe(BD241) = 1.8V
Vce(BC547) = 0.6V

Ur = 5 - 0.6 - 1.8 = 2.6V
Donc R = Ur/Ir = 2.6 / 0.143 = 18Ohms
(avec une puissance de 18 x 0.143^2 = 0.37W, soit une résistance 1/2W)


Ainsi normalement, quelle que soit la charge, je devrais retrouver un courant de 2A maximum à travers elle (en théorie).
La charge étant de type résistive, il en résultera une certaine tension Vce au niveau du transistor de puissance (U - Rcharge * 2A)


Avant tout test, je souhaiterais votre avis quant au fonctionnement de ce circuit, car je connais très peu la réaction des transistors en mode "non-saturés".

Merci beaucoup !

Thomas
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[DAUDET78]

Sans voir tes pièces jointes ...

J'ai donc pensé à remplacer le MOSFET par un NPN de puissance (BD241C) dont le courant fourni à la base limitera le courant du collecteur (grâce au hFE).

C'est très dangereux de se baser sur le Hfe du transistor ... Le gain de 14, c'est un minimum garantie, il peut très bien faire 20 ou 30 !
Il faut faire une limitation de courant avec un NPN et une résistance de mesure dans l'émetteur. Par contre, en cas de court-jus franc, le transistor (MOS ou NPN) dissipe Valim*2A = ??W .... ce qui risque, sans radiateur idoine, de le suicider rapidement .
Il faut que le µC soit informé de l'anomalie et coupe la commande

PS: je crois qu'il y a des NMOS à 5 pattes qui ont ce circuit en interne

[PIXEL]

faut pas compter sur le HFE , trop dispersé d'un échantillon à l'autre , et variant avec le courant , la température,
la pression atmosphérique ... bref....

seule soluce simple : fusible simple , ou réarmable.
sinon étude à reprendre.

encore grillé par Daudet , ça devient une habitude

[thomasalbert1993]

Hmmm d'accord pour le hFE.

Le problème de la première solution de DAUDET78, c'est qu'il y a besoin d'une résistance de mesure (Rsense) par circuit et la plupart du temps elles sont de forte puissance (puisqu'un fort courant les traverse) et prennent donc beaucoup de place... Et ce multiplié par 20, ça devient vite une usine à gaz

Je pourrais à la limite ne le faire qu'une fois et limiter le courant global qui traverse tous ces circuits, mais je préfère limiter indépendamment chaque sortie.

Et pour le fusible, si ça oblige à ouvrir le boîtier lors d'une surintensité pour le changer ou réarmer, bof bof...

Je pense donc qu'il va falloir que je revoie mon étude... en gardant les MOSFET du coup (si la limitation ne fonctionne pas comme ça avec les NPN, autant ne pas les garder puisque le courant de base nécessaire est important...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

http://www.datasheetcatalog.org/data...irf/ips521.pdf
http://www.irf.com/product-info/hexfet/ips.html
http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt99-5.pdf

[DAUDET78]

Et pour le fusible, si ça oblige à ouvrir le boîtier lors d'une surintensité pour le changer ou réarmer, bof bof...

Tu as des fusibles auto-réarmables

[PIXEL]

une résistance de source captant le courant et informant le systéme de gestion
reste la soluce habituelle et fiable.

[thomasalbert1993]

Le problème du fusible ou du MOSFET à sécurité intégrée, c'est qu'il coupe (et non limite) le courant.

Par exemple si ma charge est un moteur, et qu'il aurait tendance à consommer + de 2A, le fusible couperait le courant et le moteur ne tournerait pas.
Alors que je veux simplement limiter son courant à 2A.

Il faut donc que j'étudie la solution de la résistance de mesure et du NPN ! Ce type de circuit conviendrait-il ? (http://www.vidisonic.com/2008/07/10/...iting-circuit/)

Ca donnerait ça :



Mais ça nécessite 2 transistors de puissance (un NPN et un MOSFET) et une résistance de puissance, ce qui prend beaucoup de place.
Mais si c'est la seule solution...

Après je peux peut-être adapter ce montage pour virer le MOSFET et faire la commutation avec les NPN déjà présents...

[PIXEL]

mouaif.....


vois mon message #4 et fais traiter ça par le soft.

[thomasalbert1993]

Oui mais en passant par le soft, on fera la même chose qu'un fusible, à savoir couper le courant, plutôt que le limiter à 2A.
D'autant que ça nécessiterait (par exemple) 20 entrées ADC sur le microcontrôleur...

[thomasalbert1993]

En conservant le MOSFET et la résistance de mesure, j'en suis arrivé à ce schéma :



Ne demandant pas une grande précision pour le courant maximal (2A), il suffit de calculer R de sorte que U = R x I = 0.6V (Vbe NPN) soit dans mon exemple R = 0.6/2 = 0.3Ohm (1,2W)

Cela ne conviendrait-il toujours pas ? (je pense avoir oublié une résistance à la base du NPN d'ailleurs...)

[thomasalbert1993]

No idea ? :/

[Tropique]

No idea ? :/

Utilise des drivers intelligents: à l'heure actuelle, quand on a besoin de ce genre de fonctionnalité, ça n'a plus de sens de se les cuisiner soi-même avec du discret.
Tu en as en high side, low-side, tous les courants, double, quadruple ou plus, possibilité d'interface µC pour le reporting d'alarm, etc etc.
Ca s'emploie beaucoup (mais pas exclusivement) pour les applications automobile. Va voir chez les grands, ST, Onsemi (à moins que ce ne soit Freescale, je les confonds toujours)

[thomasalbert1993]

Ce genre de composants ?

http://www.st.com/internet/automotiv...uct/250596.jsp

J'en trouve très peu en "low side" avec limitation de courant (et non shutdown), et surtout, celle-ci n'est vraiment pas précise (dans cet exemple, la limitation opère entre 1,7A et 3,5A, mais j'en ai trouvé certains entre 5 et 15A par exemple...)

Est-ce une généralité sur ce type de composants ? Ou bien en existe-t-il des plus précis (voire "programmables" ?)

Merci !!

[thomasalbert1993]

Autant pour moi, ce composant a l'air de tout à fait convenir pour mon utilisation... Reste à calculer la puissance dissipée si les 2 mosfets sont actifs à pleine charge (2A)...
!
Sachant qu'ils ne sont pas actifs + de 100ms (peut-être même beaucoup moins, de l'ordre de 10ms), il n'y a aucun risque à utiliser ce composant en SOIC8 pour passer 2A par mosfet ?

[Tropique]

Sachant qu'ils ne sont pas actifs + de 100ms (peut-être même beaucoup moins, de l'ordre de 10ms), il n'y a aucun risque à utiliser ce composant en SOIC8 pour passer 2A par mosfet ?

Un risque, non, ils sont protégés, par contre tu n'arriveras peut-etre même pas à 2A, la limitation fonctionnera avant.
Plutot que de faire du rase-mottes avec ce type, choisis en plutot un un peu plus gros, pour avoir de la marge

[thomasalbert1993]

Pourquoi la limitation fonctionnerait-elle avant ?

En fait, ça ne serait pas du "rase-motte", je dois avoir un courant de sortie de 1A au minimum (1A, 1,2A, 1,5A....... peu importe) mais de 2 ou 3A au maximum.
C'est pour ça que je trouve intéressant les double mosfet à limitation de 1,7A, mais si tu me dis que la limitation peut se faire avant... ça peut devenir juste effectivement.

Ce même fabricant sembre en avoir à limitation de 2,6A, mais je ne trouve pas la référence, et encore moins de revendeur pour la France.

Et concernant la durée active des mosfets, elle est bien de 10ms au maximum (et ils deviennent actifs/passant une seule fois sur plusieurs heures voire jours...)

[Tropique]

Dans ce cas, il n'y a pas de souci.

Il y en d'autres qui conviennent chez d'autres fondeurs: un exemple en sextuple qui peut donner jusqu'à 2A par sortie et 1A en moyenne sur l'ensemble des sorties:
http://cache.freescale.com/files/ana...82.pdf?pspll=1

[thomasalbert1993]

D'accord, merci