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 Introduction

Dans la rubrique L'électronique pour les nulsAmplificateur de puissance en tout ou rien.

Un problème classique en électronique ; Comment je vais bien pouvoir commander mon moteur, mon relais ( ou autre ) avec mon microcontrôleur en toute sécurité ?
La réponse est simple : Utilisez un des montages à transistor qui suit !

 

 1 - Montage 1 transistor bipolaire NPN.
Schéma de principe.

1 - Montage 1 transistor bipolaire NPN.

Description.
Ce montage permet de commuter (On/Off) une charge quelconque ( Ici une résistance RC ) à partir d'un signal d'entrée de faible puissance. La tension ou le courrant en sortie peut donc être beaucoup plus important que ce que peut fournir l'entrée.

Lorsque la tension d'entrée E est inférieure au seuil du transistor T1, Etat logique 1 sur E : Le transistor est bloqué, le circuit est Ouvert et aucun courant ne traverse la charge.
Dans le cas contraire, Etat logique 0 sur E : Le transistor devient passant, le circuit est Fermé et alimente la sortie.

Choix des composants.
Entrée E Ehmin > 0,7v
Elmax < 0,7v
Avec Eh Tension min niveau haut ( 1 logique ) de l'entrée
El Tension max niveau bas ( 0 logique ) de l'entrée
Transistor T1 Polarité = NPN
Pmax > VSS . ISmax
Umax > VSS
Imax > ISmax
Gain >> ISmax / IEmax
Avec ISmax Courant max en Sortie
VSS Tension d'alimentation
IEmax Courant max de l'Entrée
Et Polarité, Pmax, Umax, Imax, Gain
Les caractéristiques du transistor. (Voir transistor )
Résistance R1 R > ( UEmax - 0,5 ) / IEmax
R << Gain . (UEmin - 0,7 ) / ISmax
P > ( UEmax - 0,5 )2 / R
Avec UEmax Tension max de l'Entrée
IEmax Courant max de l'Entrée
UEmin Tension min de l'Entrée
Gain Gain du transistor
ISmax Courant max en Sortie
Et R, P les caractéristiques de la résistance (Voir résistance)
Radiateur sur T1 Pd = 0,7 . UEmax / R1 + Usat . ISmax

Voir transistor
Avec Pd Puissance dissipée par T1
UEmax Tension max de l'Entrée
R1 résistivité de la résistance R1
Usat caractéristique de T1
ISmax Courant max en Sortie
Exemple.
Notre premier exemple va nous permettre d'allumer une lampe de 12V à partir d'un port du microcontrôleur PIC 16F84. Le montage précédent se justifie pour deux raisons: La tension nécessaire a notre charge (La lampe) est de 12V alors que la commande n'est que de 5V (sortie du port du pic ) et le courant de 100mA, ce qui est beaucoup trop pour le microcontrôleur.

Vérification des caractéristiques de l'entrée :
En absence de courant état 0, la tension de sortie du PIC est à 0 Volt et toujours d'après les caractéristiques fournit par le constructeur, l'état 1 est matérialisé par une tension supérieure à 4 Volts pour un courrant inférieur à 10 milliampères. Ces caractéristiques sont bien compatibles avec notre montage. On peut donc continuer :-)

Recherche d'un transistor T1 :
Il nous faut donc un transistor NPN, d'une puissance max de 1,2 Watts ( = 12V * 0,1 A ), d'une tension de claquage supérieure à 12 Volts, qu'il puisse supporter les 100 milliampères et pour finir d'un gain bien supérieur à 10 ( = 100 mA / 10 mA )
Presque tous les transistor de puissance conviennent, vous n'avez plus cas regarder dans vos stocks.
Mais comme il faut en choisir un, je prends le premier de ma liste : le BD135.

Calcule de la résistance R1 :
La valeur de R1 doit être supérieure à 450 Ohms ( = (5V-0.5V) / 10mA ) et très inférieur à 1,32 Kohms ( = 40 * (4V-0,7V)/100mA ). Si vous vous souvenez du cours sur les résistances vous me dites.....
R1 = 470 Ohms. Bravo :-)

Contrôle de la puissance dissipée :
Il est toujours prudent de vérifier la température du transistor, si on ne veut pas risquer de le voir partir en fumé. Pd = (0.7V * 5V / 470 Ohms ) + 0,5V * 0,1A = 7,5 mWatt. Vous pouvez dormir tranquille, il ne chauffera pas.

Remarques.
Le signe >> (très supérieur) pour le calcul du Gain du transistor et de la résistance exige un facteur minimal de 2 ( facteur 10 recommandé ) pour que le transistor soit convenablement saturé et éviter la surchauffe de celui-ci. De même pour un signal d'entrée de plus de 1kHz, il est important de sur dimensionner le radiateur ( Pd = Vss . Ismax ).
Attention : Ce montage ne peut pas fonctionner si l'entrée est connectée à un port en collecteur ouvert. (Exemple Port RA4 du pic 16f84 )

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