Commande d'un transistor MOS avec un signal logique

[DAUDET78]

Ce tuto est destiné à être mis dans les FAQs en épinglé (après corrections et commentaires)

Bonjour,
Vu le nombre d’interrogations sur la commande d’un MOS en commutation « statique » ON OFF, voici un petit topo qui résume les solutions.
Ce topo se limite à la commande des NMOS (pour les PMOS, c’est pareil, on inverse les signes des tensions)
Pour la commande des NMOS en PWM, il est valable, mais il faut ajouter des critères de vitesse sur la commande de grille

Comment commander un NMOS ?
Il faut lui envoyer sur la grille une tension 0/xV suffisante pour le faire passer de OFF à ON

Quelle tension ?
Il faut regarder la datasheet du NMOS :

On voit qu’un IRF1104 demande 10V pour que le Rds(on) soit inférieur à 9mΩ
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...rf/irf1104.pdf
00 Rds(ON) IRF1104.JPG
On voit qu’un IRLB4030 demande 4,5V pour que le Rds(on) soit inférieur à 4.3mΩ
http://www.irf.com/product-info/data...rlb4030pbf.pdf
01 Rds(ON) IRLB4030.JPG
C’est ce qu’on appelle un MOS Logic ou TTL . Voici une liste :
……. NMOS_TTL.txt
NB : On voit que je n’utilise jamais le paramètre Vgs(treshold) qui sert à rien en mode ON
NB : Pour une température de 100°, la valeur du Rds(on) est facilement le double de la valeur à 25° !

Quelle schéma?
Pour commander une charge reliée à une tension (qui peut être plus grande que la tension de commande), ce schéma :
02 CommandeChargeInductivepar NMOS.jpg

NB : la diode doit supporter en inverse plus que la tension d’alimentation. La diode doit supporter plus que le courant dans la self . Pour un usage en PWM, utiliser une diode rapide, sinon une diode de redressement ordinaire.

Pour commander une charge reliée au 0V, y a un gros problème car il est quasiment impossible de rendre conducteur le NMOS en mode suiveur . En effet, pour que le NMOS soit conducteur, il faut lui envoyer une tension sur la grille plus grande que la tension sur la source (qui serait celle d’alimentation de la charge ) + la tension pour le rendre conducteur ( 5V ou 10V suivant le NMOS) . Par exemple, avec une tension sur la charge de 5V, il faut transformer le signal de commande 0/5V en 0/10V ou 0/15V ! Ce qui amène à une usine à gaz ….

Si la tension d’alimentation de la charge est la même que celle du signal de commande, il faut utiliser un PMOS :
03 CommandeChargeInductivepar PMOS.jpg
Et si la tension d’alimentation est plus grande que la tension de commande ? Et bien, on fait un translateur de niveau :

• Pour une charge alimentée en 12V, un MAX4426 ou 4427 par exemple
  http://www.farnell.com/datasheets/19...071.1500741745
• Avec des composants discrets :
  04 Interface_PMOS_100V.JPG
• Avec un circuit spécialisé (high side switch), par exemple :
  http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps2h160-q1.pdf
  PS : Y avait un circuit dont j’ai perdu la référence donné par Hulk28

Merci à Monnoliv pour ses schémas
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[DAUDET78]

C’est ce qu’on appelle un MOS Logic ou TTL . Voici une liste :
NMOS_TTL.txt

[Novix]

Bonsoir tout le monde, bonsoir Daudet,

Je ne veux pas pourrir le fil, et si Daudet pense que c'est hors sujet, qu'il le dise afin qu'un gentil modo le supprime.

Pour un débutant c'est toujours galère de trouver un transistor adéquat.
Pour trouver une équivalence,il y a bien : http://alltransistors.com/fr/

mais la douzaine de criteres de recherche rend le résultat peu pertinent, lorsque l'on a pas tout ces critères.

Auriez vous des astuces pour ce site ou des sites similaires?

Sinon pour l'exemple du IRF1104, en recherche sur ce même site.
Il me semble que ce qu'indique Daudet, ce retrouve sur la ligne :

Tension grille-source de rupture (Vgs): 10

Suis je dans l'erreur?

[DAUDET78]

mais la douzaine de criteres de recherche rend le résultat peu pertinent, lorsque l'on a pas tout ces critères.

Pour trouver un transistor équivalent, faut analyser/recalculer les paramètres importants dans le montage. Et c'est pas évident si le concepteur du montage a eu besoin de critères très spécifiques !

Et puis, il y a le montage Français Moyen où il y a une centaine de transistors qui peuvent faire l'affaire !
Si tu me demandes un NMOS commandé par du 0/5V pour piloter un relais en 24V qui consomme 0,2A ? Il y a certainement un millier de NMOS qui conviennent!
Si tu me demandes un NMOS commandé par du 0/2,5V pour piloter un relais en 24V qui consomme 0,2A ? Le choix se réduit considérablement !

Sinon pour l'exemple du IRF1104, en recherche sur ce même site.
Il me semble que ce qu'indique Daudet, ce retrouve sur la ligne :

Faut TOUJOURS se référer à la datasheet ! C'est le seul document de confiance. Surtout que le Français de ce site .... c'est de la traduction automatique !

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

PS : Y avait un circuit dont j’ai perdu la référence donné par Hulk28 (et vincent66)

J'ai retrouvé :
BTS432 : http://pdf.datasheetcatalog.com/data...1-bts432d2.pdf
VN7050A : http://pdf.datasheetcatalog.com/data...7050ASTR-E.pdf
LTC4446 : http://forums.futura-sciences.com/at..._100v_nmos.png

[Antoane]

Bonjour,

On trouve des drivers high-side avec pompe de charge intégrée, par exemple :
http://www.linear.com/product/LTC7003
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1154fc.pdf
http://www.linear.com/parametric/hig...mosfet_drivers

Les smarts switch vont bien plus loin qu'une simple commutation de charge, il peuvent intégrer :
- une surveillance de la SOA du mosfet (interne) ;
- une protection et/ou mesure de la température interne ;
- une mesure du courant de charge ;
- une protection contre les court-circuits et sur-intensités ;
- une tenue en avalanche "boostée" par rapport à un mosfet classique ;
- une protection contre les tensions inverses et contre les pics de tension transitoires ;
Certains smart switch intègrent un µC rendant ces protections paramétrables et permettant d’entièrement monitorer la charge alimentée

http://www.ti.com/lsds/ti/power-mana...products.page#
http://www.st.com/en/power-managemen...roductId=SC903
http://www.nxp.com/products/automoti...es:PWRHISIDESW
https://www.infineon.com/cms/en/prod...o_producttable

Beaucoup sont qualifiés "automotives".

Vishay, entre autres, produits des mosfets pour lesquels par Ron est spécifiée à faibles Vgs :
2.5V : http://www.vishay.com/mosfets/n-chan...-rated-on-res/
1.5V : http://www.vishay.com/mosfets/n-chan...-rated-on-res/
1.2V : http://www.vishay.com/mosfets/n-chan...-rated-on-res/

Pour trouver un mosfet adapté aux besoins, une technique consiste à faire une recherche paramétrique dans le catalogue d'un revendeur :
- choix du courant min nécessaire ;
- choix de la Rds_on maxi. demandée ;
- choix de la tension min nécessaire ;
- choix de la tension Vgs pour laquelle la Rds on est spécifiée ;
- choix d'un boitier suffisamment gros pour être manipulable ;
- autres paramètres (si le composant doit être rapide, etc).
Puis à choisir un composant ayant les caractéristiques requises ;
Puis vérifier dans sa datasheet que les données fournies par le revendeur sont exemptes de coquille, que le composant a, effectivement, les caractéristiques demandées.
Cela peut éventuellement se faire avec le catalogue d'un revendeur fournissant un bon moteur de recherche paramétrique (farnel, mouser, etc.), quitte à ensuite acheter le composant ailleurs.

Cela prend 10 minutes, mais c'est formateur et évite de choisir un composant parmi une liste obsolète -- ou du moins (très) en retard sur l'état de l'art.

[DAUDET78]

Cela prend 10 minutes, mais c'est formateur et évite de choisir un composant parmi une liste obsolète -- ou du moins (très) en retard sur l'état de l'art.

Pour info, ces liens sont dans ma liste :

Vishay, entre autres, produits des mosfets pour lesquels par Ron est spécifiée à faibles Vgs :
2.5V : http://www.vishay.com/mosfets/n-chan...-rated-on-res/
1.5V : http://www.vishay.com/mosfets/n-chan...-rated-on-res/
1.2V : http://www.vishay.com/mosfets/n-chan...-rated-on-res/

Pour trouver un mosfet adapté aux besoins, une technique consiste à faire une recherche paramétrique dans le catalogue d'un revendeur :

Il y a quelque fois des erreurs ! Faut TOUJOURS vérifier avec la datasheet .

[Antoane]

> Il y a quelque fois des erreurs ! Faut TOUJOURS vérifier avec la datasheet .
Je suis tout à fait d'accord, et l'ai précisé dans mon message précédent.
Mais merci de le souligner à nouveau. C'est important.

[DAUDET78]

Dans la liste des moyens pour commander un NMOS (ou un PMOS), j'ai oublié la solution de l'optocoupleur MOS : http://www.farnell.com/datasheets/20...071.1500741745
Contrairement aux photocoupleurs classiques, il génère une tension (genre photopile) en fonction du courant qui passe dans la LED et permet donc de commander directement le MOS
Par contre, c'est pas du rapide (25µs de temps de commutation)