Calcul de résistance pour allumer une LED

[Pokee]

Bonjour,

J'ai besoin d'allumer une LED avec une commande de +1V. Il met bien évidemment impossible de faire le montage basique (AV < Vf_LED).

J'ai pensé au double montage NPN-NMOS. Je ne comptends pas par contre mes résultats de simulation.
J'ai l'impression que la LED sera toujours allumé, pourtant en phase "état bas" aucun courant ne la traverse

Est-ce que la LED va s'allumer quand VIN = 1V? Etre OFF quand VIN = 0V?
Comment expliquer la valeur de VD ? VA - VD > 2.1V toujours, pourquoi ? donc la LED est toujours allumée?
Pourquoi VD n'est pas égal à VA lorsque VIN = 0V?
Le courant est pourtant nul à l'état bas
vavdvs.PNGmontage.PNG

vinvgve.PNGcurrent.PNG

Je vous remercie
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[Pokee]

Je n'arrive pas à éditer mon message (désolé pour la grammaire ...). Les pièces sont-elles visibles pour vous?

Je voulais écrire:
J'ai besoin d'allumer une LED avec une commande de +1V. Il met bien évidemment impossible de faire le montage basique (1V < Vf_LED).

Ce montage me torture la tête le NMOS une fois ouvert devrait voir quelle tension sur le drain? 5 - I_leak * R6? Fermé il doit voir sur le drain 5V -I*VR6-Vf

Après je suis une bille en électronique je l'admets....

[antek]

C'est le schéma qui peut être intéressant . . .

[Antoane]

Bonjour,

Ce montage me torture la tête le NMOS une fois ouvert devrait voir quelle tension sur le drain? 5 - I_leak * R6?

Ou plutôt 5 - I_leak * R6 - Vf(I_leak) : la diode voit une certaine tension à ses bornes si elle est traversée par un courant I_leak - et on observe en simulation que I_leak * R6 << Vf(I_leak)

... Fermé il doit voir sur le drain 5V -I*VR6-Vf

ou plutôt 5V - I * R6 - Vf

Le montage fonctionne bien, le résultat un peu étrange vient du fait que même si I_leak ets très faible, Vf(I_leak) est important. En pratique cependant c'est le courant qui définit la quantité de lumière émise, donc tant que le MOSFET est OFF : pas de lumière.

Maintenant, on peut améliorer et simplifier le montage :
- R7 est ici inutile, elle ne fait que diminuer la tension (le courant) disponible pour rendre passant le NPN : il vaut environ (Vin-Vbe - I_R7*R7)/R2 - on peut avantageusement prendre R7=0
- R5 ets inutile, elle ne fait que dimunuer la tension disponible pour rendre passant le NMOSFET. Lorsque le NPN est OFF : Vg = Vcc*R5/(R5+R1) - on peut avantageusement prendre R7=\infty
- R4 est inutile, elle diminue la tension disponible pour rendre passant le MOSFET : supposant R5=\infty, on a Vgs = Vcc - I_led*R4 - on peut avantageusement prendre R4=0, et si nécessaire augmenter d'autant R6
- C1 est superflu

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

Pardon, j'avais loupé le schéma . . .

[Pascal071]

Bonsoir

Est-ce que la LED va s'allumer quand VIN = 1V? Etre OFF quand VIN = 0V?

Dans le montage décrit, c'est le contraire..

pourquoi ne pas mettre la Led et sa résistance 500ohm directement au collecteur de Q2 ?
dans cas, M1 est inutile...

cdlt

[Pokee]

Merci à tout le monde pour votre support !!

@Antoane: Merci J'ai mieux compris comment fonctionne le circuit.

@Pascal: Oui, je pense ça marche mieux. Comme je l'ai dit, je suis un gros nul en élec...

Current2.PNG

montage2.PNG


Là c'est bon?
Merci

[antek]

A quoi sert M1 ? C'est juste pour ne pas l'effacer ?
Le courant collecteur ne pourra pas dépasser 20 fois le courant base dans le meilleur des cas.

[Pascal071]

bonsoir
dans ton dernier schéma, tu mets R7 dans l'émetteur de Q2, il devient générateur de courant.
mais R2 10k est trop grande pour le courant de base demandé,
de plus la 1k en série avec la Led diminue le courant demandé.
autant faire un vrai générateur de courant,
1v sur la base de Q2, Vbe=0,75v (pour Ic=10mA @datasheet), donc 0,25v sur R7
0,25v / 22ohm = env. 11,5mA dans R7 donc idem dans la Led.
ça te permet de ne pas tenir compte de Vf (tension Led), variable suivant la couleur de la Led,
Q2 s'occupe de la chute de tension, tu peux faire varier le courant Led en ajustant R7

[Pascal071]

et tu peux ajuster le courant dans la Led en ajustant R7
exemple R7=220ohm, I(led)= 1,15mA

bien sûr, toutes ces valeurs sont au simulateur, en pratique (Vbe, Gain Hfe, température, etc.) les valeurs seront seulement proches.

cordialement

[Antoane]

Bonjour,

Le courant collecteur ne pourra pas dépasser 20 fois le courant base dans le meilleur des cas.

20 ets la valeur typique du gain en saturation. C'est un ratio Ic/Ib assurant que la tension perdue dans le NPN ets minimale, e.g. Vce_sat<100 mV.
Cependant, ici, avoir un Vce minimal importe peu : qu'on perde 200mV ou 1 V, ou même plus, ne change pas grand chose (même sans changer la valeur de R1, passer de Vce = 100mV à Vce = 1V ne change le courant dans la led que de ~10%).
Or, le gain, ou plutot le courant Ic max qu'on peut avoir pour un Ib donné, dépend fortement de Vce. Plus précisément ce courant augmente très rapidement lorsqu'on s'éloigne de Vce_sat et se rapproche de Vbe, voir plus. C'est visible en simulation :
On impose 1 mA de courant de base, et on mesure le courant de collecteur (échelle de gauche) et le ratio Ic/Ib (échelle de droite) pour une valeur croissante de Vce (axe des abscisses). Dans le plot du haut pour un BC547c, celui du bas pour un 2N2222. Effectivement, si on veut Vce < 100 mV, il faut limiter fortement Ic à environ 40 mA (Ic/Ib = 40, mais si on tolère une chute de tension de "seulement" Vce = 500mV, on peut utiliser un Ic bien plus grand : 130 mA pour le 2N2222 (Ic/Ib = 130) ou 190 mA pour le BC547c (Ic/Ib = 190).

Ce sont évidement des valeurs typiques, limités par la fidélité du modèle, etc. mais ca donne une bonne idée de ce qu'on peut optenir lorsque'on ne s'oblige pas à aller en saturation profonde du NPN.

[Antoane]

Bonjour,

bonsoir
dans ton dernier schéma, tu mets R7 dans l'émetteur de Q2, il devient générateur de courant.
mais R2 10k est trop grande pour le courant de base demandé,
de plus la 1k en série avec la Led diminue le courant demandé.
autant faire un vrai générateur de courant,
1v sur la base de Q2, Vbe=0,75v (pour Ic=10mA @datasheet), donc 0,25v sur R7
0,25v / 22ohm = env. 11,5mA dans R7 donc idem dans la Led.
ça te permet de ne pas tenir compte de Vf (tension Led), variable suivant la couleur de la Led,
Q2 s'occupe de la chute de tension, tu peux faire varier le courant Led en ajustant R7
Pièce jointe 509122

Avec ce montage, on gagne à supprimer R2 (R2=0) : on economise un composant et on améliore la stabilité du montage.

Globalement, le choix d'un montage ou d'un autre se fait en fonction des objectifs (stabilité dans le temps, si on change un composant, nécessité d'un fonctionnement "plug 'n play", capacité d'adaptation au variations des paramètres externes (Vf de la led, Vin, Vcc, Ta, etc.)) et il faudrait en savoir plus sur l'application exacte trancher, mais, ici, je ne pense pas que ce montage soit le meilleurs choix. Le courant dans la led vaut (a pas grand chose près) : (Vin-Vbe)/R7. Ce montage est "particulièrement" stable/robuste lorsque la différence entre Vin et Vbe est grande:

• Vin et Vbe étant proches (Vin ~ 1 V, Vbe ~ 750 mV), leur différence est faible et fortement dépendente sur l'incertitude de Vin et de Vbe : tout erreur de dV = 10 mV (soit 1% de Vin) sur Vin ou sur Vbe se traduit par une erreur relative de dV/(Vin-Vbe) ~ 10mV/250mV ~ 4% sur le courant dans la led. Avec un Vin de, par exemple 5V, l'erreur relative due à 1% d'incertitude sur Vin (soit 50mV) ou Vbe se traduit par une erreur relative de dV/(Vin-Vbe) ~ 50mV/(5000-750)mV~1,2% sur le courant.
• Par ailleurs, Vbe est a priori peu connu (disons qu'il peut aller de 650 à plus de 800 mV), il dépend du transistor utilisé. Il faudrait donc ajuster expérimentalement R7 pour assurer un bon fonctionnement du circuit - ce n'est certes pas rédibitoire.
• Vin = 1V est une valeur assez... étrange et innatendue, car peu normalisée - ce qui me laisse penser, mais ca reste à préciser, qu'elle n'est pas particuliérement stable.

De là :
https://forums.futura-sciences.com/a...d-montage2.png
ok si R7=0, C1=0, et je diminuerais R2 (eg 1k) si Vin l'accepte.

[antek]

Or, le gain, ou plutot le courant Ic max qu'on peut avoir pour un Ib donné, dépend fortement de Vce. Plus précisément ce courant augmente très rapidement lorsqu'on s'éloigne de Vce_sat et se rapproche de Vbe, voir plus.

Effectivement, l'obnibulation de la perte dans le transistor . . .
Et si je comprend bien c'est ce qu'illustrent les courbes en PJ. On ne les trouve pas toujours dans les datasheet.

Pour la terminologie, est-il exact de dire que le plateau des courbes de ta simulation correspond à la saturation des transistors ?

[Antoane]

Bonjour,

Et si je comprend bien c'est ce qu'illustrent les courbes en PJ. On ne les trouve pas toujours dans les datasheet.

oui

Pour la terminologie, est-il exact de dire que le plateau des courbes de ta simulation correspond à la saturation des transistors ?

Pour un transistor bipolaire (NPN/PNP), la saturation est lorsque Vce est très bas, Vce ~ Vce_sat. La ratio Ic/Ib ets alors faible (eg. 20). Ma simulation a une abscisse log, d'où la différence d'allure avec ta copie d'écran, mais la partie gauche de la figure montre bien que Ic tend vers zéro tandis que Vce tend vers zéro.
A l'opposé, on définit le régime linéairelorsque Vce >> Vce_sat, là ou Vce a un impact minimal sur le Ic (partie gauche du garphique) : Ic/Ib est alors quasi-constant (nonobstant : https://en.wikipedia.org/wiki/Early_effect).


Note que pour un MOSFET c'est plutot l'inverse :
- le régime linéaire est là ou le composant se comporte comme une résistance Rdson : Vgs >> Vgsth (eg. Vgs = 10 V)
- la saturation est là ou le composant se comporte comme une source de courant : Vgs ~ Vgsth, Vds est alors "grand".

[antek]

Pour la deuxième ligne je suppose une erreur d'inattention !

[Antoane]

Oui, merci, j'ai modifié.