Evaluation sur les transistors

Sciences de l’ingénieur
Evaluation relative aux transistors
Evaluation sur les transistors
Exercice 1 : Etude du comportement en commutation sur un Hacheur
La structure simplifiée d'un hacheur est conforme au schéma suivant :
Tous les composants sont parfaits. La tension de la Zéner est de 12 V et Vgs > 0 entraîne la
saturation de Q.
D
Um
R1
T1
R2
Ea = 200 V
VDD
24 V
T2
R3
DZ
Vc
Q
Vgs
1.1 Compléter le tableau suivant :
Vc (V) Etat de T1 Etat de T2
0
5
Vgs (V)
Etat de Q
Um (V)
1.2 Préciser le rôle de la diode D. Comment la nomme-t-on communément ?
Exercice 2 : Etude de la commande d'un relais de puissance :
L'ouverture d'une serrure codée est gérée par un microcontrôleur alimentée sous 5 Volts.
L'autorisation se traduit par un signal Va d'amplitude 5 V qui permet l'excitation d'un ensemble
électromagnétique (bobine + ensemble mécanique en fer) qui débloque la serrure.
Le transistor T est un BC337 dont les caractéristiques principales sont les suivantes :
Vcesat = 0,3 V, Vbesat = 0,6 V et le gain en courant
30 <Hfe< 300, On notera β = Hfe
On notera βm = 30 et βM = 300
Caractéristiques de la bobine:
Alimentation en tension continue, tension nominale 5 volts.
Tension minimale Ve d'enclenchement 3,75 V
Tension de déclenchement Vd = 0,5 Volts.
Résistance Rb de la bobine 180 Ω.
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L'objectif est de dimensionner la résistance R afin de garantir le déblocage de la serrure.
2.1 Calculer le courant d'enclenchement Ie, de
déclenchement Id et le courant nominal In
de la bobine.
k
E = 5V
2.2 Exprimer le courant de base du transistor T
noté Ibe correspondant à l'enclenchement.
R
T
Va
2.3 Exprimer la valeur à attribuer à R pour
l'enclenchement.
Choisir
sa
valeur
normalisée dans la série E12 rappelé ci-dessous.
Série E12:
10 ; 12; 15 ; 18; 22; 27; 33; 39; 47; 56; 68; 82
2.4 Vérifier que lorsque le Transistor est saturé le relais s'enclenche bien avec R = 2,2 kΩ, calculer
alors le coefficient de sursaturation adopté dans ce cas.
Exercice 3 : Etude d'un éclairage automatique :
La lampe ou les lampes sont mis en fonctionnement de manière automatique à la tombée de
la nuit qu'on considère atteinte pour un éclairement E de 10 Lux.
La structure s'appuie sur la mise en œuvre d'un photo-relais à base d'une LDR (Light
Dependent Résistor) de type Cdse H35 qu'on nommera R.
Sa caractéristique R = f(E) est fournie ci-après. Le relais s'enclenche pour un courant de 30 mA et
se déclenche pour un courant de 10 mA. Le gain β minimal du transistor T est égal à 100. la
tension Vbe est égale à 0,6 V lorsque ib >0.
La puissance maximale dissipable par R est de 100 mW.
k
K
Secteur EDF
R1
U= 24V
Rb
R
ib
T
Vc
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Caractéristique R en fonction de l'éclairement :
R=f(E)
10000000
1000000
R (Ohms)
100000
10000
1000
100
10
1
0,01
0,1
1
10
100
1000
E (lux)
3.1 Déterminer la valeur de R(0,01) ; R(10) et R (100).
3.2 Déterminer la valeur maximale à attribuer à Vc.
Pour la suite (3.3 et 3.4) on adoptera Vc = 5 Volts
3.3 Calculer le courant de base à l'enclenchement du relais.
3.4 Exprimer puis calculer la valeur qu'il convient d'attribuer à R1 et Rb.
3.5 Exprimer la valeur d'éclairement qui déclenche le relais. On prendra R1= Rb = 10 kΩ.
3.6 Afin de s'affranchir des disparités des caractéristiques des transistors, des relais et de permettre
à l'utilisateur de régler l'enclenchement pour la valeur d'éclairement qu'il souhaite on, vous
demande de proposer une solution.
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