Choisir un Transistor

[gcortex]

2N7000.

Un logic level BSS138
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[Qristoff]

Un résultat de simulation :
fs192.jpg
L'oscillogramme du haut montre le courant dans les led, celui du bas montre :
- en bleu la tension de sortie du montage "normal"
- en vert celle du montage avec tirage au 12V et ecrêtage.

Je ne comprends pas ta simulation, d'après la datasheet, ce composant est donné pour un temps de réponse inférieur à 10µs avec un courant de led de 20mA. Qu'as tu voulus démontrer avec un modèle de 4N25 ? Le 4N25 n'est pas un opto de commutation !

[gcortex]

Un collecteur ouvert avec une résistance de pull-up produit pas mal de retard.

[Qristoff]

Un collecteur ouvert avec une résistance de pull-up produit pas mal de retard.

Le retard dépend du courant de collecteur, ici on cherche un niveau logique, le courant peut rester autour de 1mA comme spécifié dans la datasheet pour ce paramètre Td

[Patrick_91]

Hello dans la data sheet j'ai 10 V pardon ... mais la n'est pas le problème.

entièrement d'accord avec Antoane, le ratio entre les tensions série des diodes et la tension aux bornes de la résistance de limitation est trop disproportionné et rend l'ensemble sensible à la température.

Oui je vois bien un problème avec le premier montage (trans saturé ou presque) le problème peut etre de ce coté la en effet. Quoique 8 leds vf = 1.2 v cela fait : 9.6 V et en perdant 2.4V dans la resistance de 120 ohms c'est rick-rack... (12 V)
C'est pour cela qu'on est passé au schéma du post # 17 en virant la 120 ohms inutile, en mettant 2 Ohms en résistance d’émetteur et en ajustant IB bien sur puisque le trans n'est plus saturé.. on a donc 20 mA (c'est ce qu'il faut ) sans problème de dérive .
Mais attendons de voir si les opto coupleurs (les diodes) n'ont pas pris un pet car une dispersion telle je ne l'explique pas bien ..
(1.2V à 1.5 V).

[Antoane]

Bonjour,

Je ne comprends pas ta simulation, d'après la datasheet, ce composant est donné pour un temps de réponse inférieur à 10µs avec un courant de led de 20mA. Qu'as tu voulus démontrer avec un modèle de 4N25 ? Le 4N25 n'est pas un opto de commutation !

Le but de la simulation est de montrer comment diminuer le temps de monté lorsque celui-ci est dominée par le RC de sortie (C étant ici une capacité équivalente). Le photo-transistor utilisé pour la simu est illustratif, mais effectivement sans doute pas optimal. Le choix des valeurs de résistances est sous-optimal pour la vitesse (c'est ce qu'indique la datasheet), j'ai repris les paramètres du schéma de départ.
La datasheet ne me parait pas très claire sur la question des timings : ils indiquent "Vce=5V, Ic=2mA, Rl=100Ohm". Cela signifie que le NPN fonctionne en petits signaux (puisque ce ne sont pas des valeurs de Vcc, I_{c, on} et Rl qui sont données si V_{ce, on}=V_{ce, sat}), ou en tous cas loin de la saturation ?
Je ne trouve pas les 10 µs auxquels tu fais référence.

C'est pour cela qu'on est passé au schéma du post # 17 en virant la 120 ohms inutile, en mettant 2 Ohms en résistance d’émetteur et en ajustant IB bien sur puisque le trans n'est plus saturé.. on a donc 20 mA (c'est ce qu'il faut ) sans problème de dérive .

Avec un dérive de 10 % du courant lorsque la température varie de 2 °C quand même.

[Patrick_91]

Hello

Avec un dérive de 10 % du courant lorsque la température varie de 2 °C quand même.

A avec le premier schéma oui attaque en tension (trans saturé et une résistance de 120 ohms oui absolument ...)
Avec le schema post #17 non , attaque en courant et contre réaction et jamais d'emballement thermique (tout au plus une légère dérive si l'ambiante s'en mele).
A plus

[Antoane]

Avec le schéma du #17, si la tension nominale aux bornes de la résistance shunt R1 = 2 Ohm est de V_{R1, nom}=40 mV et que la tension sur la base est fixe, alors toute variation de 1 °C de la température ambiante va faire varier le Vbe d'environ ΔVbe ~ 2.2 mV. Comme le potentiel sur la base est constant, cette variation ΔVbe se retrouve intégralement aux bornes de la résistance R1, qui voit alors à se bornes une tension V_{R1, ΔT} = V_{R1, nom} + ΔVbe, ce qui correspond à une déviation de tension de ΔVbe/V_{R1, nom}, soit environ 5.5 %.

[Patrick_91]

Ho oui ce qui fait passer le courant de 20mA à env 21,1 mA, rien a voir avec l'emballement thermique qu'on peut obtenir quand on attaque les leds en tension et un trans bipolaire saturé ou un mosfet.On risque moins bien sur dans ces valeurs de courant. Apres on peut améliorer bien sur pour compenser les dérives mais bon ..
A plus

[Qristoff]

J'ai l'impression qu'on ne regarde pas la même datasheet vous prenez bien celle postée par notre ami au #4 https://www.mouser.fr/datasheet/2/239/H301-07-1141226.pdf

[Patrick_91]

Hi oui c'est celle ci, tu as raison VCE 30 V j'avais condidéré une specif qui utilisait 10 V mis le max est bien 30 V
on a la meme ...
A plus

[Antoane]

Avec le schéma du #17, si la tension nominale aux bornes de la résistance shunt R1 = 2 Ohm est de V_{R1, nom}=40 mV et que la tension sur la base est fixe, alors toute variation de 1 °C de la température ambiante va faire varier le Vbe d'environ ΔVbe ~ 2.2 mV. Comme le potentiel sur la base est constant, cette variation ΔVbe se retrouve intégralement aux bornes de la résistance R1, qui voit alors à se bornes une tension V_{R1, ΔT} = V_{R1, nom} + ΔVbe, ce qui correspond à une déviation de tension de ΔVbe/V_{R1, nom}, soit environ 5.5 %.

Pour comparaison, avec le schéma du post 1, l'équivalent de V_{Rshunt, nom} vaut environ 2.2 V, toute variation de 1 °C de la température ambiante (c'est à dire pas grand chose) va faire varier la tension aux bornes des 8 led d'environ ΔV ~ 30 mV. Cette variation ΔV se retrouve intégralement aux bornes de la résistance shunt R2, qui voit alors à se bornes une tension V_{Rshunt, ΔT} = V_{Rshunt, nom} + ΔV, ce qui correspond à une déviation de tension de ΔV/V_{Rshunt, nom}, soit environ 1.4 %, soit 4 fois moins qu'avec le circuit à transistor.

Bien évidement, personne ne songe à alimenter directement les leds avec une source de tension.

La précision initiale des deux montages est à peu près aussi mauvaise : point de salut sans ajustement.

Cette analyse montre ainsi que l'utilisation d'une source de courant à transistor n'est aussi évidement bénéfique qu'on pourrait le penser a priori. Elle montre également qu'il serait, ici, préférable de séparer les 8 leds en deux branches distinctes - comme indiqué plus haut.

[Janosch]

Je suis content que le sujet vous passionne les gars ^^,
perso, vous m'avez perdu, mais c'est pas grave.

Mais attendons de voir si les opto coupleurs (les diodes) n'ont pas pris un pet car une dispersion telle je ne l'explique pas bien

Ce sont des fourches qui ont fait pas mal d'aller-retours entre différents breads-boards effectivement, généralement je n'oublie pas les résistances
de protection et je ne me rappelle d'aucun incident, mais c'est tout de même très possible en effet...

J'ai mesuré la latence du circuit en #10. Je l'ai mesuré avec le teensy, pas avec un oscilloscope, je rappelles que je n'en possède pas,
et j'ai relevé une latence de 75µs en moyenne avant qu'ils passent en "HIGH" après avoir alimenté la base du BC547. Je scanne les 8 fourches, les plus "lentes" mettent 80µs, jamais plus.
80µs, c'est très bien, ça me convient, ça me fait même pas 1ms en scannant 96 (12x8) fourches, en théorie en tout cas.

Il reste tout de même le problème du survoltage. C'est un projet qui sera utilisé sur scène en live, j'aimerais bien qu'il soit le plus fiable possible, même si je suis tout à
fait conscient de mes lacunes. Donc je suis pas trop fan du circuit #10 et s'il y a mieux à faire, je veux bien me prendre la tête dessus.
D'ailleurs, rien ne m'oblige de travailler en 12V, ou d'utiliser ces fourches là (les lth-301-07), qui sont d'ailleurs un poil chères comparées à d'autres.
par exemple:
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Sh...00F_C73891.pdf
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Ev...6-F_C80816.pdf
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/19...08_C390042.pdf
Bref, y 'en a des tonnes, difficile de choisir d'ailleurs.
Le seul impératif c'est le teensy 3.2 et donc du 3.3V.

Désolé, je n'ai pas encore eu le temps de tester le circuit #17, demain j'espère

edit: J'ai utilisé du 12V parce que ça me semblait adapté pour alimenter 8 diodes en série, et j'ai mis 8 diodes en série parce que je pensais multiplexer en 8x12.
Mais le 9V m'arrange mieux, comme ça je peux éventuellement utiliser une pile occasionnellement.

[Patrick_91]

Hello,
Antoane a dit :

Pour comparaison, avec le schéma du post 1, l'équivalent de VRshunt, nom vaut environ 2.2 V, toute variation de 1 °C de la température ambiante (c'est à dire pas grand chose) va faire varier la tension aux bornes des 8 led d'environ ΔV ~ 30 mV. Cette variation ΔV se retrouve intégralement aux bornes de la résistance shunt R2, qui voit alors à se bornes une tension VRshunt, ΔT = VRshunt, nom + ΔV, ce qui correspond à une déviation de tension de ΔV/VRshunt, nom, soit environ 1.4 %, soit 4 fois moins qu'avec le circuit à transistor.

Oui le post 1 ou post 10 c'est le mème schéma , il est clair que la monté en température du boitier du transistor n'affectera pas le courant dans la branche de 8 Leds, celui ci se comporte en "switch" (VCE quasi nul) on est d’accord .. reste donc les diminution de VF des 8 Leds en effet.. tout va bien si le courant d'usage est faible et si les boitiers des opto coupleurs maintiennent la température de jonction des Leds ... dans le cas contraire, et c'est le cas général de ce type de montage, il n'y a aucune protection contre l'emballement thermique si l'échauffement provoqué par le courant dans les Leds n'est pas maitrisé.
Il est vrai que le chéma du post 17 est sensible au delta de température ambiante, mais en revanche il est "insensible" (tres peu) au phénomène d'emballement thermique puisque la baisse des tension forward des Leds n'entrainera pas d'augmentation du courant. c'est l'avantage offert par le sources a courant constant (régulé) sur un source de tension qui simule un générateur de courant d'impédance interne 120 ohms. L'autre avantage faut de pouvoir monter au dessus de 12V avec le post 10
c'est de gagner en dynamique pour réguler le courant , 2 V se retrouvent au niveau du Vce bien sur ..

Bien évidement, personne ne songe à alimenter directement les leds avec une source de tension. [

Tout est relatif, a partir de quand une source de tension devient une source de courant ou vice versa ? tout dépend de l'usage bien sur ..
Le montage post 17 donne une impédance interne apparente du/di ~= 5300 Ohms ...
Le montage post 10 donne 120 Ohms evidement , il est a peu près viable vu les courants et composants utilises on est plus dérangé par le 12V qui est un peu faible .. a cause de la 120 Ohms bien sur. Avec 9 V là il faudra deux branches c'est sur.
A plus

[DAT44]

Bonjour,
pour résoudre le problème du courant dans les DELs ont peut aussi utilisé le classique montage a deux transistors :


Pour le temps de latence ont peut aussi diminué la valeur des résistances de pull-up en sortie de 5,6K a 3,3 K (ou un peu moins ...)

[DAT44]

Houps !, petite erreur, pour la version a deux branches, il faut bien sur diminué la valeur de la résistance de mesure du courant :

[Qristoff]

Par rapport au schéma #10, il faut baisser la valeur des résistances de pull-up au 3,3V. Le courant tiré influe beaucoup sur le temps de commutation du photo-transistor. Je préconise plutôt des résistances de 1K.

Au niveau de l'installation des fourches, comment sont-elles disposées ? à quelle distance les unes des autres ? sont-elles plus ou moins isolées optiquement ?

[Janosch]

Bonjour,

J'ai pu tester le circuit #17 ce matin, ça fonctionne bien:
les fourches restent entre 1.18 et 1.3V, l'ampérage est de 20mA (évidemment, puisque c'est moi que ait réglé R3 ainsi), en latence je suis à 70µs. (j'ai pris 2.2Ohms pour R1 et 400Ohms pour R3).

Au niveau de l'installation des fourches, comment sont-elles disposées ?

Elles sont disposées en 5lignes parallèles, et sont quasiment collées les unes aux autres.

Je note qu'il faut baisser un peu la pull-up, merci.

merci pour le schéma DAT44.

Vous êtes super réactifs, c'est formidable! Par contre je nage un peu entre vos différentes propositions
Dans tous les cas j'abandonne le circuit #10, et j'aimerais bien passer en 9V (ça sera plus simple aussi pour alimenter le teensy (VIN:5V), avec un 7805 et le tour est joué...)
Je ne sais pas si j'adapte le circuit #17 en double branche, ou alors #43 avec 2 transistors?
Dans tous les cas je monte le #43 cet aprèm, et je vois comment il se comporte.

[Patrick_91]

Hello tous,

Ca avance ,

les fourches restent entre 1.18 et 1.3V, l'ampérage est de 20mA

Curieux cette dispersion des valeur de tesion forward ? ....
Oui pour 9 V faut passer à 2 branches de 4 apres faut voir ....
Un ptit coup de simmu ..
A plus

[Qristoff]

Elles sont disposées en 5lignes parallèles, et sont quasiment collées les unes aux autres.

Ce que je veux dire c'est qu'elles ne risquent pas de baver sur le phototransistor d'à coté si elles sont trop proche. Tu peux nous faire un petit croquis ou as-tu fait l'essai en n'allumant qu'une led et voir si les phototransistors d'à coté réagissent ou pas.

[Janosch]

Un ptit coup de simmu

Avec quoi vous faites ça?

as-tu fait l'essai en n'allumant qu'une led et voir si les phototransistors d'à coté réagissent ou pas.

Je ferais des tests ce soir pour voir si elles influent sur leur voisine

[Patrick_91]

Hello,

Le schéma de Qristoff
fonctionne for bien , on a un peu moins de marge sur la tension d'alim mais en revanche avec 33 ohms au lieu de 2 ohms dans l'emetteur on est moins sensible coté réglage ib et certainement moins de dérive en température (ambiante) comme l'avait souligné Antoane.
vla le crobar avec la simulation de l'alim entre 8 et 12 V ...
Alim_8_leds_20mA_V2.PNG
Alim_8_leds_20mA_V2_plot.PNG

J'ai une charge avec des leds et deux diodes SI qui donnent 9.65 V de chute de tension , a peu près comme les 8 diodes de @Janosch
A plus

[Qristoff]

Le schéma de Qristoff fonctionne for bien ,

le schéma de DAT44 tu veux dire
Et si vous suivait un peu, son tynee est alimenté en 5V !

[Patrick_91]

Hello,

Oui pardon a DAT44 en effet le schéma amélioré est de lui post #46

Et si vous suivait un peu, son tynee est alimenté en 5V

Et ? j'ai pas compris là !
A plus

[Qristoff]

Et ? j'ai pas compris là !

Depuis le début, le transistor est commandé en 3,3V mais depuis le post #48, Janosh souhaiterais passé en 9V et 5V pour le Teensy, il faut donc en tenir compte pour la résistance de base du transistor

Dans tous les cas j'abandonne le circuit #10, et j'aimerais bien passer en 9V (ça sera plus simple aussi pour alimenter le teensy (VIN:5V), avec un 7805 et le tour est joué...)

[Patrick_91]

HELLO,

Oui la cela fonctionne a partir de 10,5 V j'ai une idée mais passer les 8 diodes sous 9V est impossible avec ces diodes .en 2*4 faut voir ...
A plus

[Janosch]

Janosh souhaiterais passé en 9V et 5V pour le Teensy

Je suis pas sûr d'avoir compris, le teensy nécessite du 5V en VIN, mais il sort bien du 3.3V. La base du transistor est donc bien attaquée en 3.3V.

Oui la cela fonctionne a partir de 10,5 V

De quoi on parle? Du circuit en #52?

9V est impossible avec ces diodes .en 2*4 faut voir

C'est ce qu'a fait DAT44 non? Qu'est ce qui "clocherait" avec son circuit?

[Qristoff]

Je suis pas sûr d'avoir compris, le teensy nécessite du 5V en VIN, mais il sort bien du 3.3V. La base du transistor est donc bien attaquée en 3.3V.

je viens de regarder et effectivement le Vin peut être entre 3,6V et 6V (donc il y a un régulateur sur la carte) et apparemment il s'autoalimente aussi par l'USB. Donc, ok 3,3V pour les sorties.

[Patrick_91]

Hello,

C'est ce qu'a fait DAT44 non? Qu'est ce qui "clocherait" avec son circuit?

J'ai essayé celui avec 8 diodes , il fait le job for bien , avec 4 il doit fonctionner sans problème aussi.
Marrant le petit teensy , je connais plutot les sapberry , la version nanao ressemble ai teensy.
A plus

[Janosch]

Je viens de monter le circuit de DAT44, ça donne:
18mA dans l'une des branches, 22mA dans l'autre et... des diodes entre 1.2 et 1.6V!

J'ai commandé de nouvelles fourches optiques, je n'en ai plus en stock, ça permettra d'écarter ou pas l'hypothèse des fourches malmenées.
Elles sont pourtant stables avec le circuit #17 de Patrick (à 0.1V près).