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Topic: Probleme de transistor NPN bloqué avec courant sur la base (Read 153 times) previous topic - next topic

HardHeavy

Bonjour à tous,

Surement que vous allez dire que la question est un peu trop simpliste (je le trouve moi aussi mais je ne pige pas d'où vient mon problème).

J'ai un transistor BC547B (NPN) https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC547.pdf

J'ai une pile de 9V et je souhaite mesurer la tension de la pile sur une entrée analogique arduino. Comme la tension est trop élevée, j'ai un pont diviseur pour abaisser (<5V). Pas de problème à ce niveau là.
Afin de ne pas décharger trop la pile, je souhaite mettre un interrupteur (via un transistor) en coupant (les 3/4 du temps) le fil + de la pile juste avant le pont diviseur.
N'ayant que des résistances de 220 ohms, 1 et 10 kohms sous la main, j'ai dû un peu m'arranger.
J'ai donc Rc= 220 ohms (j'ai pris Ic = 30-45mA suivant la tension de la pile). D'après la datasheet, beta=hfe=200 min donc Ib = 175µA min = 350µA avec une marge. On arrive donc à Rb = 12286ohms donc une résistance de 10kohms permet largement d'avoir un état saturé.

J'ai le montage suivant (cf "attachments"), avec 9V à la place des 5V évidement.

Seulement, j'ai un comportement étrange. Si je n'ai pas de courant sur la base, le transistor semble saturé (je retrouve la tension de la pile au niveau de "Vs"). Si j'ai un courant sur la base, j'ai une sortie d'environ 60mV...
C'est l'inverse du comportement que devrait avoir le transistor, je ne comprends pas  :smiley-confuse:

Merci par avance pour les réponses apportées.

al1fch

Simple problème de vocabulaire,  tu emploies les adjectifs 'bloqué' et 'saturé'  à l'inverse de l'utilisation courante  !! Il y a toujours une part d'arbitraire dans le vocabulaire employé, mieux vaut faire comme tout le monde !!

Sans courant de base le transistor est bloqué, donc aucun courant ne le traverse , comme un interrupteur ouvert, donc (loi d'Ohm) il n'y a pas de tension aux bornes de la résistance Rc  ....donc tu retrouves en sortie la tension d'alimentation    Us = 5v -0

Avec un courant de base suffisant le tranistor est 'ouvert à fond' (saturé) , il se comporte quasiment comme un court circuit et laisse passer le plus grand courant qui puisse passer selon la loi d'Ohm dans  Rc  avec l'alimentation existante    Il reste  presque zéro volt en sortie car VS = presque  5V -5V

Va voir ce tutoriel dans le  sous-forum dédié


68tjs

Quote
Seulement, j'ai un comportement étrange. Si je n'ai pas de courant sur la base, le transistor semble saturé (je retrouve la tension de la pile au niveau de "Vs"). Si j'ai un courant sur la base, j'ai une sortie d'environ 60mV...
C'est l'inverse du comportement que devrait avoir le transistor, je ne comprends pas  :smiley-confuse:
Le comportement est tout à fait normal, tu n'as pas bien compris le fonctionnement d'un transistor bipolaire.

1) Première chose à savoir : le transistor bipolaire est un amplificateur de courant et non pas un amplificateur de tension. Avec ce type de transistor on raisonne toujours en courant.
Le courant qui traverse le transistor du collecteur à l'émetteur et que l'on appelle Ic est égal au courant de base (que l'on appelle Ib) multiplié par le gain du transistor que l'on appelle "beta" (ou HFE) .
Ic = beta x Ib

2) Tu donne un sens éronné au mot "saturation" --> la vraie signification est exactement l'inverse de ce que tu pense.

3) Quand il n'y a pas de courant de base, c'est à dire quand Ve= 0 volt, Ib est nul et donc Ic est aussi nul.
Si Ic est nul il ne peut y avoir de chute de tension dans Rc donc c'est parfaitement normal que Vs = 5V.

4) Quand le courant de base Ib augmente la tension Vs sera égale = 5V - Rc x beta x Ib.

5) Une fois que la quantité (Rc x beta x Ib) sera égale à 5V plus rien ne bougera et c'est là qu'on dit que le transistor est saturé.
Il a atteint le maximum de courant et il ne pourra rien fournir de plus, c'est bien un signe de saturation.

Des informations complémentaires sont disponibles  dans le sous forum Tuto et cours qu'il faudrait parcourir voir ici

_pepe_

Bonsoir

Le montage utilisé présente deux inconvénients :
- l'élément de commutation est placé au pôle positif, ce qui implique que la tension présentée à l'entrée est maximale (9V) lorsqu'il est non-passant, ce que le micro-contrôleur risque de ne pas trop apprécier.
- un transistor bipolaire présente une chute de tension non négligeable lorsqu'il est saturé (passant). Cela a une influence sur la précision de la tension mesurée.

Voici un montage qui réalise ce que tu souhaites sans présenter ces inconvénients :



Le choix du modèle de transistor MOSFET à canal P dépend de la tension minimale de VBAT (la résistance RDS obtenue doit encore être négligeable lorsque VBAT est faible). Mis à part le rapport entre R4 et R5, les valeurs des résistances ne sont pas critiques. Si l'on n'a pas d'impératif de vitesse, alors on pourrait prendre par exemple :
R1 = 47 kΩ
R2 = 0 Ω (pas de résistance)
R3 = 47 kΩ
R4 = 10 kΩ à 100 kΩ
R5 = R4×(VBAT(Max)/VREF-1)

HardHeavy

Déjà, merci pour vos réponses à vous deux.
Je connaissais déjà les relations et c'est d'ailleurs ainsi que j'ai calculé Ib et les résistances. J'avais également très bien compris que l'état bloqué signifié Ib=Ic=0.
Mais voilà comment j'ai raisonné:
Si Ib=Ic=0 (état bloqué), pour moi aucun courant ne circule dans le collecteur. Donc aucun courant ne peut provenir de la pile.
Si Ib > Ic/beta, l'état est saturé et donc le transistor conduit (ce que vous avez dit) et ainsi, un courant peut circuler du collecteur vers l'émetteur (donc vers la masse) et donc un courant peut provenir de la pile.

Ce que j'avais omis:
C'est que pour l'état bloqué, effectivement Ic=0, mais un courant peut circuler via la broche "Vs".
Pour l'état saturé, effectivement, le courant passe par le transistor (en se dissipant dans Rc) puisque c'est plus "facile" pour lui que via "Vs".

Donc en fait, j'avais un peu mélangé Ic et Ibat.

Reste que ce fonctionnement ne m'arrange pas vraiment car la pile va se décharger hors tension.



Bonsoir

- l'élément de commutation est placé au pôle positif, ce qui implique que la tension présentée à l'entrée est maximale (9V) lorsqu'il est non-passant, ce que le micro-contrôleur risque de ne pas trop apprécier.

Il y a un pont diviseur qui suit. J'ai calculé et la tension max est donc au pire d'un peu moins de 5V (pour Vbat = 9.5V) à l'entrée Analog.
Je vais étudier un peu ton montage. Merci


_pepe_

Il y a un pont diviseur qui suit. J'ai calculé et la tension max est donc au pire d'un peu moins de 5V (pour Vbat = 9.5V) à l'entrée Analog.
Si le pont diviseur suit le transistor NPN monté en émetteur commun, alors il ne réduit pas la tension lorsque le transistor est bloqué, mais annule l'effet du pont diviseur (on se retrouve avec VBAT sur l'entrée analogique).

Le problème serait effectivement réglé si le pont précédait le transistor, mais (outre le fait que la situation ne s'y prête pas) le montage consommerait alors du courant en permanence et n'aurait plus d'intérêt.

HardHeavy

Le problème serait effectivement réglé si le pont précédait le transistor, mais (outre le fait que la situation ne s'y prête pas) le montage consommerait alors du courant en permanence et n'aurait plus d'intérêt.
C'est ainsi que c'est monté et effectivement, cela consomme du courant dans tous les cas... Je vais devoir trouvé une autre solution.

HardHeavy

@pepe_on

Ton montage est en effet intéressant mais cela me fait acheter trop de matériel donc trop attendre. A vrai dire, je préfère ne pas mesurer la tension batterie qu'acheter ce transistor et ces résistances.

Si le pont diviseur suit le transistor NPN monté en émetteur commun, alors il ne réduit pas la tension lorsque le transistor est bloqué, mais annule l'effet du pont diviseur (on se retrouve avec VBAT sur l'entrée analogique).
Cependant, par rapport à ce que tu disais la dessus. N'est il pas possible de mettre le pont diviseur (tout en laissant Rc sur le collecteur) à l'émetteur et de mesurer la tension "Vs" à l'émetteur (entre les 2 résistances du pont diviseur)? Je suis peut être en train de dire une grosse bêtise car c'est normalement pour un PNP ce genre de montage.

ZigZag


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