amélioration de régulateur de courant à transistor
whygee
je me retrouve devant un problème depuis un bout de temps
et je n'arrive pas à trouver de solution.
Je suis tombé sur un montage limiteur de courant
simple et assez efficace, basé sur les caractéristiques
d'un transistor NPN :
- émetteur à 0V
- base connecté aux bornes d'une résistance de mesure de courant,
elle-même connectée à la masse à l'autre borne
- collecteur connecté à la grille d'un MOSFET N
qui agit comme résistance variable.
- la grille du MOSFET est aussi connectée au +
par une résistance de rappel (on va dire 1 ou 10K ohms)
- La charge dont il faut réguler le courant est
située entre le + et le drain du MOSFET.
Ce montage fonctionne très bien par rapport à sa simplicité.
Tant que le MOSFET peut encaisser la dissipation de l'énergie,
pas de souci, c'est à peu près stable (genre, variation de
courant négligeable).
Le truc c'est que le NPN devient passant lorsque son Vbe
dépasse environ 0,62V (selon le modèle). arrivé juste à ce
point, il devient suffisamment passant pour faire baisser
la tension de la grille du MOSFET, qui réduit alors le courant.
La stabilité est atteinte lorsque la résistance de rappel
reste assez faible, car la capa de grille du MOSFET
peut jouer de mauvais tours.
Pour régler le courant, c'est simple : R=U/I=0,6/courant souhaité,
soit 6 ohms pour 100mA par exemple.
Cependant il y a un vrai souci : le NPN a un coefficient de
température négatif, ainsi lorsque le montage chauffe,
la tension de seuil baisse, ce qui fait indirectement
augmenter le courant du régulateur, et risque l'emballement
thermique. Ce qui est assez critique pour mes applications.
Je cherche :
* à renverser le coefficient de température,
c'est à dire que le courant doit baisser lorsque la
température augment.
* à faire varier le courant (plus précisément, à le réduire
jusqu'à 0) avec un potar simple, genre 10K à 100K.
Régler la résistance de Vbe pose des problèmes puisque
les potars de 0 à 10 ohms, c'est pas courant et la dissipation
et le prix me font des soucis.
Quelqu'un a déjà gambergé sur ce type de régulateur discret ?
(plus intéressant que le LM317 qui lui bouffe environ 3V au minimum,
alors que là c'est 0,7V donc rendement meilleur)
yg
--
http://ygdes.com / http://yasep.org
Almen
Un autre montage similaire peut être effectué avec un Mosfet et un PNP :
-------------- R3 ----------- ----------------
+ I I I S I I Drain I
I \>I____I ------- I
R1 / I I Grille I
I I PNP I I
I I I Charge
I ---I------------------I I
I I
R2 I
- I I
------------------------------------------------
L'émetteur du PNP est au + de la tension d'entrée. La base du PNP entre
la résistance de mesure du courant R3 et la source du Mosfet.
Le collecteur du PNP est relié à :
- un pont diviseur sur la tension d'entrée,
- la grille du Mosfet.
Lorsque la tension atteint 0.6V environ le PNP conduit jusqu'à
saturation et diminue la tension Vgs du Mosfet d'autant plus qu'en
conduisant il fait remonter la tension aux bornes de R2.
Le coefficient de température de Vbe du PNP (environ -2mV/°C) joue dans
le bon sens car si le Vbe diminue, le PNP conduit davantage pour une
même intensité.
Pour régler le courant de charge pourquoi pas un potentiomètre en
parallèle avec R3 et dont le point curseur est sur la base du PNP ?
jj
> Bonjour,
>
> je me retrouve devant un probl�me depuis un bout de temps
> et je n'arrive pas � trouver de solution.
>
> Je suis tomb� sur un montage limiteur de courant
> simple et assez efficace, bas� sur les caract�ristiques
> d'un transistor NPN :
> - �metteur � 0V
> - base connect� aux bornes d'une r�sistance de mesure de courant,
> elle-m�me connect�e � la masse � l'autre borne
> - collecteur connect� � la grille d'un MOSFET N
> qui agit comme r�sistance variable.
> - la grille du MOSFET est aussi connect�e au +
> par une r�sistance de rappel (on va dire 1 ou 10K ohms)
> - La charge dont il faut r�guler le courant est
> situ�e entre le + et le drain du MOSFET.
>
> Ce montage fonctionne tr�s bien par rapport � sa simplicit�.
> Tant que le MOSFET peut encaisser la dissipation de l'�nergie,
> pas de souci, c'est � peu pr�s stable (genre, variation de
> courant n�gligeable).
>
> Le truc c'est que le NPN devient passant lorsque son Vbe
> point, il devient suffisamment passant pour faire baisser
> La stabilit� est atteinte lorsque la r�sistance de rappel
> reste assez faible, car la capa de grille du MOSFET
> peut jouer de mauvais tours.
>
> soit 6 ohms pour 100mA par exemple.
>
> Cependant il y a un vrai souci : le NPN a un coefficient de
> la tension de seuil baisse, ce qui fait indirectement
> thermique. Ce qui est assez critique pour mes applications.
>
> Je cherche :
> c'est � dire que le courant doit baisser lorsque la
> temp�rature augment.
> * � faire varier le courant (plus pr�cis�ment, � le r�duire
> jusqu'� 0) avec un potar simple, genre 10K � 100K.
> R�gler la r�sistance de Vbe pose des probl�mes puisque
> les potars de 0 � 10 ohms, c'est pas courant et la dissipation
> et le prix me font des soucis.
>
> (plus int�ressant que le LM317 qui lui bouffe environ 3V au minimum,
> alors que l� c'est 0,7V donc rendement meilleur)
>
> yg
Bonjour,
je ne comprend pas bien: le coef de temp�rature de la jonction BE est
n�gatif, ainsi lorsque le montage chauffe, le courant va diminuer, non?
de toutes fa�ons, si la transistor dissipe suffisamment, je ne vois pas
ou est le risque d'emballement thermique?
JJ
whygee
> whygee a écrit :
<snip>
>> Quelqu'un a déjà gambergé sur ce type de régulateur discret ?
>> alors que là c'est 0,7V donc rendement meilleur)
>>
>> yg
>
> Bonjour,
>
> je ne comprend pas bien: le coef de température de la jonction BE est
> négatif, ainsi lorsque le montage chauffe, le courant va diminuer, non?
tabernacle, je suis complétement perdu maintenant...
le meilleur moyen serait simplement de tester.
> de toutes façons, si la transistor dissipe suffisamment, je ne vois pas
> ou est le risque d'emballement thermique?
Le NPN ne dissipe quasiment rien, mais s'il se trouve à coté
du MOSFET, il sera donc affecté par sa température (par conduction).
cordialement,
> JJ
jj
> jj wrote:
>> whygee a �crit :
> <snip>
>>> Quelqu'un a d�j� gamberg� sur ce type de r�gulateur discret ?
>>> alors que l� c'est 0,7V donc rendement meilleur)
>>>
>>> yg
>>
>> Bonjour,
>>
>> je ne comprend pas bien: le coef de temp�rature de la jonction BE est
>> n�gatif, ainsi lorsque le montage chauffe, le courant va diminuer, non?
>
> tabernacle, je suis compl�tement perdu maintenant...
> le meilleur moyen serait simplement de tester.
>
> du MOSFET, il sera donc affect� par sa temp�rature (par conduction).
>
oui, c'est ce � quoi je pensais. je voulais parler de la dissipation
thermique du mosfet.
pour m�moire, l'utilisation d'une jonction pour r�guler la polarisation
des amplis an classe B a �t� le standard pendant des ann�es, jusqu'a ce
qu'arrivent les CI tout faits (qui utilisent la m�me technologie).
JJ
> cordialement,
>
>> JJ
> yg
>
whygee
> pour mémoire, l'utilisation d'une jonction pour réguler la polarisation
> des amplis an classe B a été le standard pendant des années, jusqu'a ce
> qu'arrivent les CI tout faits (qui utilisent la même technologie).
chouette, je vais pouvoir m'endormir moins ignare cette nuit :-)
peut-être a-t-on développé des techniques pour contrôler le point de régulation ?
whygee
> Un autre montage similaire peut être effectué avec un Mosfet et un PNP :
>
> -------------- R3 ----------- ----------------
> + I I I S I I Drain I
> I \>I____I ------- I
> R1 / I I Grille I
> I I PNP I I
> I I I Charge
> I ---I------------------I I
> I I
> R2 I
> - I I
> ------------------------------------------------
ma description concerne un NPN en low-side au lieu de PNP en high-side,
à part ça la différence notable c'est que je mets pas de pont R1 R2 car
la dépendance à la tension deviendrait trop forte.
d'ailleurs je pense qu'il n'y en a même pas besoin.
Dans certains cas, je dois gérer des drops de tensions dans le MOSFET qui dépassent
ce que peut supporter un LM317, et pouvoir revenir à un drop quasi-nul
instantanément, avec une variation du courant d'environ 10% max (à la truelle).
> L'émetteur du PNP est au + de la tension d'entrée. La base du PNP entre
> la résistance de mesure du courant R3 et la source du Mosfet.
> Le collecteur du PNP est relié à :
> - un pont diviseur sur la tension d'entrée,
> - la grille du Mosfet.
> Lorsque la tension atteint 0.6V environ le PNP conduit jusqu'à
> saturation et diminue la tension Vgs du Mosfet d'autant plus qu'en
> conduisant il fait remonter la tension aux bornes de R2.
oui, c'est quasiment le miroir de mon montage, sauf que je ne mets pas R1.
> Le coefficient de température de Vbe du PNP (environ -2mV/°C) joue dans
> le bon sens car si le Vbe diminue, le PNP conduit davantage pour une
> même intensité.
effectivement j'avais évalué cela dans le mauvais sens. Mais j'aimerais bien aussi
augmenter ce coef, avec une PTC ou NTC par exemple, mais je sais pas comment.
chaque fois que j'essaie de modifier ce montage, je perds une ou des propriétés
intéressantes...
> Pour régler le courant de charge pourquoi pas un potentiomètre en
> parallèle avec R3 et dont le point curseur est sur la base du PNP ?
d'abord, parce que la puissance dissipée peut devenir supérieure à ce qu'autorise le potar.
ensuite parce que ça demande des potars de faible valeur, moins faciles à trouver.
et puis parce que le potar va diminuer la valeur (entre 0 et 10 ohms par exemple),
donc augmenter le courant, alors que je veux le diminuer (entre la consigne max et 0A).
bon d'accord, je pourrais mettre en série la résistance de consigne et un potar 10K (log).
Cependant aux résistances faibles, donc courants presque forts, je ne suis pas sûr de la tenue
du potar sur le long terme.
En fait, mettre un potar sur un chemin principal de courant, j'essaie d'éviter.
surtout quand il faut passer entre 50mA et 1A (large fourchette de fonctionnement et d'application)
cordialement,