Commande d'un transistor bipolaire en commutation
Cette page est
consacré au dimensionnement des éléments
permettant d'assurer une commutation d'un transistor bipolaire. Le
transistor a deux états :
Montage :
On
s'intéresse à la commutation d'un transistor NPN. Les
tensions Ve et Vcc doivent être positives. Les chronogrammes de
commutation sont placés sur la droite du schéma.
Lorsque
Ic ou Vce sont nuls, la puissance perdue dans le transistor est
nulle; c'est pendant les phases de transition de Ic et Vce que la
puissance est perdue dans le transistor ce qui se traduit par son
échauffement voire sa destruction. Le choix de Rb sera fait de
telle
sorte à réduire la
puissance perdue.
Lorsque le transistor est saturé (Vce~0), le courant Ic vaut
Vcc/Rc. Le courant Ib correspondant vaut Vcc/(ß.Rc); c'est le
courant minimum permettant d'assurer la commutation du transistor. Ne
connaissant pas ß
avec précision, on prendra un facteur 2 ou 3 sur le courant Ib
en choisissant Rb de telle façon que Ib soit 3.Vcc/(ß.Rc).
Cette valeur est une valeur minimale pour Rb. Que se passe t'il si on
réduit Rb. Le courant Ib augmente. Et ??
Revenons aux chronogrammes. On distingue 3 temps :
- tr temps de montée de Ic
- ts temps de stockage,
- tf temps de descente.
Quand on augmente la valeur de Rb par rapport à 3.Vcc/(ß.Rc)
les temps de montée et descente sont globalement réduits.
Par contre ts est augmenté. Ce temps correspond à la
recombinaison des porteurs dans la base. Plus le courant de base est
grand et plus la quantité de charges stockées dans la
base est grande. Il vient que lorsqu'on applique Ve = 0, les porteurs
présent dans la base continuent à faire conduire le
transistor. En réduisant Rb par rapport à la valeur 3.Vcc/(ß.Rc),
ts augmente et il risque d'en être de même pour la
puissance perdue dans le transistor. Ce n'est pas certain car quand Ib
augmente, tr et tf sont réduit.
Pour réduire simultanément tr, ts et tf, on place une
capacité C de faible valeur en parallèle de Rb. Sa valeur
est déterminée par la constante de temps Rb.C qui doit
être du même ordre de grandeur que ts.