Cette distribution doit limiter la puissance fournie aux périphériques et être protégée électroniquement contre les courts-circuits en provenance du périphérique en aval.
Pour réaliser le circuit de distribution, le composant TPS2490DGS de Texas Instrument Inc.
est utilisé. Il s’agit d’un contrôleur qui limite le courant et la puissance transmis aux éléments en aval. Il agit comme un disjoncteur électronique.
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Avec les résistances théoriques, l’écart entre les disjonctions minimale et maximale pouvait atteindre 300%. Pour pallier à ce grand écart, les résistances RS, R7 et R8 ont été optimisées mathématiquement afin de minimiser cet écart. Cette optimisation a permis de réduire l’écart à 200. La plage de disjonction optimale est donc de 10 W, (disjonction minimale) à 20 W (disjonction maximale) au lieu de 10 W à 30 W sans optimisation. Le tableau ci-dessous donne les valeurs de disjonction en fonction de l’optimisation calculée.
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Selon le Tableau ci-dessus, le pire cas de courant limite se produit à disjonction maximale (21.12 W/9 V = 2.35 A) et RDS(ON)max ne doit alors pas dépasser 145 mΩ.
Le composant choisi est le Si7884BDP-T1-E3 de Vishay Siliconix® dont le RDS(ON)max est de
7 mΩ.
L’analyse thermique complète du transistor de puissance du disjoncteur électronique en fonction de la puissance de dissipation est sûre.
Pendant les événements transitoires ou les courts-circuits, la dissipation de puissance de M1 est élevée. Pour éviter la surchauffe, on peut ajuster la puissance maximale de M1 à l'aide du
TPS2490 et de la broche PROG. Cependant, la broche PROG n’est pas utilisée pour le moment, car le Si7884BDP-T1-E3 peut très bien tolérer le courant limite de chaque distribution pendant le temps accordé à chaque disjoncteur avant son ouverture complète. La broche PROG est donc reliée à VREF par une résistance de 47 kΩ (R3).
Le condensateur CT branché à la broche TIMER du TPS2490 sert à contrôler le délai permis avant que le circuit de distribution disjoncte lorsqu’un état défectueux survient. Lorsqu’une faute est détectée, CT se charge à 25 μA et lorsque VCT atteint 4 V, le TPS2490 débarque la barrière du transistor (le circuit de distribution est coupé) et CT se met alors à se décharger à 2.5 μA. À ce point, le TPS2490 peut être réinitialisé par la mise au niveau 0 de la broche EN puis en la remettant au niveau 1. La valeur de CT doit être assez élevée pour permettre le rechargement du condensateur d’entrée du périphérique auquel le circuit de distribution est branché. CT est évalué à partir de l’équation suivante :
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où :
tON= Temps permis par le disjoncteur avant d’ouvrir (43ms)
CT_tol = tolérance des condensateurs évaluée à 10 % (0,1). Pour le disjoncteur, 330nF.
Je constate que les seuils imposés par mon testeur fonctionnel sont au-dessus du seuil de disjonction classique d’une structure comme celle-ci.
Basiquement, une structure normale n’a pas besoin de plus de 0,50 A pour disjoncter. Néanmoins, la valeur fixée par la charge de mon testeur (0,63A) ne justifie pas le claquage du transistor M1 qui lui est capable d’encaisser beaucoup plus de courant.
La théorie la plus plausible est donc la manière dont cette charge de courant (le 0,63A) est injectée. En effet, la charge est injectée en continue pendant un certain laps de temps, ce qui tend à forcer sur le composant. Il a été aussi vu que le temps de disjonction à volontairement été réglé à 43ms alors que la documentation technique du composant spécifie quant à elle un temps beaucoup plus court. Si l’on arrive à réduire ce temps, on réduit donc le temps d’exposition du transistor au courant de la charge imposé par le testeur, mais est-ce réellement la base du problème ?
J’ai donc réduit le temps d’exposition de la charge au transistor à 100ms puis à 50ms. Je ne peux que constater que plus on réduit le temps, plus le transistor de chaque carte claque.
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