Étude de montages

13 septembre 2012

Le but est de montrer comment analyser des montages existants afin de les adapter à nos besoins

Commande de LEDs

 Context

Lors de la récupération du schéma électronique des balises de Totofweb, il est venu la question de la consommation de la carte. Les éléments consommant le plus étaient certainement les LED infrarouges. Un potentiomètre sur le circuit semblait permettre de régler le courant de commande. Nous voulions connaitre la plage de courant que le circuit pouvait fournir aux LEDs.

Schéma étudié

Les LEDs sont représentées par R_CHARGE, qui n’est pas vraiment une résistance, car les LEDs créent une chute de tension de l’ordre de 1,2 V par LED, soit 4,8 V par branche.

Concernant le TIP122, nous nommerons ses pattes de la manière suivante :

• 1 : Base
• 2 : Collecteur
• 3 : Émetteur

Schéma simplifié pour l’étude de la commande en courant

Le TIP122 se comporte comme un transistor, c’est à dire que le courant qui passe du collecteur à l’émetteur (IC) est limité à K fois le courant passant de la base à l’émetteur (IB). K étant le gain du transistor. Nous cherchons donc la valeur de IB

La porte IC2 délivre du 5V en sortie lorsqu’elle est active. Nous connaissons la valeur de RB et les valeurs extrême que peut prendre RV. Il nous manque la tension VBE. Cette valeur peut se trouver dans la figure 2 de la fiche technique. Dans un premier temps, on supposera que les LEDs consomment à peu près 100 mA. La figure 2 nous donne VBE = 1,2 V.

On en déduit que la tension aux bornes des deux résistance est de 3,8 V. Par conséquent que le courant qui les traverse peut varier de 0,015 mA à 0,8 mA.

On peut en déduire IC en se servant de la figure 1 qui nous donne le gain du transistor.

Figure 1 : Gain en fonction de Ic

La figure nous donne le gain en fonction du courant IC, nous allons prendre une valeur au pif pour IC puis nous ajusterons nos calculs en fonctions des valeurs que nous aurons trouvées. Supposons que le courant IC est de l’ordre de 100 mA. On trouve un premier gain de l’ordre de 400 sur la figure 1, ce qui nous donne de premières valeurs pour IC, entre 8 mA et 330 mA.

Pour la borne inférieur, le gain est probablement bien plus faible. Nous allons nous contenter de cette valeur pour deux raisons :

1. Pour allumer une LED, c’est déjà un courant très faible
2. Nous n’avons pas de données concernant le gain pour des courants inférieurs à 100 mA

Pour la borne supérieur, nous allons revoir le calcul.

 Calcul itératif

Maintenant nous pouvons supposer que Ic vaut 330 mA et refaire les calculs avec le nouveau gain. Ce, jusqu’à trouver un nouvel Ic égal à celui de l’étape précédente.

En supposant que IC vaut 330 mA, on trouve un gain de 1000. On calcul un nouveau IC de 800 mA
En supposant que IC vaut 800 mA, on trouve un gain de 2800. On calcul un nouveau IC de 2,8 A
En supposant que IC vaut 2,8 A, on trouve un gain de 4000. On calcul un nouveau IC de 3,2 A
En supposant que IC vaut 3,2 A, on trouve toujours un gain de 4000. on peut supposer que le courant IC ne dépassera pas 3,2 A. Ce qui est déjà pas mal !

Si cette valeur est intéressante pour la consommation maximum, elle ne nous dit pas exactement quelle intensité traverse chacune des LEDs.

 Vérification

Chaque branche de LED est protégée par une résistance de 10 Ohm. Chacune des 6 branche est parcourue par 1/6 de l’intensité IC, soit 530 mA. La tension au bornes de la résistance de 10 Ohm est donc de 5,3 V. Les LEDs créent une chute de tension de 3,8 V. De ceci, on peut en déduire la valeur de la tension de VCE : 3,2 V > 0.

Ça semble cohérent.

 Conclusion

Ce montage permet de commander à peu près n’importe quel courant supportable par des diodes infrarouges. Si cette étude ne donne pas d’information sur la consommation du montage, puisque celle-ci dépend du réglage du potentiomètre, elle met en évidence l’avantage de ce montage : donner une grande liberté dans le choix des diodes infrarouges.

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