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Problème d’utilisation Transistor NPN

Sur attiny45

    18 janvier 2013 à 11:52:07

    Bonjour Bonjour !

    Je vous contacte pour un petit souci avec les Transistors, je travaille sur un petit système pour gérer l’allumage / extinction de mes écrans d’ordinateur.

    Le programme est sur un ATTiny 45, et j’ai vérifié ses pattes, tout fonctionne comme prévu.

    Voir le schéma : http://www.enikka.fr/images/modulepc.bmp

    Cependant j’ai un souci au niveau des transistors.

    Il s’agit de deux NPN : réf. PN2222a,

    Voir la datasheet : http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/9/0o9g9t5j0kwhicxjckjr12szz0fy.pdf

    Si j’ai bien compris comment marche un transistor NPN, si ma tension base-émetteur est nulle alors il agit comme un interrupteur ouvert : la lampe et le relai sur le schéma sont éteint

    Si je « sature » la base, cad la tension base-émetteur = 6V (comme indiqué sur la datasheet) alors le transistor agit comme un interrupteur fermé

    Hors dans mon cas, quand la base est à 0V, la tension émetteur-collecteur est de 6V, quand la base est à 5V, la tension émetteur-collecteur est de 6.4V

    Donc dans les deux cas Lampe et relai sont alimentés environ par du 6V

    Y a-t-il quelque chose que je n’ai pas compris, ou est-ce que cela vient de mon montage ? (d’après mes vérifs, cela devrait être bon)

    Bon Week-end à vous !

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      18 janvier 2013 à 14:53:54

      Les transistors bipolaires comme ceux que tu utilise, fonctionnent en COURANT et pas en tension (ce sont les MOS et J-FET qui travaillent en tension de commande). La tension de 6V indiquee dans le datasheet est la tension maximum que tu peux appliquer sur la base sans resistance de protection (n'essayes pas, le transistor n'aimerais pas ca du tout).

      Pour faire tes calculs, considere que tu as toujours 0,7V maximum entre la base et l'emetteur, quand tu alimente cette jonction à 6V a travers une resistance de 22K, le courant qui la traverse est de (6V-0,7V)/22KR soit 0,24mA le courant de collecteur sera egal au courant de base multiplié par le gain du transistor: hFE, soit pour le meilleur des cas 300, le courant collecteur sera, au plus, de 72mA, et même plutot 24mA dans un cas moyen, et c'est tres insuffisant pour allimenter une lampe a incandescence ou meme un relais.

      Pour saturer correctement le transistor, il faut faire circuler a travers la base un courant au moins egal au courant collecteur max divisé par le hFE, et pour bien faire les choses, il vaut mieux multiplier le resultat par 2. Donc (600mA/30)*2=40mA (comme tu auras remarqué, le hFE depend beaucoup du courant de collecteur). pour obtenir ces 40mA il faut ramener la resistance de base a (6V-0,7V)/0,04A=132,5R au maximum, dans la serie E12, une resistance de 120R conviendra.

      Mais meme comme ca, il reste des soucis,

      • Tu dis que 'quand la base est à 0V, la tension émetteur-collecteur est de 6V' , ce n'est pas normal, et, a moins d'une grosse erreur de cablage la tension devrait etre egale a la tension d'alimentation de ton relais et ta lampe, soit 12V.
      • Un courant de 600mA, qui est le maximum pour ton transistor, comme tu l'as vu dans le datasheet, suffira peut etre a alimenter ton relais, mais ta lampe aura besoin de plusieurs amperes pour s'allumer correctement. Si elle ne sert que de temoin lumineux, remplace la par une LED accompagnee de sa resistance de protection (typiquement 1KR pour du 12V, mais depend du type de la LED). De toutes manieres, ton atmel n'est pas capable de fournir un courant de base de plus de 10mA, le courant collecteur n'excedera jamais 400mA dans le meilleur des cas
      • Le relais que tu utilise a besoin de 33,33mA, un courant de base de (33,33mA/hFE)*2 soit 33,33mA/35=0,95mA *2~=2mA suffira, une resistance de base de 2,2KR ira bien.
      • Quand tu voudras stopper le relais, sa bobine empechera une chute brutale du courant, la tension aux bornes du transistor va augmenter au point de le detruire, pour eviter ça, il faut ajouter une diode entre les bornes de la bobine, cette diode sera cablee en inverse de maniere a ne pas court circuiter la bobine en fonctionnement normal, on appele cette diode une diode de roue libre, tu peux jeter un oeil a cette page Relais au chapitre 'Protection de la commande d'un relais électromécanique', pour plus de details.
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        18 janvier 2013 à 15:11:08

        Tu peux mesurer Vbe quand tu mets 5V sur la résistance de base ? Ton ampoule, c'est une ampoule combien de W ? Je soupçonne que ton arduino ne délivre pas assez de courant pour saturer le transistor.

        PS : ah, c'était bien la feature "quelqu'un a posté pendant que vous écriviez votre message"

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        64kB de mémoire, c'est tout ce dont j'ai besoin
          20 janvier 2013 à 16:47:24

          Bonjour!

          Premièrement, merci beaucoup pour les réponses!
          J'avais effectivement très mal saisi le fonctionnement du transistor! Pas que j'ai encore tout parfaitement compris mais ca vient ^^

          Aussi avant d'en venir au problème, quelques explications par rapport au schéma que j'ai joint, qui n'est pas une vraie image de la réalité (pardon je n'ai pas pensé à le signaler...)
          La où je mets un relai, il s'agit en fait d'un "module relai" que j'ai acheter tout prêt, donc avec la diode de roue libre, résistance, transistor, etc... je n'ai qu'à m'occuper de lui mettre 12V pour l'enclencher.
          La où je mets une lampe, il s'agit en fait d'un petit circuit de 4 Leds et un ventilateur, alimenté en 12V par mon ordinateur (c'est un des côté de la tour du PC, qui normalement est branché directement sur une prise molex)

          Par rapport au problème, déjà il est effectivement possible que je n'ai pas assez d'ampèrage pour alimenter le ventilo+leds, mais si j'ai bien compris on devrait y arriver pour le relai.

          Du coup j'ai réaliser quelques "expériences" pour voir d'où pouvait venir le problème :

          - j'ai remplacé le "ventilo+leds" et le relai par deux "led+ leur R respective" et cela fonctionne parfaitement, j'arrive à gérer les deux leds indépendamment, comme voulu quand j'ai programmé le µC. On peux donc en déduire que j'ai pas de problème dans mon circuit non?

          - j'ai remis le relai (je verrais plus tard pour le ventilateur) et là j'ai les mesures suivantes :
          Tension aux bornes du relai 6.10V (Résistance de la base à 0V) ou 6.30V (Rbase à 5V)
          Tension Vbe = 5.1V (Rbase à 5V), 5.4V (Rbase à 0V)

          Du coup ce que je ne suis pas sur de comprendre avant de me relancer dans les calculs vers lesquels vous m'avez orientez c'est : Est-il normal qu'avec la Rbase à 0V il y ai quand même un potentiel d' ~6V aux bornes du relai?

           --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

          edit : Je viens de faire un autre test, j'ai programmer un ATTiny45 avec blink (pin 1 qui passe de 0 à 1 toutes les secondes), et j'ai cablé comme sur mon schéma avec le relai. Et le Relai fonctionne bien : alternativement on/off. J'en déduis que ce n'est ni un problème d'ampérage ni de cablage, mais bien une soudure raté et/ou un court-circuit sur ma petite plaque.

          J'ai beau regardé je ne vois ou j'ai court-circuité, une idée de ce qui pourrait causé ça? et pourquoi cela semblai fonctionner avec les led?

          Une autre qestion, comment faire quand on controler quelque chose qui nécessite plus de puissance, la seule solution est de passer par un relai?

          Bonne fin de week-end

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            21 janvier 2013 à 22:53:45

            Ton transistor peut être abîmé, est-ce que tu as fait le circuit qui fonctionne correctement avec le même transistor ou avec un transistor neuf?

            Tu as remplacé la résistance de base par une autre de valeur inférieure?

            Quand la base est a 0V les pattes collecteur et émetteur devraient se comporter comme celles d'un interrupteur ouvert; si la résistance de base est très sur-dimensionnée, les parasites peuvent engendrer un courant de base très faible et, donc, entraîner l'apparition d'un courant collecteur, ce qui expliquerai le potentiel de 6V que tu mesures sur ton relais.

            Si tu veux contrôler quelque chose de plus puissant en le commandant avec des transistors, il existe des transistors de puissance, tu peux aussi utiliser un transistor MOS-FET ou un montage darlington avec plusieurs transistors en // sur l’étage final, ou encore un thyristor, etc..., il y a, comme tu peux le voir, une grande quantité de solutions en fonction de tes besoins, exigences et moyens...

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