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

Bonjour,

Mon domaine est plus la programmation que l'=E9lectronique. Histoire de ne pas faire trop original, j'ai d=E9cid=E9 de faire une lampe =E0 led qui change de couleur. Il y aura 6x3x6 leds :

-Six couleurs diff=E9rentes

-Chaque couleur est form=E9es par 3 lignes de couleur diff=E9rente

-Chaque ligne est form=E9e 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 r=E9sistances pour n'avoir que 2V au maximum sur les pin mises =E0 Low, la dissipation par le =B5C serait de 0,9W. On arrive tr=E8s proche de la limite du CI.

Pour essayer d'avoir un peu plus de marge il semble que des transistor soient une bonne id=E9e. Au passage, =E7a pourrait =EAtre une occasion pour monter les leds en parall=E8le =E0 l'int=E9rieur 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 qu=EAte 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 arr=EAter compl=E8tement le courant (pour pouvoir =E9teindre certaines lignes), qui r=E9agisse vite (les leds doivent s'allumer au 30 fois par seconde, et avoir 8 niveaux, donc

500Hz parait une bonne cible).

Au d=E9part j'=E9tais 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 tromp=E9 :) :

-Collector-Emitter Voltage a 40V max, en s=E9rie il me faudrait 25V et en parall=E8le 3.5, ca a l'air bon

-Collector-Base Voltage a 60V : de toute fa=E7on la sortie du =B5C ne sera pas sup=E9rieure au + de l'alim

-Emitter-Base Voltage =E0 6V : le pic est aliment=E9 en 4 ou 5V

-Collector Current - Continuous =E0 600mA max : 6x25 ca fait 150mA, j'ai de la marge

-Collector Cutoff Current =E0 0.1=B5A : ca veut bien dire que la led sera bien =E9teinte (courrant mini dans la led ?)

-Vce(sat) pour Ic =3D 150mA et Ib =3D 50mA =3D 0.4V : ca veut dire que le = =B5C narrivera a fournir 15mA sans probleme pour que les leds re=E7oivent

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 =B5C (au moins 3V en sortie)

-Delay a 15ns : sans importance

-Rise time et Fall time a peu pret =E9gaux (10ns d'=E9cart, n=E9gligeable)

-Storage time a 250ns : Avec au minimum 1/8 de 1/30s, on est a plusieurs millions de nanoseconde, on peut en n=E9gliger 250.

-3=80 les 50 sur ebay (de quoi faire deux lampes).

Sinon, je me suis aussi pos=E9 la question de mettre trois ULN2001A :

6=80 les 10 (de quoi faire une troisi=E8me lampe), avec un courant de base plus faible (250=B5A), probablement un montage plus joli aussi. Ca fonctionne aussi ou j'ai rat=E9 quelque chose ?

Dernier point : Qu'est-ce qui d=E9termine le Ib ? Mettons que le pic soit aliment=E9 en 3.5V, et que l'=E9metteur soit =E0 la masse, le transistor un NPN, la led entre le + et le collecteur. Il me faudrait connaitre la tension =E9metteur - base pour chosir la r=E9sistance =E0 mettre entre le pic et la base pour avoir un courrant connu ? Ou ca se fait autrement ? Je n'ai pas trouv=E9 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 =EAtre limit=E9 par le pic, a

25mA ? 18x28mA ca va faire beaucoup pour le pic quand meme.

Merci d'avance, Eliott.

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Eliott Gentil
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On Aug 12, 9:46 pm, Eliott Gentil

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

Le courant de base ( Ib ) est le courant de collecteur ( Ic ) divis=C3=A9 par le gain statique en courant ( =CE=B2 ) du transistor. Le gain et la tension base/=C3=A9metteur sont sp=C3=A9cifi=C3=A9s dans la data sheet du composant. ( ils d=C3=A9pendent d'autres param=C3=A8tres =C3=A0 v=C3=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 r=C3=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 r=C3=A9sistance pour augmenter le courant de base et sur-saturer le NPN.

Note qu'une LED mont=C3=A9e dans le collecteur du NPN devra avoir une r=C3=A9sistance en s=C3=A9rie. Si tu montes plusieurs LED en parall=C3=A8le, chaque LED devra avoir sa propre r=C3=A9sistance s=C3=A9rie. Et si tu montes plusieurs LED en s=C3=A9rie dans un seul collecteur, la somme des tensions des LEDs devra rester inf=C3=A9rieure =C3=A0 la tension d'alimentation du circuit.

HTH

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Jean-Christophe

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)

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.

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).

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.

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 :

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.

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.

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vic

Merci =E0 vous deux. Finalement m=EAme en ayant pas mal cherch=E9, les r=E9ponses =E9taient toutes dans la datasheet, mais c'est plus =E9vident avec un peu d'aide :)

tance en s=E9rie.

Ce serait diff=E9rent avec un PNP ou en mettant la led sur l'=E9metteur 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 contr=F4ler pr=E9cis=E9ment le courant en sortie ?

n 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 lumi=E8re diffus=E9e uniquement par des petits points pour faire une veilleuse, plus une ligne de leds plac=E9e derri=E8re l'arc en ciel et qui =E9clairera vers le mur / plafond pour faire une petite lampe)

limite de ce que permet la tension d'alimentation, les pertes dans les r=E9sistances sont moindres dans ce cas.

En fait ma question =E9tait surtout de savoir les possibilit=E9s que j'avais. Mais le plus d=E9terminant sera de toute fa=E7on le choix de l'alimentation : Les petits adaptateurs secteur 5V USB se trouvent facilement =E0 la d=E9charge, 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 r=E9partition 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 s=E9rie). L'avantage, c'est que l'alim ne couterait alors rien et que le PIC serait directement aliment=E9 en 5V.

Sinon, l'autre option, c'est le chargeur d'ordinateur portable, 19V

3.5A : l=E0 il faut r=E9fl=E9chir =E0 l'alimentation du pic,mais =E0 5 led = par ligne il n'y aura presque pas de perte dans les r=E9sistances

imitatrice de courant en s=E9rie avec les LEDs.

a tiens, c'=E9tait 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 d=E9terminer ma r=E9sistance de base avec la tension base-=E9metteur et non base-=E9metteur + led ?

ien

Et en plus il est 50 centimes moins cher (pour 10 pieces), merci pour l'information. Ca m'am=E8ne une autre question : Comment on cherche la bonne r=E9f=E9rence ? L=E0 j'ai pris des schema qui ressemblent =E0 ce que = je veux faire, j'ai regard=E9 ce qu'ils utilisent, et j'ai v=E9rifiait que ca collait =E0 mon application (d'o=F9 toutes mes questions), mais dans le cas g=E9n=E9ral ? On utilise toujours les m=EAmes qui sont connus ? Il y a des tables disponibles ? (le prochain bricolage c'est un contr=F4leur de moteur brushless, cette fois j'aimerai essayer de trouver par moi m=EAme une bonne r=E9f=E9rence)

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'ach=E8te le truc le moins cher sur ebay dont la marque n'est meme pas sp=E9cifi=E9e (

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), je peux compter en tirer 7x110mA aussi ou c'est pas gagn=E9 ? Il y a d'autres param=E8tres qui peuvent =EAtre moins bons ? (Pour mon application il y a de toute fa=E7on beaucoup de marge, mais c'est juste pour savoir)

Merci, Eliott.

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Eliott Gentil

Le 12/08/2010 22:46, *Eliott Gentil* a écrit fort à propos :

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 = (?+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.)

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

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

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.

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.

Un pic de puissance, ça existe peut-être.

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geo cherchetout

Eliott Gentil a ecrit

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

Rvl

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rvlegran

On Aug 13, 7:19 am, Eliott Gentil

| une LED mont=E9e dans le collecteur du NPN | devra avoir une r=E9sistance en s=E9rie.

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. ( except=E9 qu'un NPN monte plus haut en fr=E9quence qu'un PNP, mais l=E0 ce n'est pas un probl=E8me )

Non, parce-que la tension d'=E9metteur est =E9gale =E0 la tension de base (moins le Vbe du NPN) Donc on retrouverait aux bornes de la LED (=E0 peu pr=E8s) la meme tension qu'=E0 la base du NPN. Et contrairement =E0 l'=E9metteur, le collecteur se comporte comme un g=E9n=E9rateur de courant : c'est bien ce qu'on veut.

L'int=E9ret d'ajouter un transistor en sortie d'un uC est double :

1) Cela permet de limiter la puissance fournie par le uC, cette puissance =E9tant fournie par le NPN. 2) Cela permet d'utiliser pour les LEDs une tension plus =E9lev=E9e que celle qui est d=E9livr=E9e par le uC (ce qui n'est pas le cas avec la LED dans l'=E9metteur)

Oui, avec une r=E9sistance en s=E9rie dans la LED.

Si, parce-que le transistor est utilis=E9 en commutation (en tout ou rien) et que tu calcules une r=E9sistance de base assez faible pour bien saturer le transistor, de cette facon le NPN sera =E9quivalent =E0 un interrupteur ouvert ou ferm=E9 (on n=E9glige Vcesat) Donc le courant dans la LED (Id) sera parfaitement d=E9termin=E9 par la tension d'alim (Va) et la r=E9sistance 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 n=E9c=E9ssaire (Id) connaissant la tension d'alim que tu vas utiliser, la seule inconnue reste la r=E9sistance (Rd) en s=E9rie avec la LED :

Rd =3D ( Va - Vd ) / Id

As-tu envisag=E9 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.

Tu peux alimenter le PIC sous 5 V (par exemple) tout en ayant une tension d'alim des LEDs plus =E9lev=E9e (19 V par exemple) C'est l=E0 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 r=E9gulateur int=E9gr=E9 de type 7805. ( qui donnera du 5 V =E0 partir des 19 V de ton alim de PC )

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Jean-Christophe

Oui, c'est ce que je voulais dire : Meme si en th=E9orie 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 control=E9 par la sortie d'un pic) et donc on se repose sur l'alimentation, qui est un g=E9n=E9rateur de tension.

J'y r=E9fl=E9chit toujours, mais pour l'instant ce n'est pas la piste privil=E9gi=E9e parce que :

-Ca complexifie le PCB, il va falloir mettre min(x,y) ponts

-Puisque dans mon cas N=3D18, je vais passer de 18 transistors =E0 9 (4+5), mais je vais aussi perdre 1/4 de luminosit=E9 (peut etre un peux moins si j'en profite pour monter un peu l'intensit=E9). Hors la luminosit=E9 est deja tr=E8s juste sur cette version de la lampe (j'en ai une autre qui n'a pas ce d=E9faut, mais la fibre optique prends plusieurs heures =E0 installer, sur cette version c'est moins d'un quart d'heures)

oui, ca a l'air d'=EAtre la meilleur solution, il faut que j'=E9tudie ca aussi !

Merci, Eliott.

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Eliott Gentil

On Aug 14, 7:08 pm, Eliott Gentil

J'ai l'impression que tu g=E9n=E9ralises trop (?) Dans tous les cas on a besoin de tension ET de courant, sinon pas de puissance ni d'=E9nergie.

Un NPN aliment=E9 par une source de tension peut tr=E9s bien se comporter comme une source de courant. (cela d=E9pend de la facon dont le NPN est mont=E9)

Meme en aval d'une sortie binaire d'un uC, un transistor peut etre pilot=E9 en mode lin=E9aire et non en interrupteur. (=E0 nouveau cela d=E9pend du circuit autour du transistor) Dans ton cas cas il s'agit bien d'un switch tout-ou-rien.

| As-tu envisag=E9 de piloter les LEDs par multiplexage ?

Disons que c'est rentable de strapper un peu si cela permet d'=E9conomiser 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 d=E9pend de la finalit=E9 de l'appli.

C'est sur qu'en multiplexant, la luminosit=E9 diminue. Mais on peut y rem=E9dier en augmentant la puissance envoy=E9e dans les LEDs, en diminuant la r=E9sistance de base des NPNs. Dans ce cas il faut tout faire pour =E9viter qu'une sortie du uC ne reste =E0 l'=E9tat haut en permanence (reset ou plantage) sinon les LEDs sont en surintensit=E9 et peuvent cramer.

Peut-etre aussi faudra t'il augmenter la fr=E9quence du multiplexage pour =E9viter que les LEDs scintillent.

Bon courage, et tiens-nous au courant.

Reply to
Jean-Christophe

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