Disjoncteur thermique

[Antoane]

Bonjour,

Pour protéger certains circuits, je cherche à réaliser un disjoncteur thermique, dans ce genre là : http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds...16-MAX6519.pdf (mais pas intégré car je n'arriverai pas à souder les fils de bonding à la main). Le plus simple serait une CTN montée en pont, une référence et un comparateur, mais j'aime pas trop l'idée du comparateur, qui prend de la place et n'est pas très élégant (et coûte relativement cher).

Bref, je cherche un schéma avec des composants de fond de tiroir seulement, dont la précision n'a pas à être excellente, +/-5°C fera l'affaire. Enfin, -si ce n'est pas trop lui demander - il lui faudrait se déclencher de manière relativement indépendante de la tension d'alimentation.

Merci de m'avoir lu !


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[invite01fb7c33]

On trouve des bilames (Thermostat bimétallique) au pas de 10°C, en petit boitier rond ou même en boitier type TO220 ou TO5 qui font cette fonction.

[Tropique]

Dans les accessoires de l'alim de labo, j'ai décrit un disjoncteur thermique basé sur une section de LM324 inutilisé:
http://forums.futura-sciences.com/at...psu_supploepdf
Evidemment, il faut un comparateur, c'est l'AOP qui joue ce rôle.
Ce serait possible avec deux transistors (c'est ce qui se faisait dans les années '60 début '70), mais je ne crois pas que ce serait compétitif avec le SOT23 de l'exemple.

[invitefaaca50b]

Quelle plage de temperature doit etre detectee???
Si inferieure a 125°C, on peut utiliser un LM35 par exemple...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Merci pour vos réponses.

le but est de se passer de composant spécialisé et le bilame n'est pas assez élégant à mon gout . Il est toujours bon de savoir que ça existe !
L’intérêt est de protéger les semi-conducteurs, donc guère plus de 150°C, et pas moins de 70°C (condensateurs fragiles ou Led).

Excellent le multiplicateur de Vbe !

Pour le montage à deux transistors : l'un des deux doit-il rester "au frais" ?

LTSpice donne un tempco de -1,40mV/K @Ic=1mA pour un Vbe de transistor générique, contre -1,80mV/K pour un 2N2222, ce qui est bien plus proche de ce qu'on apprend à l'école. D'où vient la différence et de quoi le tempco dépend-t-il ?

En simu toujours, est-il possible de n'étudier l'effet de la température que sur un seul composant, le reste demeurant à 25°C ?

Pour un FET monté en source de courant, la valeur du courant varie-t-elle dans le temps ?

Bonne journée.

[Antoane]

Bonjour,
quelques montages en PJ. Que des simulations : les essais suivront quand le four sera allumé.

Le premier utilise un diode Schottky comme thermomètre : le courant inverse (de fuite) d'une diode augmente avec la température, comme l'indique la simu, tout en étant relativement indépendant de la tension d'alimentation. Tant que ce courant est inférieur à environ 0,6/R3, la tension Vbe de Q1 est trop faible pour le saturer. En revanche, au delà, Vbe devient suffisante pour qu'un courant de base puisse s'établir. Q1 est alors saturé, ce qui bloque Q2, donc la sortie passe à 0. R4 apporte un peu d'hystérésis. L'inverseur constitué par Q2 et R2 permet de raidir le flan : le basculement se fait en seulement quelques dizaines de milli-°C, tandis qu'il faudrait 2°C sans lui. La différence n'est ici pas énorme, mais on en reparlera... Par ailleurs, l'inverseur est nécessaire pour pouvoir mettre un peu d'hystérésis.
Le réglage de la température de seuil peut se faire via R3. R1 et R2 peuvent être augmentées si besoin pour diminuer la consommation, il faudra alors adapter R4 en conséquence. Plus la diode est prévue pour un fort courant direct, plus son courant de fuite sera élevé. Ainsi, s'il est d'à peine 500µA à 150°C pour une BAT54 (diode spécifiée pour 300mA), il sera 100 fois plus élevé pour une MBRS340 (diode 3A). Le montage, qui se voulait initialement discret se fait donc remarquer par une consommation assez impressionnante, qui pourra être diminuée par l'ajout d'une résistance en série (1k, voir plus) avec la diode.
En revanche, le courant de fuite diminue lorsque qu'augmente la tension inverse que peut tenir la diode.
Du fait de la dispersion des caractéristiques entre composants d'une même référence, il faudra ajuster à l'aide d'un potentiomètre la valeur de R3 si il y a besoin d'une température de seuil un rien précise.

Si utiliser des Schottky vous rebute, il est possible de faire pareil avec du tout silicium (ou du germanium). Il est ici nécessaire de mettre plusieurs diodes en parallèle, vu le faible courant de fuite (de l'ordre de la dizaine de µA à 150°C d'après la simu) d'un tel composant. Noter que dans ce cas, il faut augmenter la résistance base-émetteur, voir la supprimer, ce qui diminue de beaucoup l'immunité aux parasites. On voit ici l'intérêt du second inverseur.


Dans les montages suivants, on utilise le fait que la tension de seuil d'une jonction de semiconducteur est fonction de la température, de l'ordre de 0,7V à 25°C, elle décroit d'environ 2mV/°C.

Le montage suivant utilise le capteur proposé dans l'alimentation de Tropique : Q1, R1 et R2 fournissent une tension Vb, appliquée sur la base de Q2. Vb a donc un coefficient de température de k*(R1+R2)/R1, avec k le coefficient de température de la jonction seul, il vaut environ k=~-2mV/°C. L’inconvénient du montage est que : ou bien Q2 doit rester à une température connue (ou presque), ou bien les deux transistors sont à la même température et alors le déclenchement à lieu vers 300°C
La simulation est faite pour le plaisir, en déconnectant la base de Q2 de Vb. N'importe quel transistor convient, seul k va légèrement varier (entre -1,7mV/K et -2,3mV/K).

Le 4e montage utilise encore un NPN comme capteur : le transistor va être saturé lorsque le potentiel de sa base va être suffisant pour établir un courant de base. La température seuil vaudra alors aux alentours de : , avec E la tension d'alimentation (ici 5V), Vbe°=~0,65V et k=~-2mV.
Ici, un simple potentiomètre remplaçant R1 et R2 permet de régler le seuil.
La nécessité d'un inverseur supplémentaire en sortie n'est plus à démontrer
Les dispersions entre composants est ici assez faible pour imaginer devoir régler un capteur (même par simulation) puis appliquer le même réglage sur tous les autre que vous ferez sans les repasser au four.
Ici, la tension d'alimentation E doit être assez stable, et avoir tendance à augmenter plutôt qu'à décroitre avec la température. Pour info, une zener d'environ 5V aura un faible coefficient de température. En dessous, le coeff sera généralement négatif et positif au-dessus (http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...C1/BZX5V6.html)



Le dernier montage se sert d'un FET comme capteur de température : monté en générateur de courant, il sort un courant fonction de la température. R2 réalise ensuite une conversion courant->tension, qui attaque la base de Q2. R3 permet de fixer la valeur du courant généré, R2 pourra être une résistance variable pour régler le seuil de déclenchement. Un gros avantage de ce montage est qu'il permet de choisir des températures de seuil très variables, entre -30°C et 150°C !
Le problème est qu'il y a une grande dispersion entre les Idss des FET, il faudra donc étalonner le montage pour avoir un minimum de précision.


Tous les montages peuvent se voir ajouter ou non inverseur-raidisseur de flan et hystérésis si besoin.

J’espère ne pas avoir écrit trop d'ânerie.