Circuit de mesure de la tension à l'état passant d'un transistor

[Antoane]

Bonjour,

La chute de tension à l'état passant d'un transistor dépend de la température et du courant le traversant. Mesurer cette tension tout en connaissant le courant (celui absorbé par la charge) permet donc d'estimer la température de la puce, qui est un paramètre particulièrement important en électronique de puissance*.
La principale difficulté dans la reálisation de cette mesure dans un convertisseur en fonctionnement (fonctionnant en PWM), est que le circuit doit être capable de mesurer précisément une tension de l'ordre de 100 mV à 2V lorsque le transistor est à l'état ON, tout en étant capable de résister à des tensions de l'ordre de 100 V à 1000V lorsque le composant est OFF.

Un circuit typiquement rencontré dans la litérature est celui-ci :


Les annotations en bleu montrent les tensions obtenues sur les points characteristiques du montage, avec:
- Von la tension aux bornes du composant M1, dont on cherche à mesurer la tension à l'état passant.
- Vf la tension de chute directe des diodes.
Les résistances sont identiques (sauf eventuellement celle de polarisation R3).

Lorsque M1 est ON:

- Vpol et R3 forcent un faible courant (eg. 1 mA) de polarisation dans D1 et D2, qui sont supposées identiques.
- U1 fonctionne en amplificateur de gain 2, et il prend en entrée une tension Von + Vf(D1) = Von + Vf.
- U2 fonctionne an soustracteur de tension, et effectue la différence entre (Von + Vf(D1) + Vf(D2))=(Von + 2Vf) et 2*(Von + Vf). Sa sortie vaut donc directement Von.

Lorsque M1 est OFF:

- La tension à ses bornes est grande, égale à la tension de bus-DC, ie. de l'ordre de 100 à 1000V, et D1 comme D2 sont polarisées en inverse, ce qui protège U1 et U2.

Le principe est simple, et ca marche bien en pratique.


Question :
Quel est l'intérêt de U1, R1, R2, R6 et R7 ? Ensemble, ils créent un gain 2 puis un atténuateur de gain 0,5... et ne font qu'apporter une erreur sur le gain, un retard, du bruit, et une limitation de dynamique (2*(Von + Vf), va fait beaucoup de volts, et U1 peut arriver en saturation)...
Pourtant, on trouve ce schéma dans de nombreuses publications, ce qui suggère qu'il a un intérêt, mais je ne le vois pas.

Merci d'avance !


* : protection, calcul de la puissance disponible en réserve, estimation du vieillissement, etc.
-----

[jiherve]

bonsoir
amha cela permet d'assurer que pour un même courant (le courant d'entrée de l'entrée non inverseuse peut être considéré comme nul) les diodes ont le même Vf, sans cet étage cela ne serait plus vrai.
JR

[Antoane]

Bonsoir JR,

Merci pour ta réponse.
Mais sans cet étage, on appliquerait directement "Von + Vf" sur l'entrée + de U2, qui présente aussi un courant de plarisation ~0 :



Ou bien je rate quelquechose dans ton explication ?

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Je crois que l'explication est simplement mathématique, pour faire disparaître 2V_F

Si tu retires U1, R1 et R2 alors le soustracteur U2 fera : (V_ON+V_F) - (V_ON+2V_F) = -V_F

Non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour Vincent,

Merci pour ta réponse.

Je ne retire pas que [U1, R1 et R2], mais également R6 et R7 (cf #3).

[jiherve]

bonjour,
en effet ta simplification est bonne, il faudrait peut être faire une analyse fréquentielle avec des composants réels.
JR

[Vincent PETIT]

Pardon je me suis mal exprimé

Si tu retires U1, R1 et R2 alors le soustracteur U2 fera : (VON+VF) - (VON+2VF) = -VF

Je me doute bien que tu l'avais vu ! J'aurai plutôt du dire que mathématiquement il est plus simple de traiter la structure d'origine.

Avec ce que tu retires en #3 (U1, R1, R2, R6 et R7 avec une connexion direct sur l'entrée + de U2) moi je me retrouve avec une fonction plus compliquée à traiter.



Quelqu'un peu confirmer ce que j'ai écrit ci dessus ?

[Vincent PETIT]

Pardon je me suis mal exprimé

Si tu retires U1, R1 et R2 alors le soustracteur U2 fera : (VON+VF) - (VON+2VF) = -VF

Je me doute bien que tu l'avais vu ! J'aurai plutôt du dire que mathématiquement il est plus simple de traiter la structure d'origine.

Avec ce que tu retires en #3 (U1, R1, R2, R6 et R7 avec une connexion direct sur l'entrée + de U2) moi je me retrouve avec une fonction plus compliquée à traiter.





Quelqu'un peu confirmer ce que j'ai écrit ci dessus ?

[jiherve]

re
oui c'est juste le résultat c'est Vout = Von , le diable doit être dans les details.
JR

[jiherve]

re
j'ai fait une simulation, la mesure de l’état passant donne la même chose , mais au blocage c'est différent; cela dépend beaucoup des AOP.
JR

[Antoane]

Bonjour,

Merci pour vos réponses !

> J'aurai plutôt du dire que mathématiquement il est plus simple de traiter la structure d'origine.
C'est triste, mais j'ai de plus en plus peur que ce soit la raison de ce design En même temps, ce sont des gens qui font de l'èlectronique de puissance.

> la mesure de l’état passant donne la même chose , mais au blocage c'est différent; cela dépend beaucoup des AOP.
Bien vu.
Il y a peut-être aussi moyen d'éviter la saturation pour accélérer la mesure.

[jiherve]

bonjour,
d'un point de vue calculs c'est bonnet blanc et blanc bonnet!
JR