Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?

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Bonjour,

  Mon domaine est plus la programmation que l'E9%lectronique. Histoire
de ne pas faire trop original, j'ai dE9%cidE9% de faire une lampe E0% led
qui change de couleur. Il y aura 6x3x6 leds :

-Six couleurs diffE9%rentes
-Chaque couleur est formE9%es par 3 lignes de couleur diffE9%rente
-Chaque ligne est formE9%e de 6 leds (peut etre 9 pour les rouges, on
verra)

  Chaque ligne n'ayant besoin de que 25mA pas en continu, en adaptant
les rE9%sistances pour n'avoir que 2V au maximum sur les pin mises E0%
Low, la dissipation par le B5%C serait de 0,9W. On arrive trE8%s proche de
la limite du CI.

  Pour essayer d'avoir un peu plus de marge il semble que des
transistor soient une bonne idE9%e. Au passage, E7%a pourrait EA%tre une
occasion pour monter les leds en parallE8%le E0% l'intE9%rieur de chaque
ligne : il faudra probablement appairer les LED, mais c'est pas
faisable, j'en ai plein en stock.

  Je suis donc parti en quEA%te d'un transistor qui soit facilement
commandable par la sortie du pic (donc saturation a moins de 3.5V et
moins de 25mA), qui puisse arrEA%ter complE8%tement le courant (pour
pouvoir E9%teindre certaines lignes), qui rE9%agisse vite (les leds
doivent s'allumer au 30 fois par seconde, et avoir 8 niveaux, donc
500Hz parait une bonne cible).

  Au dE9%part j'E9%tais partis sur un 2N4401, en me basant sur les points
suivants. J'ai mis ce que j'avais comprit de ces points, merci de me
dire si je me suis pas trop trompE9% :) :

-Collector-Emitter Voltage a 40V max, en sE9%rie il me faudrait 25V et
en parallE8%le 3.5, ca a l'air bon
-Collector-Base Voltage a 60V : de toute faE7%on la sortie du B5%C ne sera
pas supE9%rieure au + de l'alim
-Emitter-Base Voltage E0% 6V : le pic est alimentE9% en 4 ou 5V
-Collector Current - Continuous E0% 600mA max : 6x25 ca fait 150mA, j'ai
de la marge
-Collector Cutoff Current E0% 0.1B5%A : ca veut bien dire que la led sera
bien E9%teinte (courrant mini dans la led ?)
-Vce(sat) pour Ic 3D% 150mA et Ib 3D% 50mA 3D% 0.4V : ca veut dire que le =
B5%C
narrivera a fournir 15mA sans probleme pour que les leds reE7%oivent
150mA, et que le transistor dissipera alors 80mW (la spec donne 625mW
max)
-Vbe(sat) E0% 0.95V : la aussi pas de probleme pour le B5%C (au moins 3V
en sortie)
-Delay a 15ns : sans importance
-Rise time et Fall time a peu pret E9%gaux (10ns d'E9%cart, nE9%gligeable)
-Storage time a 250ns : Avec au minimum 1/8 de 1/30s, on est a
plusieurs millions de nanoseconde, on peut en nE9%gliger 250.
-380% les 50 sur ebay (de quoi faire deux lampes).

  Sinon, je me suis aussi posE9% la question de mettre trois ULN2001A :
680% les 10 (de quoi faire une troisiE8%me lampe), avec un courant de base
plus faible (250B5%A), probablement un montage plus joli aussi. Ca
fonctionne aussi ou j'ai ratE9% quelque chose ?

  Dernier point : Qu'est-ce qui dE9%termine le Ib ? Mettons que le pic
soit alimentE9% en 3.5V, et que l'E9%metteur soit E0% la masse, le
transistor un NPN, la led entre le + et le collecteur. Il me faudrait
connaitre la tension E9%metteur - base pour chosir la rE9%sistance E0%
mettre entre le pic et la base pour avoir un courrant connu ? Ou ca se
fait autrement ? Je n'ai pas trouvE9% l'info dans les datasheet, mais je
ne sais pas ce que je cherchais exactement. Les montages que j'ai vu
sur le net, pour la plupart, connectent directement le pic E0% la base :
ca veut dire qu'ils laissent le courant EA%tre limitE9% par le pic, a
25mA ? 18x28mA ca va faire beaucoup pour le pic quand meme.

Merci d'avance,
Eliott.

Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
On Aug 12, 9:46 pm, Eliott Gentil

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Tout semble nickel.
On peut dire que tu traces, Eliott :-)

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Le courant de base ( Ib ) est le courant
de collecteur ( Ic ) divisC3%A9 par le gain
statique en courant ( CE%B2 ) du transistor.
Le gain et la tension base/C3%A9metteur sont
spC3%A9cifiC3%A9s dans la data sheet du composant.
( ils dC3%A9pendent d'autres paramC3%A8tres C3%A0 vC3%A9rifier )

Donc, connaissant la tension de sortie ( Vs )
d'un port du PIC C3%A0 l'C3%A9tat haut, et le courant ( Ic )
que tu veux envoyer dans la LED,
la rC3%A9sistance ( R ) entre sortie et base vaut:

 R 3D% Vr / Ir 3D% ( Vs - Vbe ) * CE%B2 / Ic

Puisque le NPN fontionne en commutation,
il est bon de diminuer encore cette rC3%A9sistance pour
augmenter le courant de base et sur-saturer le NPN.

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Note qu'une LED montC3%A9e dans le collecteur
du NPN devra avoir une rC3%A9sistance en sC3%A9rie.
Si tu montes plusieurs LED en parallC3%A8le,
chaque LED devra avoir sa propre rC3%A9sistance sC3%A9rie.
Et si tu montes plusieurs LED en sC3%A9rie dans un seul
collecteur, la somme des tensions des LEDs devra
rester infC3%A9rieure C3%A0 la tension d'alimentation du circuit.

HTH


Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
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Tu comptes réutiliser les LEDs pour les différentes couleur ou avoir un
circuit distinct par couleur ? Par exemple si tu comptes faire rouge,
vert et jaune, tu n'as besoin d'avoir que 2 groupes de LEDs (vert et
rouge). Ajoute du bleu et tu pourras faire 6 couleurs. Tu peux même
moduler ces 3 composantes pour obtenir n'importe quelle couleur (je ne
veux pas surcharger ma réponse, demande si tu veux plus d'infos sur ce
point)

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Il faut plutôt essayer de les mettre en série le plus possible dans la
limite de ce que permet la tension d'alimentation, les pertes dans les
résistances sont moindres dans ce cas.

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Cette info donne la tension Vce en saturation, pour certaines valeurs de
Ic et Ib telles que le transistor est en saturation. Ce que tu veux
savoir c'est le gain en courant (voir plus bas).

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Hmm, ça fait beaucoup de transistors par lampe. Le transistor que tu as
choisi peut commuter 500mA max, soit 20 LEDs en parallèle et encore plus
en série.

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Oui c'est aussi un bon choix. Le ULN2003 est encore mieux, il incorpore
la résistance de base qui va bien pour se brancher directement sur des
niveaux 0-5V.

Jean_Christophe t'a déjà répondu les derniers points, mais je vais le
faire quand-même histoire de compléter :

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Exactement. C'est l'information Vbe(sat) que tu as mise plus haut :
R = (Vpatte_du_pic - Vbe(sat)) / Ib

Tu détermines ensuite Ib à partir de 2 infos : le courant collecteur Ic
voulu et le gain en courant Hfe. Par exemple pour 3 chaînes de LEDs à
25mA Ic = 75mA. Hfe est à trouver dans le datasheet (cherche mention de
"current gain", "beta" ou "Hfe"). Prenons 100.
Ib = Ic / Hfe
Ib = 75mA / 100 = .75mA
R = (3.5V - 0.95V) / .75mA = 3400 Ohm

Pour tenir compte de l'incertitude des valeurs des composants, prendre
une valeur 20% plus petite, soit 2700 Ohm.

En pratique il y a une incertitude au niveau du gain qui est donné dans
une plage très large, par exemple de 40 à 200. Dans ce cas il faut être
pessimiste et faire les calculs avec la valeur la plus faible.

Cette incertitude impose également de toujours mettre une résistance
limitatrice de courant en série avec les LEDs.

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Il faut éviter. Pour un microcontrôleur en général les 25mA sont un
maximum, et la tension de sortie à ce courant n'est pas spécifiée. Ca
veut dire que si tu tire 25mA, la tension peut être à 5V comme à 2V ce
qui rend impossible de calculer la résistance de base correctement.

v.

Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
Merci E0% vous deux. Finalement mEA%me en ayant pas mal cherchE9%, les
rE9%ponses E9%taient toutes dans la datasheet, mais c'est plus E9%vident
avec un peu d'aide :)

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Ce serait diffE9%rent avec un PNP ou en mettant la led sur l'E9%metteur du
NPN ? J'ai cru comprendre qu'il y avait beaucoup d'incertitudes
(tension BE, gain, et tension aux bornes de la led pour le courant
choisi), et qu'au final j'avais peu de chance de pouvoir contrF4%ler
prE9%cisE9%ment le courant en sortie ?

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circuit distinct par couleur ?

J'aurai 6 lignes brillant chacune d'une couleur propre E0% un instant T
(arc-en-ciel avec 5 couleurs avec la lumiE8%re diffusE9%e uniquement par
des petits points pour faire une veilleuse, plus une ligne de leds
placE9%e derriE8%re l'arc en ciel et qui E9%clairera vers le mur / plafond
pour faire une petite lampe)

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limite de ce que permet la tension d'alimentation, les pertes dans les
rE9%sistances sont moindres dans ce cas.

En fait ma question E9%tait surtout de savoir les possibilitE9%s que
j'avais. Mais le plus dE9%terminant sera de toute faE7%on le choix de
l'alimentation : Les petits adaptateurs secteur 5V USB se trouvent
facilement E0% la dE9%charge, avec un peu de chance j'en trouve un qui
fournit 1.5A. Si c'est le cas, il faut voir si passer a 4 led par
couleur par ligne permet un bonne rE9%partition de la lumiere ou si je
peux me contenter d'un duty-cycle de 25% max (E0% 5V, je peux mettre
deux leds rouges en sE9%rie). L'avantage, c'est que l'alim ne couterait
alors rien et que le PIC serait directement alimentE9% en 5V.

Sinon, l'autre option, c'est le chargeur d'ordinateur portable, 19V
3.5A : lE0% il faut rE9%flE9%chir E0% l'alimentation du pic,mais E0% 5 led =
par
ligne il n'y aura presque pas de perte dans les rE9%sistances

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a tiens, c'E9%tait ma question de plus haut ca. C'est donc valable dans
tous les cas, pas uniquement pour le NPN avec la led sur le
collecteur ? Donc je mets bien ma led sur le collecteur, histoire de
dE9%terminer ma rE9%sistance de base avec la tension base-E9%metteur et non
base-E9%metteur + led ?

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Et en plus il est 50 centimes moins cher (pour 10 pieces), merci pour
l'information. Ca m'amE8%ne une autre question : Comment on cherche la
bonne rE9%fE9%rence ? LE0% j'ai pris des schema qui ressemblent E0% ce que =
je
veux faire, j'ai regardE9% ce qu'ils utilisent, et j'ai vE9%rifiait que ca
collait E0% mon application (d'oF9% toutes mes questions), mais dans le
cas gE9%nE9%ral ? On utilise toujours les mEA%mes qui sont connus ? Il y a
des tables disponibles ? (le prochain bricolage c'est un contrF4%leur de
moteur brushless, cette fois j'aimerai essayer de trouver par moi mEA%me
une bonne rE9%fE9%rence)

Dans les schema de la datasheet de texas instrument, ils donnent un Ic-
max a 110mA si on utilise les 7 sorties en meme temps. Si j'achE8%te le
truc le moins cher sur ebay dont la marque n'est meme pas spE9%cifiE9%e
( http://cgi.ebay.com/10-pcs-ULN2003AN-ULN2003-ARRAY-7-NPN-DARLINGTONS-/390 =
140122343?pt3D%LH_DefaultDomain_0
), je peux compter en tirer 7x110mA aussi ou c'est pas gagnE9% ? Il y a
d'autres paramE8%tres qui peuvent EA%tre moins bons ? (Pour mon
application il y a de toute faE7%on beaucoup de marge, mais c'est juste
pour savoir)

Merci,
Eliott.

Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
On Aug 13, 7:19 am, Eliott Gentil

| une LED montE9%e dans le collecteur du NPN
| devra avoir une rE9%sistance en sE9%rie.

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Non, car dans ce cas le passage d'un NPN E0% un PNP ne
consiste qu'E0% multiplier par  -1  les courants et tensions,
mais en valeur absolue tout reste identique.
( exceptE9% qu'un NPN monte plus haut en frE9%quence
qu'un PNP, mais lE0% ce n'est pas un problE8%me )


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Non, parce-que la tension d'E9%metteur est E9%gale
E0% la tension de base (moins le Vbe du NPN)
Donc on retrouverait aux bornes de la LED
(E0% peu prE8%s) la meme tension qu'E0% la base du NPN.
Et contrairement E0% l'E9%metteur, le collecteur se comporte
comme un gE9%nE9%rateur de courant : c'est bien ce qu'on veut.

L'intE9%ret d'ajouter un transistor en sortie d'un uC est double :

1) Cela permet de limiter la puissance fournie
par le uC, cette puissance E9%tant fournie par le NPN.

2) Cela permet d'utiliser pour les LEDs une tension
plus E9%levE9%e que celle qui est dE9%livrE9%e par le uC
(ce qui n'est pas le cas avec la LED dans l'E9%metteur)


Quoted text here. Click to load it

Oui, avec une rE9%sistance en sE9%rie dans la LED.


Quoted text here. Click to load it

Si, parce-que le transistor est utilisE9% en commutation
(en tout ou rien) et que tu calcules une rE9%sistance
de base assez faible pour bien saturer le transistor,
de cette facon le NPN sera E9%quivalent E0% un interrupteur
ouvert ou fermE9% (on nE9%glige Vcesat)  Donc le courant
dans la LED (Id) sera parfaitement dE9%terminE9% par la
tension d'alim (Va) et la rE9%sistance de limitation (Rd).

D'ailleurs c'est le data sheet de la LED qui te donne
la tension E0% ses bornes (Vd) et le courant nE9%cE9%ssaire (Id)
connaissant la tension d'alim que tu vas utiliser, la seule
inconnue reste la rE9%sistance (Rd) en sE9%rie avec la LED :

 Rd 3D% ( Va - Vd ) / Id

Quoted text here. Click to load it

As-tu envisagE9% de piloter les LEDs par multiplexage ?
Pour N leds (avec N 3D% X*Y) il faudra X*Y transistors,
avec un multiplexage il ne faut plus que X+Y transistors.

Quoted text here. Click to load it

Tu peux alimenter le PIC sous 5 V (par exemple) tout en ayant
une tension d'alim des LEDs plus E9%levE9%e (19 V par exemple)
C'est lE0% un des avantages de piloter les LEDs par un NPN.
Et pour alimenter le PIC en 5 V E0% partir d'une alim de 19 V,
utilises un simple rE9%gulateur intE9%grE9% de type 7805.
( qui donnera du 5 V E0% partir des 19 V de ton alim de PC )
http://cjoint.com/?inm2a0tWsh


Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
Quoted text here. Click to load it


Oui, c'est ce que je voulais dire : Meme si en thE9%orie le transistor
est une source de courant, dans la pratique on ne peut l'utiliser que
comme interrupteur (en tout cas pour un transistor pas cher controlE9%
par la sortie d'un pic) et donc on se repose sur l'alimentation, qui
est un gE9%nE9%rateur de tension.

Quoted text here. Click to load it

J'y rE9%flE9%chit toujours, mais pour l'instant ce n'est pas la piste
privilE9%giE9%e parce que :
-Ca complexifie le PCB, il va falloir mettre min(x,y) ponts
-Puisque dans mon cas N3D%18, je vais passer de 18 transistors E0% 9
(4+5), mais je vais aussi perdre 1/4 de luminositE9% (peut etre un peux
moins si j'en profite pour monter un peu l'intensitE9%). Hors la
luminositE9% est deja trE8%s juste sur cette version de la lampe (j'en ai
une autre qui n'a pas ce dE9%faut, mais la fibre optique prends
plusieurs heures E0% installer, sur cette version c'est moins d'un quart
d'heures)

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oui, ca a l'air d'EA%tre la meilleur solution, il faut que j'E9%tudie ca
aussi !

Merci,
Eliott.

Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
On Aug 14, 7:08 pm, Eliott Gentil

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J'ai l'impression que tu gE9%nE9%ralises trop (?)
Dans tous les cas on a besoin de tension ET
de courant, sinon pas de puissance ni d'E9%nergie.

Un NPN alimentE9% par une source de tension peut
trE9%s bien se comporter comme une source de courant.
(cela dE9%pend de la facon dont le NPN est montE9%)

Meme en aval d'une sortie binaire d'un uC, un transistor
peut etre pilotE9% en mode linE9%aire et non en interrupteur.
(E0% nouveau cela dE9%pend du circuit autour du transistor)
Dans ton cas cas il s'agit bien d'un switch tout-ou-rien.

| As-tu envisagE9% de piloter les LEDs par multiplexage ?

Quoted text here. Click to load it

Disons que c'est rentable de strapper un peu
si cela permet d'E9%conomiser des composants.
Il est vrai que c'est d'autant plus rentable
que N est grand. Et puis le multiplexage n'est pas
toujours souhaitable, ca dE9%pend de la finalitE9% de l'appli.

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C'est sur qu'en multiplexant, la luminositE9% diminue.
Mais on peut y remE9%dier en augmentant la puissance envoyE9%e
dans les LEDs, en diminuant la rE9%sistance de base des NPNs.
Dans ce cas il faut tout faire pour E9%viter qu'une sortie du
uC ne reste E0% l'E9%tat haut en permanence (reset ou plantage)
sinon les LEDs sont en surintensitE9% et peuvent cramer.

Peut-etre aussi faudra t'il augmenter la frE9%quence
du multiplexage pour E9%viter que les LEDs scintillent.

Bon courage, et tiens-nous au courant.

Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
Le 12/08/2010 22:46, *Eliott Gentil* a écrit fort à propos :

Quoted text here. Click to load it

Cette valeur de 6V donnée dans la datasheet est la tension inverse à ne pas
dépasser pour éviter le claquage de la jonction. Dans ton cas, une tension
inverse ne sera jamais appliquée ce qui te met à l'abri du risque. (Mais
c'est parfois utile pour accélérer le blocage d'un transistor bipolaire.)

Dans le sens direct qui est celui qui t'intéresse, la jonction base-émetteur
peut être vue comme une simple diode et tu peux considérer que la tension
Vbe, voisine de 0,7 à 1 V, dépend peu du courant que tu injectes dans la
base. Pour saturer correctement ton transistor, c'est ce dernier que tu dois
imposer par application de la loi d'Ohm. Le fabricant garantit pour un Ib de
50 mA une pleine saturation pour Ic = 150 mA. On est loin de la relation Ic
= (β+1).Ib valable en régime linéaire. Pour être à peu près tranquille, on
adopte très souvent Ib = Ic/10, on vérifie que le transistor sature bien en
mesurant la tension Vce et on oublie le reste. (Du moins tant que la cadence
n'est pas trop élevée.)

Quoted text here. Click to load it

Je ne comprends pas comment tu aboutis à cette valeur de 15 mA mais
j'aboutis à la même en appliquant la règle empirique ci-dessus.

  et que le transistor dissipera alors 80mW (la spec donne 625mW
Quoted text here. Click to load it

En négligeant la dizaine de mW dans la base (15mA * 0,7 à 1V)

Quoted text here. Click to load it

Je connais mal les µC, vérifie bien qu'il puisse maintenir cette tension
pour un courant délivré de 15 mA et calcule la résistance de base en
conséquence.

  >   Dernier point : Qu'est-ce qui détermine le Ib ? Mettons que le pic
Quoted text here. Click to load it

Comme dit plus haut, la tension base-émetteur Vbe est à peu près constante.
Un transistor bipolaire se commande en courant et non en tension. Tu définis
ce courant en choisissant la valeur de la résistance de base par application
de la loi d'Ohm.

Quoted text here. Click to load it

Un pic de puissance, ça existe peut-être.

Re: Est-ce que j'ai bien choisir mes transistors ?
Eliott Gentil a ecrit
Quoted text here. Click to load it
bonjour
c'est le genre de situation ou un petit mosfet est parfaitement à
l'aise
par exemple un bs170  courant et pas cher.
voir pour illustration un exemple ici
<http://www.enide.net/webcms/index.php?page=power-pic-rgb
Rvl



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