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Commande de lampes par transistor (CC)



  1. #1
    Tony78

    Commande de lampes par transistor (CC)


    ------

    Bonjour,

    J'aimerais commander des lampes à courant continu par un transistor dans le but de pouvoir faire varier l'intensité lumineuse par PWM.

    Les lampes sont alimentées en 12V et consomment entre 5 et 10 ampères au total.
    La commande serait un microcontrôleur travaillant en 5V suivi d'un transistor IRF540N.

    Pensez-vous que le schéma mis en pièce jointe correspond à la description de ma commande (La masse des lampes serait la masse du microcontrôleur) ?

    Merci,

    Tony

    -----
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  3. #2
    sdec25

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour,

    A quoi sert la résistance R1 ?

    Sur un transistor N-MOS il faut que Vgs soit supérieur à une tension de seuil (5V par exemple) pour que le courant passe. Il faut donc mettre S à la masse et D à la lampe. Donc il faut inverser le transistor et la lampe sur ton circuit.

  4. #3
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour et merci pour ta réponse.

    R1 sert de résistance de rappel (pull down).
    Effectivement pour l'inversion du transistor...je n'ai pas fait attention ^^.
    Voilà une nouvelle version du schéma (pièce jointe).

    J'ai mis la lampe sur le drain du transistor. On m'a déjà dit qu'il était préférable de connecter une charge sur la source d'un transistor, entre le potentiel et la patte du transistor, mais je ne suis pas complètement libre à ce niveau là, mon circuit de commande s'intègrant dans un circuit déjà existant qui ne me permet pas de placer la lampe sur la source.
    Est-ce un problème ?
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  5. #4
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour

    Dans ton schéma, le transistor est monté à l'envers par rapport à l'alimentation.

    Il faudrait inverser Gnd et +12V, en gardant la résistance connectée à Gnd.

    Pour la charge, il est préférable de l'avoir entre le drain du transistor et +12V, comme sur ton schéma quand il sera corrigé.

  6. #5
    sdec25

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Citation Envoyé par Tony78 Voir le message
    Effectivement pour l'inversion du transistor...je n'ai pas fait attention ^^.
    Là tu as aussi inversé le +12 et la masse.

    J'ai mis la lampe sur le drain du transistor. On m'a déjà dit qu'il était préférable de connecter une charge sur la source d'un transistor, entre le potentiel et la patte du transistor, mais je ne suis pas complètement libre à ce niveau là, mon circuit de commande s'intègrant dans un circuit déjà existant qui ne me permet pas de placer la lampe sur la source.
    Est-ce un problème ?
    Ton deuxième circuit marche encore moins bien que le premier. En effet, Vgs <= -7V alors que pour être passant, Vgs doit être supérieur à 5V.

    Citation Envoyé par sdec25
    Il faut donc mettre S à la masse

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Tony78

    Question Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    J'ai remis le nez dans mes cours, et me suis rendu compte que je confondais drain et source...ça aide pas ^^.

    Donc, si je comprends bien on en revient alors à la première version de mon schéma ?
    Comme dit dans mon post précédent, je ne peux pas placer la charge avant le transistor.
    En quoi est-ce préférable de connecter la charge entre +12V et le drain ? Qu'est-ce que cela engendre ?
    Merci,

    Tony
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  10. #7
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Citation Envoyé par Tony78 Voir le message
    En quoi est-ce préférable de connecter la charge entre +12V et le drain ? Qu'est-ce que cela engendre ?
    Cela permet d'avoir une tension de commande parfaitement contrôlée entre la gate et la source. Car je rappelle que c'est Vgs qui pilote le transistor.

    Dans le cas où la charge serait placée dans la source du transistor, on devrait faire face à deux problèmes:
    - la tension aux bornes de la charge agissant directement sur la tension de commande, on verrait apparaître une boucle de contre-réaction particulièrement gênant en régime de commutation,
    - le montage nécessiterait une alimentation positive supplémentaire, supérieure au +12V, afin de fournir la tension de commande.

  11. #8
    sdec25

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Au fait tu peux voir qu'il y a une diode sur le transistor, donc dans ton deuxième montage le transistor est toujours passant.

  12. #9
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Le dernier schéma a été validé. Ce n'est toujours pas ça : tu as mis la charge dans la source, et non dans le drain. Tu as refait le même schéma que dans ton premier post.

  13. #10
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Voici le schéma corrigé, avec la charge dans le drain.
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  14. #11
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour,

    Comme je l'ai dit dans mes posts précédents, mon circuit de commande s'intègrerait dans un circuit déjà existant, et il serait très compliqué de placer la charge dans le drain.

    - la tension aux bornes de la charge agissant directement sur la tension de commande, on verrait apparaître une boucle de contre-réaction particulièrement gênant en régime de commutation,
    Gênant ? Quel(s) phénomène(s) seraient gênant(s) ?

    - le montage nécessiterait une alimentation positive supplémentaire, supérieure au +12V, afin de fournir la tension de commande.
    Je ne comprends pas...Le transistor bloqué, j'ai quand même une tension entre les deux bornes de ma lampe ?
    Aussi, la tension de seuil Vgs du transistor est comprise entre 2 et 4V d'après la doc constructeur. Si je commande mon transistor avec 5V (Le transistor supporte un Vgs jusqu'à 20V),cela devrait fonctionner, non ? Quelquechose m'échappe...mais quoi...?

    Merci,

    Tony

  15. #12
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Citation Envoyé par Tony78 Voir le message
    Gênant ? Quel(s) phénomène(s) seraient gênant(s) ?
    La contre-réaction.

    Elle a des effets néfastes sur la commutation sur transistor, car elle s'y oppose et la ralentit. Cela a tendance à augmenter les pertes de puissance à la commutation et à faire chauffer le transistor.

    Citation Envoyé par Tony78 Voir le message
    Le transistor bloqué, j'ai quand même une tension entre les deux bornes de ma lampe ?
    Non.

    Lorsque le transistor est bloqué, le courant ne circule pas dans la lampe et la tension aux bornes de cette dernière est nulle.

    Pour que le courant circule dans la lampe, il faut que le transistor soit passant. Pour que la lampe s'allume franchement et que le transistor dissipe le minimum de puissance, il convient même de saturer ce dernier.

    Citation Envoyé par Tony78 Voir le message
    Aussi, la tension de seuil Vgs du transistor est comprise entre 2 et 4V d'après la doc constructeur. Si je commande mon transistor avec 5V (Le transistor supporte un Vgs jusqu'à 20V),cela devrait fonctionner, non ? Quelquechose m'échappe...mais quoi...?
    J'ouvre une parenthèse...

    La tension de seuil VGS(th) n'est que la limite de mise en conduction. Pour assurer une commutation correcte, il faut également tenir compte du courant de drain ID, afin de s'assurer de la saturation du transistor.

    En lisant les courbes caractéristiques, ID=10A dans ton cas, on trouve la chute de tension VDS aux bornes du transistor et on peut calculer la puissance dissipée P.
    À TJ=25°C :
    - pour VGS=4,5V on a VDS=1,5V soit P=15W /!\
    - pour VGS=5V on a VDS=0,45V soit P=4,5W
    - pour VGS=5,5V on a VDS=0,4V soit P=4W
    - pour VGS=12V on a VDS=0,35V soit P=3,5W
    Et à TJ=175°C :
    - pour VGS=4,5V on a VDS=1,2V soit P=12W
    - pour VGS=5V on a VDS=1,1V soit P=11W
    - pour VGS=5,5V on a VDS=1,0V soit P=10W
    - pour VGS=12V on a VDS=0,9V soit P=9W

    Une tension de commande VGS=5V semble donc être un minimum pour assurer une commutation correcte du transistor, sinon la dissipation thermique due à la mauvaise mise en conduction de ce dernier pourrait nécessiter d'installer un radiateur plus gros que nécessaire, voire impossible à réaliser. Une valeur supérieure à VGS=5V serait bien sûr préférable.


    ...Je ferme ici la parenthèse, et je reviens au cas particulier où la charge est placée dans la source du transistor (ton tout premier schéma).

    En posant VGS=5V et VDS=0,5V, on aura:
    - potentiel du drain par rapport à Gnd : UD=12V
    - potentiel de la source par rapport à Gnd : US=UD-VDS=11,5V
    - potentiel de la gate par rapport à Gnd : UG=US+VGS=16,5V

    Il faudra donc disposer d'un tension de commande pouvant varier entre 0V et 16,5V, correspondant une alimentation des circuits de commande de 17V ou 18V par rapport à Gnd.

    En comparaison, si la charge était placée dans le drain du transistor, on aurait pu se contenter de l'alimentation de 12V existante, obtenir une VGS bien supérieure pour une meilleure saturation du transistor, et en plus éviter le phénomène de contre-réaction.
    Dernière modification par PA5CAL ; 27/08/2008 à 10h47.

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  17. #13
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Ok je commence à comprendre...ce serait effectivement beaucoup mieux si la charge se situait sur le drain...
    Je vais regarder ce que je peux faire, mais je pense que ce sera une solution beaucoup trop compliquée...

    Sinon, pour avoir du 12V en entrée de gate, j'ai pensé à intercaler un transistor bipolaire entre la sortie du µC et la gate de l'IRF240. Qu'en pensez-vous ?

    Merci.
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  18. #14
    sdec25

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Ca ne marche pas puisque comme a dit PA5CAL il faudrait au moins 16V.
    Pour ton circuit il faudrait plutôt un MOSFET de type P et un transistor bipolaire (de préférence NPN, comme ça une sortie 0 du µc bloque le courant et une sortie 1 le fait passer).

    un lien utile ici
    Dernière modification par sdec25 ; 27/08/2008 à 15h11.

  19. #15
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Ouaip, ça ne marche pas pour la raison qu'a rappelée sdec25.

    Et comme il le suggère, si tu souhaites garder la même configuration, il faudrait que tu changes le transistor par un modèle complémentaire (P-MOSFET) et que tu adaptes la commande en conséquence.

  20. #16
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour,
    J'ai été un peu occupé ces derniers jours (examens...), c'est pourquoi je ne réponds qu'aujourd'hui...
    Vous me conseillez un transistor P MOSFET pour "garder la même configuration".
    Par "même configuration", je dois comprendre "charge entre la masee et le transistor" ?

    Merci,

    Tony

  21. #17
    sdec25

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Oui c'est ça : transistor entre charge et +12V.

  22. #18
    DAUDET78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Voila un schéma qui marche ....
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    J'aime pas le Grec

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  24. #19
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour,
    @sdec,pa5cal : Merci pour ces précisions !
    @Daudet78 : Mon souci ne se situait pas au niveau du PWM, mais concernait plutôt la position de la charge dans le circuit : La position des ampoules étant fixée dans le circuit (Ampoules raccordées à la masse). Cela dit, merci quand même

    Bonne journée,

    Tony

  25. #20
    Tony78

    Et l'optocoupleur ?

    Bonjour à tous,

    Je relance mon post sur cette commande de lampes en PWM.

    Il serait appréciable que mes deux circuits (Commande et circuit lampe) soient isolés. C'est pourquoi je pense utiliser un optocoupleur. La question est : Quel optocoupleur utiliser, considérant le courant (environ 10A) et la tension (la lampe fonctionne sous 12-14V) circulant dans la partie "circuit lampe", ainsi que mon branchement "lampe entre la commande et la masse" ?

    Existe-t-il des optocoupleurs de puissance ?

    Le plus simple étant de n'avoir besoin que d'un optocoupleur pour réaliser l'interrupteur commandé.

    Merci de votre aide,

    Tony

  26. #21
    Tony78

    Question Oublions l'opto (pour l'instant...)

    Bonjour,

    J'ai réalisé le montage à transistor dans l'après-midi, mais celui-ci ne fonctionne pas.
    J'ai utilisé un IRF9540N pour le MOS, et un BC337 pour le bipolaire NPN.

    Au niveau de l'IRF9540N, les connexions sont les suivantes :
    Source : 12V
    Drain : (Résistance + LED) connecté à la masse.
    Gate : Connecté à la masse via une résistance de 10kOhms, ainsi qu'à l'emetteur du NPN.

    BC337 :
    Collecteur : 12V
    Emetteur : (Résistance + LED) connecté à la masse.
    Base : Connectée à la masse via une résistance de 10kOhms, ainsi qu'à la une patte de microcontroleur (5V à l'état haut, 0 à l'état bas).

    Lorsque j'ai 0V sur la commande, le BC337 est bloqué, et l'IRF9540N passant (J'observe ces états grâce aux deux LEDS).
    Lorsque j'ai 5V sur la commande, le BC337 est passant, mais l'IRF9540N semble être passant (La LED témoin reste allumée).
    Lorsque j'ai 0V sur la commande, le BC337 est passant, et l'IRF9540N bloqué (J'observe ces états grâce aux deux LEDS).

    En faisant varier la tension sur la base du BC337, j'ai pu constater qu'une tension de 9V environ suffisait à faire commuter le IRF9540N.

    Quelle modification pourrais-je apporter pour que le IRF9540 commute bien avec ma commande en 5V ?

    Merci,

    Tony

  27. #22
    DAUDET78

    Re : Oublions l'opto (pour l'instant...)

    L'IRF9540N est un PMOS. Avec la source à +12 et une commande 0/5V sur la grille , il est constamment passant (ou à peu près)
    Un schéma de ton montage ?
    J'aime pas le Grec

  28. #23
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Pourrais-tu faire un schéma ? Parce que je ne comprends pas très bien le montage (entre le NPN et le PMOS notamment), et ce que j'en comprends relève d'un montage incorrect du NPN (collecteur au +12V pour commander le PMOS ???).

    EDIT: grillé par DAUDET78

  29. #24
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonsoir à tous,

    Voici un schéma de mon montage (en pièce jointe).
    Merci de votre aide ,

    Tony
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  31. #25
    DAUDET78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Citation Envoyé par Tony78 Voir le message
    Voici un schéma de mon montage
    ton schéma, au NPN suiveur près, est le même que celui de ta question de départ en #1.

    Moi, ça me pose des interrogations ....
    - Ou tu ne lis pas les réponses
    - Ou tu veux qu'on te dise que ton schéma est bon même si ce n'est pas vrai
    - Ou tu es incapable de comprendre les réponses
    J'aime pas le Grec

  32. #26
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour,

    Mon dernier schéma diffère du premier au niveau du MOS utilisé. Sur vos conseils, je suis passé d'un canal N à un canal P (Plaçant de ce fait la charge entre le drain et la masse).
    Au niveau de la partie MOS de mon schéma, je me suis inspiré du schéma de l'inverseur PMOS que j'ai pu trouver sur la page de Kudelsko, proposée par sdec25.
    J'ai pensé utiliser un bibolaire (en l'occurence NPN) afin d'avoir une tension égale à 0 ou 12V (à la tension Vce près) disponible pour la commutation du PMOS.

    Avec une commande en 5V sur la gate du PMOS, la tension Vgs varierait entre -7 et -12 volts, ce qui serait insuffisant à la commutation (D'après le datasheet, la tension de seuil est comprise entre -2 et -4 volts).
    C'est la raison pour laquelle j'ai pensé utiliser un bipolaire pour commander le MOS. La tension sur la gate du MOS serait donc égale à 0V dans le cas où le NPN serait bloqué, et à 11,3V si le NPN est passant (la tension Vce sat du BC337 étant égale à 0,7V).
    De ce fait, Vgs varie entre -0,7V et -12V, et la commutation au niveau du MOS devrait être possible.


    Pour en arriver à ta remarque :
    - Je lis les réponses, sinon je ne vois pas l'intérêt de poster sur le forum.
    - Mon but n'est pas que l'on dise que mon schéma est bon alors qu'il ne l'est pas, encore une fois, je ne vois pas l'intérêt : Le montage ne fonctionne pas, il est donc faux, il n'y a aucun problème là dessus.
    - J'ai du mal à comprendre les réponses, c'est vrai, raison pour laquelle j'ai expliqué mon raisonnement. Des esprits plus avisés y identifieront peut-être mon erreur...

    Merci,

    Tony

  33. #27
    DAUDET78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Pour couper court, voilà le bon schéma
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    J'aime pas le Grec

  34. #28
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Merci Daudet,

    Bien que ton schéma me paraisse plus logique (notamment pour la pull up du MOS), j'ai du mal à saisir pourquoi mon ancien montage de fonctionnait pas. Pourrais-tu m'expliquer ?

  35. #29
    PA5CAL

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Dans ton schéma du post #24, le potentiel de l'émetteur du transistor NPN est égal ou inférieur de 0,7V (VBEsat) à la tension de commande.

    Il est de ce fait forcément compris entre 0V (Vin=0V) et 4,3V (Vin=5V) par rapport à la masse.

    Avec une tension d'alimentation de 12V, la tension VGS du transistor P-MOSFET est donc comprise entre -12V (Vin=0V) et -7,7V (Vin=5V).

    Le transistor P-MOSFET est donc toujours passant.


    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 12/01/2009 à 16h00.

  36. #30
    Tony78

    Re : Commande de lampes par transistor (CC)

    Bonjour,

    Merci pour l'explication.
    Je pensais que le potentiel de l'émetteur du NPN varierait (aux tensions de seuil près) entre 0V (Bloqué) et la tension présente au collecteur (passant) ici, 12V. Je comprends mieux maintenant. Ca aura été long et fastidieux, mais j'ai compris .

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