Relais 10mA/28VDC

[klangreise]

Bonjour,

J'ai besoin de commander un relai electronique délivrant 28VDC par une commande de 10mA max.
Un schéma electronique a été réalisé mais j'ai un peu du mal a le comprendre et ne sais pas trop par quel bout commencer (étant assez limité en electronique).

Par exemple je ne comprend pas trop l'utilité de toute ces resistances et diodes zener (qui sont parfois l'une en face de l'autre?)
schematic.PNG

Aussi, sur la doc fournisseur du relai electronique (BTS432 fournit en piece jointe) il est indiqué que le courant de déclenchement est de + ou - 5mA, cela signifie qu'il ne pourra pas déclencer avec un courant de 10mA ?

Merci infiniment
-----

[Piefra]

Bjr

Ce n'est un relais mais un mosfet drive integre

En theorie il est directement pilotable par un signal d'uc qui a une tension de sortie entre 0,7V et 6V pour un courant > 5mA entre les broches 2 et gnd
Donc 10 convient sufisament ( il n'en prendra que 5 et ton uc ne chauffera pas pour cette sortie)

Le schema D'ou vient 'il ?

Cdlt

[klangreise]

Bonjour,
Merci pour ta réponse
J'ai essayé de trouver l'info dans la doc du BTS432 mais je n'arrive pas a retrouver la commande dans la plage 0,7V...6V pour un courant > 5mA. A quelle page as-tu trouver cela?

Ce ne sera pas controlé par un µc mais par une boite de commande qui délivre 10mA lorsque le potentiomètre est sur ON (et dans ce cas la on souhaite délivrer les 28VDC).

Cdt,
Jed

[Antoane]

Bonjour,

La datasheet du BTS : https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/In...A1_C122542.pdf

D1 et D3 sont des diodes transil bidirectionelles, des parasurtenseurs de protection. Chacune se comporte un peu comme deux diodes zener en série inverse.
D4 est une protection : lorsque la tension d'entrée est supérieure à 33 V, elle limite la tension appliquée sur la base du PNP, et évite ainsi la destruction/endomagement de ce dernier par polarisation inverse de la jonction b-e.
C1 permet de filtrer le signal de commande, en collaboration avec les résistances envirronannntes.
Lorsque INPUT est à l'état haut, R2 et R4 tirent la base du PNP vers le haut, assurant que ce dernier est bien bloqué. Aucun courant de collecteur ne circule donc, et l'entrée du BTS432 est tiré à a masse par R5.
Lorsque INPUT est à l'état bas, R2 et R4 créent un pont diviseur de tension qui va polariser la base du PNP autour d'une tension de V° = Vcc*R2/(R2+R4), permettant la circulation d'un courant de base. Le potentiel de l'émetteur est alors environ Vbe ~ 800 mV plus haut, et la tension appliquée aux bornes de R1 vaut alors : (Vcc-V°-Vbe). En fait, R1, R2, R4 et le PNP constituent un générateur de courant délivrant un courant d'environ (Vcc * R4/(R2+R4) - Vbe)/R1, soit : (28 * 100/133 - 0.8)/20 ~ 1 mA. Ce courant circule par le collecteur du PNP, puis dans D2//R5. L'entrée du BTS est donc à l'état haut, et D2 permet de limiter la tension d'entrée du BTS à environ 4.7 V.

Le courant délivré par le circuit délivrant le signal INPUT :
- est proche de zéro lorsque la tension input est de 28 V
- est d'environ 28/133 ~ 210 uA lorsque la tension input est nule.

En theorie il est directement pilotable par un signal d'uc qui a une tension de sortie entre 0,7V et 6V pour un courant > 5mA entre les broches 2 et gnd

Je ne comprend pas ca non plus.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Piefra]

Re,

Ooops , c'est -0,5V 6V dans les maximun ratings page 2 pour vin
Les seuil sont ceux de page 5 , autant pour moi
Il parlent aussi de rajouter une "extended protection" en rajoutant une Rin

Cdlt

[Qristoff]

Bonsoir à tous,
je ne comprends pas le rôle de R3 sur la mise à la masse !

[Jeryko]

Bonsoir à tous,
@klangreise,

Sauf erreur de ma part j'ajoute ce résumé :
- 1) c'est à toi d'alimenter le montage en 28V. Le "relais" te fournira la tension 28V mise à disposition.
- 2) compte tenue du transistor inverseur en entrée,
a) si la tension d'entrée INPUT = 0V = GND (courant input ~ - 150 uA), le "relais" fournit 28V et alimente l'aval sur OUT.
b) si l'entrée INPUT = en l'air ou = 28V (courant input = 0), le "relais" ne fournit rien sur OUT.

en prime :
c) si la tension d'entrée INPUT = intermédiaire =5V (courant input tend vers 0 uA si la tension augmente), mais que fait le relais ? ? A partir de quel seuil ?
(LTspice pourrait surement nous le dire ! )

- Ne pas confondre courant et tension du CI utilisé et courant et tension du montage à transistor.

[Antoane]

Bonjour,

je ne comprends pas le rôle de R3 sur la mise à la masse !

La datasheet indique (bas de page 4) :

Reverse load current (through intrinsic drain-source diode) is normally limited by the connected load.
Reverse current I_GND of ≈ 0.3 A at Vbb= -32 V through the logic heats up the device. Time allowed under
these condition is dependent on the size of the heatsink. Reverse I GND can be reduced by an additional
external GND-resistor (150 Ω). Input and Status currents have to be limited (see max. ratings page 2 and
circuit page 7).

Ces 300 mA de courant circulant en inverse par la zener interne de protection du composant, et étant alors limités par la résistance Rbb :

Ajouter une résistance en série avec le fil de masse permet d'augmenter la tolérance du composant face aux inversions de polarité (en durée ou en amplitude) en limitant davantage le courant inverse.
Et le même effet permet d'augmenter la tolérance face aux surtensions, en perdant dans R_GND une tension qui n'a pas besoin d'être perdue dans R_bb.
En fonctionnement normal, le petit offset résultant de la circulation du courant alimentant le composant dans cette résistance est négligeable.

a) si la tension d'entrée INPUT = 0V = GND (courant input ~ - 150 uA), le "relais" fournit 28V et alimente l'aval sur OUT.

Comment trouves-tu cette valeur ? Plus haut, j'obtenais 28/133k ~ 210 uA, auquel il faudrait ajouter les ~10 uA de courant de base du PNP.

c) si la tension d'entrée INPUT = intermédiaire =5V (courant input tend vers 0 uA si la tension augmente), mais que fait le relais ? ? A partir de quel seuil ?

On peut en faire une estimation à la louche : il faut au pire 2.4 V en entrée pour que soit lu un 1, soit 24 uA dans R5, auquel on peut ajout quelques uA pour la zener polarisée sous 50 % de sa tension nominale... disons 30 uA au total. Cette tension correspond à 20kOhm * 30 uA = 600 mV aux bornes de R1. Il suffit donc que la base du PNP soit portée à un potentiel inférieur à environ 600 mV + Vbe ~ 1,4 V sous le Vcc pour que soit lu un 1 en entrée du BTS. Du fait du pont diviseur R2-R4, cela revient à une tension sur le INPUT inférieure à environ 1,9 V sous le Vcc.
LTSpice trouve une tension de transition de 26,7 V (soit 1,3 V sous le Vcc), la différence vient de la valeur de Vbe (plus proche de 600 mV sous cette densité de courant d'après LTSpice) et du courant de zener (quasi nul d'après LTS).
Ca laisse bien peu de marge de bruit !

[Piefra]

Re,

La r3 apparait page 7 en haut a droite dans le overvoltage and reverse protection
Le gnd ne sert que pour l'alim de la logique et de vin et st donc tension et courant faible
Elle limite le courant global hors charge

Cdlt

Grille par antoanne en plus precis

[klangreise]

Bonjour, merci pour vos messages !

Sur mon INPUT je vais y connecter un boitier de commande qui délivre un très faible courant. Sur ce boitier de commande, on a un état OFF et un état ON. L'objectif est que lorsque l'état ON est activé, alors le 28VDC de la borne 3 du BTS est envoyé à la sortie OUTPUT.

Il faut que je mesure la tension en sortie de ce boitier de commande. Le courant en sortie est de 10mA environ

Mais du coup je ne comprend plus trop, est-ce commandé par un courant (actif lorsque le courant environ = à 210uA) ? ou par une tension allant de -0,5V à 6V ?

Cdt

[Piefra]

Bjr,

C'est la tension a < 1V ou >1,5V qui declenche le seuil off et le seuil on
.
Cdlt

[Jeryko]

Bonjour klangreise,

Ton boîtier de commande raccordé sur INPUT ne peut pas envoyer 10 mA car la résistance d'entrée est de 33k Ohms.
Pour qu'il y ait 10 mA il faudrait une tension positive ou négative d'au moins de 33k x 0.010 A = 330V (sans compter R1, R4 et D4 33V, la source 28V)
A la louche : + 363V ou - 330 V

Ce qu'il faut retenir :
INPUT mis au 0V ou GND, ton relais envoie "du jus" sur la sortie OUTPUT.
Si la tension est négative (base du transistor limitée à - 0,7V par D4), ton relais envoie "du jus" sur la sortie OUTPUT.

INPUT mis "en l'air" ou à une tension proche de 20/28V ? ===> pas de jus en sortie OUTPUT
Si la tension est trop forte positive (insuffisamment basse) ===> pas de jus en sortie OUTPUT
===========> mais je ne sais pas définir ce seuil de tension qui provoque le changement d'état du "relais".

@piefra : C'est la tension a < 1V ou >1,5V qui declenche le seuil off et le seuil on.

Tu parles du CI BTS je pense ?
tension entre qui et quoi ?

[klangreise]

Bonjour effectivement j'ai vérifié aujourd'hui et lorsque la commande est sur ON , cela envoi un 0V sur INPUT, et lorsque la commande est sur OFF, cela met le INPUT "en l'air" (équivalent contact ouvert).

Ca à l'air de confirmer que ce schéma est bon pour mon besoin, c'est déja une bonne chose.

Maintenant j'essai de comprendre le fonctionnement du schéma, j'ai d'ailleurs vu que vous parliez de LTSpice, j'ai donc essayé de recréer le schéma dessus (il est génial ce logiciel !) J'ai réussi à recréer cela que jusqu'à la sortie du transistor, car je n'ai pas de relai BTS dans le logiciel.

Question 1)
Quand INPUT est OPEN , j'ai une tension de environ 28V sur la base de mon transistor, je pense que c'est normal car la tension vient justement de mon alim +28V et passe soit par C1 ou R2 (ou les 2). Par contre le courant est de 0uA (nul) j'imagine que c'est pour cela que le transistor n'est pas passant ? Pourquoi n'as t-on pas de courant ? Est-ce du au fait que Input est ouvert ET que la diode D2 empeche le courant de passer dans ce sens?

Question 2)
Lorsque INPUT = GND, dans ma simulation j'ai un courant sur R2 mais pas sur C1, pourquoi ?
Aussi, d'après ma simulation j'ai une tension de sortie de environ 16V, sauf que le BTS est pilotable que dans la plage -0,5 à 6V d'après la doc non ?

Merci encore pour votre aide précieuse

Cdt,

[Antoane]

Bonjour,

je ne sais pas définir ce seuil de tension qui provoque le changement d'état du "relais".

Même après lecture du #8 ?

effectivement j'ai vérifié aujourd'hui et lorsque la commande est sur ON , cela envoi un 0V sur INPUT, et lorsque la commande est sur OFF, cela met le INPUT "en l'air" (équivalent contact ouvert).

Lorsque INPUT est à la masse (ou à toute tension inférieure à environ 26 V), l'entrée du BTS n'est pas en l'air, elle est tirée à la masse par R5.

Quand INPUT est OPEN , j'ai une tension de environ 28V sur la base de mon transistor, je pense que c'est normal car la tension vient justement de mon alim +28V et passe soit par C1 ou R2 (ou les 2).

en effet, R2 tire la base du PNP au +28V, empéchant la circulation d'un courant de base, et assurant donc le blocage du PNP.

Par contre le courant est de 0uA (nul) j'imagine que c'est pour cela que le transistor n'est pas passant ? Pourquoi n'as t-on pas de courant ? Est-ce du au fait que Input est ouvert ET que la diode D2 empeche le courant de passer dans ce sens?

Tu parle du courant venant de INPUT ?
En effet, il est nul car :
- la tension n'est pas sufisante pour rendre passante D4 (il faudrait 33 V)
- le courant ne peut que "sortir" de la base d'un PNP en venant de l'emetteur, mais comme la base et l'émetteur sont reliés au 28 V, il n'y a pas de différence de potentiel permettant une circulation de courant
- De même, il n'y a pas de tension aux bornes de R4, donc pas de courant y circulant.

Lorsque INPUT = GND, dans ma simulation j'ai un courant sur R2 mais pas sur C1, pourquoi ?

En régime permanant, aucun courant ne circule dans un condensateur.

Aussi, d'après ma simulation j'ai une tension de sortie de environ 16V, sauf que le BTS est pilotable que dans la plage -0,5 à 6V d'après la doc non ?

Probablement ton modèle pour D2 est mauvais.
Peux-tu poster ton schéma ?

[Jeryko]

Bonsoir Antoane,
OK pour la tension de commande du BTS à ton post# 8. (c'est comme le port salut)
J'avais lu un peu trop vite.
Merci

[klangreise]

en effet, R2 tire la base du PNP au +28V, empéchant la circulation d'un courant de base, et assurant donc le blocage du PNP.

Que signifie "R2 tire la base du PNP" ?

Tu parle du courant venant de INPUT ?
En effet, il est nul car :
- la tension n'est pas sufisante pour rendre passante D4 (il faudrait 33 V)

Ah oui effectivement, je viens de voir la caractéristique de D4 ainsi que le principe des diode type zener, c'est clair maintenant.

- le courant ne peut que "sortir" de la base d'un PNP en venant de l'emetteur, mais comme la base et l'émetteur sont reliés au 28 V, il n'y a pas de différence de potentiel permettant une circulation de courant
- De même, il n'y a pas de tension aux bornes de R4, donc pas de courant y circulant.

Je pense que c'est assez clair dans le cas où INPUT = Open. Tout est au même potentiel, donc pas de courant, donc transistor bloqué
Par contre, lorsque INPUT = GND, on a quand même la base et l'émetteur qui sont reliés au 28V, pourquoi dans ce cas la nous avons une différence de potentiel permettant le courant de circuler ?

Probablement ton modèle pour D2 est mauvais.
Peux-tu poster ton schéma ?

Le voici en PJ. Je n'ai pas réussi à trouver dans mes composants de base une diode zener de 4,7V comme sur le schéma.

Désolé pour mes questions qui paraissent très certainement bete

[souag]

Bonjour, remplace le verbe «tirer» par «lier» si tu préfères.
Lorsque INPUT = GND, la tension de la base n’est plus 28V mais ~6,9V, due au pont diviseur R2-R4 et celle de l’émetteur est ~7,7V (réponse #4).

Sur mon INPUT je vais y connecter un boitier de commande qui délivre un très faible courant.

Le boîtier de commande ne délivre rien, il met uniquement la borne input à la masse.

Il faut que je mesure la tension en sortie de ce boitier de commande. Le courant en sortie est de 10mA environ

Aucune tension à mesurer sur le boîtier, la borne input est à connecter sur un contact sec et le courant ne sort pas mais entre dans le boîtier de commande (sens conventionnel) puisque l’autre pôle du contact sec doit être lié à la masse.

Mais du coup je ne comprend plus trop, est-ce commandé par un courant (actif lorsque le courant environ = à 210uA) ? ou par une tension allant de -0,5V à 6V ?

Une fois l’input à la masse, la tension Vbe ~ -800mV permet un courant de base de ~ 250µA, le transistor devient passant, D2 fixe la tension entrée BTS à 4,7V et bascule la sortie BTS à 28V (#4).

Tu veux utiliser quel boîtier ?

[souag]

«…un courant de base de ~ 220µA…»

[souag]

Correction, un courant input de 220µA (I R4 210µA + I eb 10µA), je vais y arriver.

[klangreise]

Bonjour,

Merci pour ta réponse, j'ai effectivement réussi a retrouver à peu près les memes valeur via le calcul et via la simu LTSpice:
Vbase = 6,94V par calcul et 7,034V par simulation LTSpice

Par contre je n'arrive pas a retrouver la valeur de Vemetteur que tu indiques, pourtant la simulation m'indique a peu près comme toi (7,6V) mais je ne comprend pas. La valeur de R1 est de 20k et le courant circulant dans R1 est de 1mA, donc la tension devrait être de 20V non?

Pour la tension en sortie du transistor, j'ai 6,19V (voir mon fichier de simulation joint en #16) mais c'est surement du au fait que je n'arrive pas a trouver une zener avec la bonne valeur dans ltspice

[souag]

Oui la tension aux bornes de R1 est ~20,25v. La tension Ve elle est à mesurer entre la masse et l’émetteur ou à calculer en ajoutant la tension Veb à la tension de polarisation de la base, comme indiqué en #4.

Tu veux utiliser quel boîtier de commande ?

[klangreise]

Okay je vois Ve = VR2 - Vbe = 6,94 - (-0,8) = 7,74V

Par contre comment trouver Vbe? Est-ce une valeur qui est toujours la même peut importe le transistor? Je vois souvent indiqué 0,7V pour ce type de tension, ou l'avez vous trouvé par le calcul? Dans ce cas je veux bien la marche à suivre. Cela fait 1h que j'essai de déduire cette valeur par le calcul haha
Je pense qu'après cela j'aurai bien compris la totalité du schéma grâce à votre aide

pour la partie commande ce sera un boitier de commande physique avec un potard sur la face avant qui délivre une masse lorsqu'on tourne ce potard sur ON.

Cet,
Jed

[souag]

La tension Vbe est renseignée dans la datasheet. En choisissant une zener BZX84C6V2L, il est normal de lire 6,19v sur le simulateur, ce que tu as bien compris

Un potar…tu veux dire un sélecteur rotatif à 2 positions ?

Tu peux aussi remplacer ce montage par un optocoupleur Wago 859-737, ou un optocoupleur Wago 788-701. Les deux consomment moins de 10mA pour 5A sous 28V

[klangreise]

Dans cette datasheet par exemple ? Car je vois plusieurs valeur de Vbe (selon le courant Ic) et aucune ne correspond à 800mV
https://docs.rs-online.com/4626/0900766b8046669f.pdf

Oui c'est un panneau de controle de radar aéroporté. Que je dois malheureusement utiliser et qui me force du coup a utiliser ce schéma

[souag]

La valeur donnée pour Vbe est une estimation, pour ce transistor, selon les conditions, ca peut varier de ~ -0,5 à ~ -1v, en saturation.

[klangreise]

D'accord, et cette valeur permet de donner l'état passant ou non du PNP c'est ça ? Si VBE =< -0,8v alors il est passant, correct ?

2 questions surement très bête:
1) Quel est l'utilité de mettre la résistance R1 sachant que dans tous les cas le transistor sera passant (on aura VE=28V et VB=27,2V)

2) Si le transistor est passant lorsque VBE =< -0,8V dans ce cas, il ne faudrait pas essayer d'avoir une plus grande différence de potentiel pour VBE, afin de s'assurer que le transistor commute bien, et ne reste pas a l'état bloqué si l'on est trop proche de la tension de "passage" ?

Cdt

[souag]

Oui c’est bien ça, on estime que pour ce montage -0,8v est la valeur typique. Les valeurs min et max peuvent aussi être indiquées sur la datasheet.

Non non les questions ne sont pas bêtes, pour la première Antoane a répondu, toujours en #4.
«R1, R2, R4 et le PNP constituent un générateur de courant délivrant un courant d'environ…1mA. Ce courant circule par le collecteur du PNP, puis dans D2//R5. L'entrée du BTS est donc à l'état haut…»

Le transistor commute souvent dès la tension mini atteinte, chercher à atteindre la tension max ne doit pas apporter grand chose.

[klangreise]

Okay, j'ai réussi à retrouver par loi des mailles et ie = Ic la valeur de Antoanne soit 1mA (idem en simulation LTSpice)

Par contre étant donné que le BTS est commandé en tension, qu'elle est l'utilité d'avoir cette génération de courant continu Ic de 1mA ? L'important est plutôt d'avoir une tension de 4,5V environ pour activer le BTS non?

Et quelle est la tension du coup qui sort du collecteur du transistor ? J'imagine que Ve = Vc = 7,6V et cette tension est ensuite répartie entre D5 (pour la régulation de tension) et la sortie ?

[Antoane]

Bonsoir,

1) Quel est l'utilité de mettre la résistance R1 sachant que dans tous les cas le transistor sera passant (on aura VE=28V et VB=27,2V)
....
Par contre étant donné que le BTS est commandé en tension, qu'elle est l'utilité d'avoir cette génération de courant continu Ic de 1mA ?

La conversion courant -> tension est réalisée par D2 (et R5).
L'intérêt n'est pas évident, il pourrait être la robustesse... ceci dit, le choix de R5 = 100 kOhm est étrange : il y aurait beaucoup de sens, pour moi, à chosir une valeur significativement plus basse pour que le suil de commutation soit aux alentours de 14 V, plutôt que de 26 (cf #4).
En connectant directement l'emetteur du PNP au Vcc, la marge de bruit serait très faible, de l'ordre de 0.5 V. Autrement dit : il suffirait que la tension d'entrée soit seulement 0.5 V en dessous de Vcc pour que le BTS commute.

Et quelle est la tension du coup qui sort du collecteur du transistor ?

L'entrée du BTS est à haute impédance, et aucun courant ne devrait y circuler.
Il faut regarder le reste du montage pour la calculer :
- ou bien le courant de collecteur est "grand" et une partie s´écoule à travers D2, forcant la tension à ses bornes à valoir ~ 4,7 V -- le potentiel sur le collecteur est alors de 4.7 V
- ou bien le courant de collecteur Ic est "petit" et un courant nul s´écoule à travers D2. La tension en entrée du BTS étant égale à celle aux bornes de R5, elle vaut Ic * R5 -- le potentiel sur le collecteur est alors de Ic*R5
Le seuil entre "petit" et "grand" vaut Ic° = 4.7/R5 = 47 uA. En augmentant cette valeur seuil, on décalerait la tension INPUT de basculement vers le bas.

Note que lorsque le courant est "grand", la tension restant aux bornes du PNP est faible : Vce = Vcc - R1*Ic - Vz = 28 - 20kOhm * 1mA - 4,7 ~ 3.3 V... Pour que le montage fonctionne bien (ou en tous cas pour qu'il fonctionne celon les hypothèses du post #4 et des suivants ), il faut au moins quelques volts de Vce.
Avec une zener de 6.2 V, il ne reste que Vce = 28 - 20k*1m - 6.2 ~ 1,8 V, ce qui peut tendre à faire diverger les résultats de ta simulation et nos calculs.

Le transistor commute souvent dès la tension mini atteinte, chercher à atteindre la tension max ne doit pas apporter grand chose.

Il y a une diode / une jonction PN entre l'émetteur du PNP et sa base. La tension est alors relativement peut dépendante du courant : elle restera de l'ordre de 0.5 à 1 V pour des courants allant de 10 uA à plusieurs dizaines de mA. on ne peut donc pas vraiment "choisir" cette tension. On pourrait en revanche augmenter le courant de base pour rendre le transistor "mieux passant", mais c'est impossible avec ce montage (très spécifique) qui place R1 entre le Vcc et l'émetteur. Dans ce montage, il y a une stabilisation automatique du courant de base. C'est un montage clasique de polarisation d'amplificateur, montage "collecteur commun" ou "émetteur suiveur".

[Antoane]

Exemple de comment on peut décaler le seuil de commutation, tout en assurant une transistion nette de la tensin de commande du BTS :



Avec ce montage, on ne crée plus un générateur de courant, il faut appliquer V(D3) + Vbe ~ 10.5 V entre le Vcc et la base du PNP pour le rendre passant. R12 permet de limiter le courant circulant dans la branche lorsque le PNP est passant.