Vérification calcul résistance d'un transistor

[MrJoK3R]

Bonjour,

Mon circuit actuel est composé d'une alimentation externe 5V qui alimente un parc de 25 Led de 25mA chacune. Je souhaiterais ajouter un transistor (2N2222 en NPN) piloté par une sortie PWM de mon Arduino afin de faire varier l'intensité lumineuse de mes LED. Je cherche à calculer la résistance de mon transistor, ayant suivi plusieurs tuto, vidéos etc... j'en arrive aux calculs suivant.




Voh = 5 V
Vcc = 5 V
Ic = 0.625 A

Transistor 2N2222 (datasheets):
Vce_sat pour Ic = 500mA, Ib = 50mA => Vce_sat = 1,6V
Vbe_sat pour Ic = 500mA, Ib = 50mA => Vbe_sat_mini = 0.6V ; Vbe_sat_maxi = 2.6V
hfe pour Ic = 500mA, Ib = 10V => hfe_mini = 30 ; hfe_maxi = 300

Calculs :

Ib_sat = Ic / hfe = 0,625 / 300 = 2,08 mA

En prenant en compte un coefficient de sécurité k = 2, j'obtiens Ib_sat = 2,08 x 2 = 4,16 mA

Urb_1 = Voh - Vbe_sat_mini = 5 - 0,6 = 4,3 V
Urb_2 = Voh - Vbe_sat_maxi = 5 - 2,6 = 2,4 V

Rb_1 = Urb_1 / Ib_sat = 4,3 / 0.00416 ≈ 1034Ω
Rb_2 = Urb_2 / Ib_sat = 2,4 / 0.00416 ≈ 577Ω

Pourriez-vous me dire si ces calculs vous semble correct ? Egalement j'aimerais que l'on m'explique quelle valeur doit on utiliser pour le calcul et pourquoi (Vbe_sat_mini et Vbe_sat_maxi). Ne savant pas laquelle prendre, j'ai donc réalisé le calcul avec les deux données.

En vous remerciant d'avance pour vos réponses.
Romain
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[gwgidaz]

Bonjour,

Transistor 2N2222 (datasheets):
Vce_sat pour Ic = 500mA, Ib = 50mA => Vce_sat = 1,6V
Vbe_sat pour Ic = 500mA, Ib = 50mA => Vbe_sat_mini = 0.6V ; Vbe_sat_maxi = 2.6V
hfe pour Ic = 500mA, Ib = 10V => hfe_mini = 30 ; hfe_maxi = 300

Calculs :

Ib_sat = Ic / hfe = 0,625 / 300 = 2,08 mA

Pourquoi prendre hfe= 300 ? Il faut toujours prendre le cas le pire, c'est à dire hfe = 30...
Car on ne sait pas par avance sur quel hfe on tombera.....
D'une façon générale, un transistor en commutateur marchera toujours s'il y a trop de courant base , mais aura des pb s'il n'y en a pas assez, car la tension VCe montera , et la dissipation aussi


En prenant en compte un coefficient de sécurité k = 2, j'obtiens Ib_sat = 2,08 x 2 = 4,16 mA non, dix fois plus
pas besoin de ce coef si on prend le cas le plus défavorable

Urb_1 = Voh - Vbe_sat_mini = 5 - 0,6 = 4,3 V
Urb_2 = Voh - Vbe_sat_maxi = 5 - 2,6 = 2,4 V
là aussi, il faut prendre le cas le plus défavorable, c'est à dire le deuxième . ( pour la même raison)
Rb_1 = Urb_1 / Ib_sat = 4,3 / 0.00416 ≈ 1034Ω non
Rb_2 = Urb_2 / Ib_sat = 2,4 / 0.00416 ≈ 577Ω non, donc 57 ohms

Pourriez-vous me dire si ces calculs vous semble correct ? Egalement j'aimerais que l'on m'explique quelle valeur doit on utiliser pour le calcul et pourquoi (Vbe_sat_mini et Vbe_sat_maxi). Ne savant pas laquelle prendre, j'ai donc réalisé le calcul avec les deux données. voir ma remarque plus haut;

Autre remarque : le 2N2222 n'est pas adapté pour cette puissance.
pmax = Vcesat x Ic max = 1 w
Or son boitier seul ne peut pas dissiper plus de 0,5 W
Il pourrait dissiper 1,2 W si on arrive à maintenir son boitier à moins de 25 °C , ce qui n'est pas gagné, il faudrait un gros radiateur.

[MrJoK3R]

Merci @gwgidaz pour votre réponse. Suivant vos remarques je vais revoir le modèle de transistor que je vais mettre dans mon circuit.

[penthode]

j'vois pas de résistance de limitation dans le circuit de la led....

[A voir en vidéo sur Futura]

[gwgidaz]

j'vois pas de résistance de limitation dans le circuit de la led....

Bjr,

En effet, et en plus, il en faudra une par LED, c'est à dire 25 ..

[MrJoK3R]

Citation Envoyé par penthode Voir le message
j'vois pas de résistance de limitation dans le circuit de la led....
Bjr,

Citation Envoyé par gwgidaz Voir le message
En effet, et en plus, il en faudra une par LED, c'est à dire 25 ..

Bonjour,
Je n'ai pas représenté chaque résistance sur mon schéma, mais oui au total mon circuit à Led est constitué de :
- 5 LED + résistance de 40.7Ω (x4)
- 1 LED + résistance de 200Ω (x2)
- 3 LED + résistance de 75Ω

[gwgidaz]

Bonjour,

je suppose que tes 5 leds ne sont pas en série.
Par exemple, une led rouge demande 1,6V
5 fois 1,6 = 8V

Or tu ne disposes que d'une alimentation de 5v moins le Vce sat ....

[jiherve]

Bonjour,
c'est bien de citer la datasheet mais il faut aussi la comprendre:

Vce_sat pour Ic = 500mA, Ib = 50mA => Vce_sat = 1,6V

=> beta = 10 !!!
Un arduino ne peut pas fournir 50ma donc passer par un NMOS ou un Darlington.
JR

[MrJoK3R]

Bonjour,

Visiblement le transistor n'est pas le bon choix.. j'en prends note. Afin d'éclaircir le sujet et de valider cette partie de mon circuit je vous partage mon schéma à l'heure actuel, je n'ai pas encore changer le transistor (corriger moi si je me trompe mais le NMOS c'est un mofset nn ?). Juste pour info dans ce qui n'est pas visible dans le schéma en amont, j'ai une alimentation de 12V. J'ai rajouté un régulateur de tension linéaire afin de sortir du 5V en respectant les condensateurs qu'ils prescrivent dans leur datasheets...



Le 5V va alimenter mon circuit à LED (d'écrit plus haut) et le GND qui lui revient en passant par le transistor (qui désormais devra changer).

Mes questions, est ce que selon ce que je souhaite faire "varier l'intensité lumineuse de mes LED" est réalisable dans cette configuration ? Pour répondre à @gwgidaz, effectivement je n'avais pas pris en compte le Vce sat. Pour avoir réalisé des tests je n'ai pas vu tant de différence concernant l'éclairage sur mon montage en parallèle de mes 5 LEDs, je vais garder mon 5V en entrée (sauf si il y a un risque pour mon matériel, dans ce cas lequel ?).

Etant absolument novice et je n'ai pas honte de le dire, je ne maitrise pas le sujet concernant le pilotage de mes LED. Si cela ne vous dérange pas j'aimerais que l'on m'explique en quoi un NMOS serait plus approprié et comment le câbler.

Merci d'avance,
Romain

[antek]

Tu ne veux pas utiliser le 12 V pour allumer les led ?
Voir plus haut -> l'ardui est incapable de fournir 50 mA sur une sortie.
Un MOSFET consomme trois fois rien en statique, un lien (le premier venu) -> https://passionelectronique.fr/transistor-mosfet/

[MrJoK3R]

En toute franchise je n'y avais pas forcement pensé, j'étais resté sur l'alimentation 5V car j'avais les résistances sous la main mais je pourrais les redimensionner et me passer du régulateur. Merci pour la remarque, je regarderais le lien que tu m'as envoyé pour les mofsets.

[DAT44]

Bonjour,
exemple de montage en alim 12V (ici les DEL on une tension de seuil de 3,1V a 25mA):

[Guifox]

Bonjour,
exemple de montage en alim 12V (ici les DEL on une tension de seuil de 3,1V a 25mA):

Bonjour, question bête peut-être, mais à quoi sert le 2ème transistor (2N2222) ainsi que la résistance de 3Ω ? Le circuit fonctionnerait sans, mais du coup je n'arrive pas à saisir la subtilité du circuit

Merci d'avance

[gwgidaz]

Bonjour, question bête peut-être, mais à quoi sert le 2ème transistor (2N2222) ainsi que la résistance de 3Ω ? Le circuit fonctionnerait sans, mais du coup je n'arrive pas à saisir la subtilité du circuit

Merci d'avance

Bjr,

C'est une sécurité, Si le courant du MOs dépasse 200 mA, la base du transistor2222 voit 600 mV --> le transistor 2222 conduit et baisse la tension de commande du MOS;
mais 200 mA, c'est peut-être trop bas.

[antek]

C'est pas un MOS !!!

[gwgidaz]

C'est pas un MOS !!!

oui, tu as raison, c'est un darlington, mais ça ne change pas le raisonnement, le 2N2222 fait baisser la tension d'entrée.

[antek]

mais ça ne change pas le raisonnement

Oui, mais comme le demandeur ne connait pas les mos et semble vouloir s'y intéresser, et que l'utilisation en a été suggérée, c'était pour lui éviter un embrouillamini !

[DAT44]

Bonjour,

à quoi sert le 2ème transistor (2N2222) ainsi que la résistance de 3Ω ?

Le 2N2222 (Q1) et la 3 ohms (R7) limite le courant qui circule dans Q2 (220 mA environ), ce qui a l’avantage de réguler le courant dans les DELs, même si le 12V n'est pas très stable (batterie de voiture par exemple...)

Le circuit fonctionnerait sans

Oui, dans ce cas il faut que le 12V soit stable, on peut supprimé Q1 et R7 et relié directement l'émetteur de Q2 à la masse et il faut dans se cas, refaire le calcul de la valeur des résistances de limitation du courant (R1 à R6 et R8 à R11)...

[Guifox]

@DAT44 C'est très clair, merci beaucoup !

[MrJoK3R]

Bonjour,

Bon je me suis renseigné concernant les mosfets et je peine à trouver la référence qu'il me faut.

En résumé (en tenant compte la remarque de Antek pour l'alimentation des LED avec le 12V mais cela augmente la puissance à dissipée) :
Vgs = 5 V
Vds = 12 V
Id = 0.625 A
Pd > (Avec 5V => 3,2 W) (Avec 12V => 7,5 W)
Fréquence PWM Arduino ≥ 500 Hz

En respectant ces données puis en suivant les recommandations des différents site concernant le bon choix d'un Transistor Mosfet simple, je n'arrive pas à trouer de modèle sans sortir de la zone ohmique et être en zone de saturation. A chaque fois et sur tous les modèles que j'ai pu regarder mon Id est trop élevé pour être géré avec un Vgs de 5V. Peut être que la manière de piloter mes 25 Leds est à revoir.. Si vous pouviez m'aider.

Merci d'avance,
Romain

[antek]

Non celà n'augmente pas le puissance à dissiper pour le mosfet, on peut considérer qu'il consomme uniquement pendant les commutations.
Pour une commande TOR il ne faut pas être dans la zone ohmique, la résistance est toujours présente, ce n'est pas le mosfet qui doit limiter le courant.

Celui-ci devrait convenir -> https://fr.rs-online.com/web/p/trans...mosfet/6710419
même si je n'ai pas vérifié la puissance à dissiper . . .

[Bitrode]

Il ne faut pas un canal P mais un canal N.
Pour bien choisir un NMOS dans cette application, il faut prendre un compatible commande Cmos, avec une résistance passante suffisamment faible pour que la puissance perdue soit très faible, en général insignifiante.
Ce ne sont pas les prétendants qui manquent.
Par exemple:
https://www.digikey.fr/product-detai...ITR-ND/1778821

[Bitrode]

Avec 90mOhms @Vgs=4.5V et par exemple 1A de consommation, tu auras une perte statique de P=0.09*1²=90mW.
Ajoute une résistance de 100K entre la gate et la source (qui est au GND).

[antek]

Celui-ci devrait convenir -> https://fr.rs-online.com/web/p/trans...mosfet/6710419

Et ben non puisque c'est un P . . . j'ai dû merdouiller pendant la recherche

Je recommence -> https://fr.rs-online.com/web/p/trans...mosfet/7599150
J'ai l'impression que la recherche déconne chez RS en ce moment, l'interface a changé . . .
Mais celui de Bitrode a l'air très bien !

[MrJoK3R]

Merci pour vos réponses, je vais travailler avec vos exemples afin de bien comprendre la logique.

[DAT44]

Bonjour,
tu peux donner le lien sur les DELs que tu utilise ?

[MrJoK3R]

Bonjour DAT44,

Voici le lien de mes LEDs
=> https://lcsc.com/product-detail/Ligh...A5_C99761.html
=> https://lcsc.com/product-detail/Tact...4_C692905.html

Voici également mes plans élec.
Schéma DDI_Panel.PNG
Arduino ConnectorBoard.PNG

[antek]

Les led étant spécifiées pour 20 mA je ne dépasserais pas cette valeur.
Regarder dans la doc du arduino la limite en courant de la sortie D2, pour éventuellement limiter le courant de grille à la commutation.

[DAT44]

Bonjour

Voici le lien de mes LEDs
=> https://lcsc.com/product-detail/Ligh...A5_C99761.html
=> https://lcsc.com/product-detail/Tact...4_C692905.html

Voici également mes plans élec.
Pièce jointe 443379
Pièce jointe 443380

dans ton montage tu place les DEL en //, en terme de consommation, ce n'est pas bon, la majorité de l'énergie part dans les résistances , de plus pour les DELs l'équilibrage des courants n'est pas garantie ...

[MrJoK3R]

Je viens de lire un article sur ce sujet qui recommande de mettre les leds en série de 3 (ou 4) au lieux d'être en parallèle.

En refaisant mon schéma et en prenant compte les données :

Led sur bouton poussoir (SW) de couleur verte.
Vmax = 3,2 V
I = 0,025 A
P = 0,08 W

Pour les 20 Leds de ce type je choisis de les mettre en série de 2 (multiple de 20) :
VLed = 2 * 3,2 = 6,4 V

La résistance pour 2 Leds :
R = (12 - 6,4) / 0,025 = 224 Ω
En choisissant une valeur normalisée => 270 Ω (Je tiendrais compte de la variation de tension une fois que j'aurais choisi l'alimentation)

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Pour les autres Leds seules :
Vmax = 4,0 V
I = 0,020 A
P = 0,08 W

Pour les 5 Leds de ce type je choisis de les mettre en série de 2 + 2 + 1 :
VLed = 2 * 4,0 = 8,0 V

La résistance pour 2 Leds :
R = (12 - 8,0) / 0,020 = 200 Ω
En choisissant une valeur normalisée => 220 Ω (Idem)

--------------------------------------------------------------
La résistance pour 1 Leds :
R (12 - 4,0) / 0,020 = 400 Ω
En choisissant une valeur normalisée => 470 Ω

Est ce que comme ça cela est plus acceptable ?