Analyse d’un circuit avec diodes et transistors
Comprendre l’Analyse d’un circuit avec diodes et transistors
Vous êtes chargé de concevoir un circuit de commutation simple pour une application qui contrôle un éclairage LED à partir d’une batterie de 9V.
Le circuit utilise un transistor NPN pour activer l’éclairage LED et une diode pour protéger le circuit contre les tensions inverses.
Données fournies:
- Batterie: 9V
- Transistor NPN (2N2222)
- Tension Base-Émetteur (V_BE) : 0.7V
- Gain en courant (β) : 100
- LED:
- Chute de tension à travers la LED (V_LED) : 2V
- Courant nominal de la LED (I_LED) : 20 mA
- Résistance de base (R_B) : à déterminer
- Résistance de la LED (R_L) : à déterminer
- Diode (1N4007)
- Tension de seuil : 0.7V
Questions:
- Calculer la résistance de base (R_B) nécessaire pour assurer le bon fonctionnement du transistor, de sorte que celui-ci soit en saturation lorsque la LED est allumée.
- Calculer la résistance de la LED (R_L) pour limiter le courant à travers la LED à son courant nominal.
- Analyser les potentiels risques de non fonctionnement du circuit en cas de panne d’un des composants et proposer des améliorations.
Correction : Analyse d’un circuit avec diodes et transistors
1. Calcul de la résistance de base \( R_B \)
Étape 1: Déterminer le courant de base \( I_B \)
\[ I_B = \frac{I_{\text{LED}}}{\beta} \] \[ I_B = \frac{20 \, \text{mA}}{100} \] \[ I_B = 0.2 \, \text{mA} \]
Étape 2: Calculer la tension à travers \( R_B \)
\[ V_{RB} = V_{\text{batterie}} – V_{BE} \] \[ V_{RB} = 9 \, \text{V} – 0.7 \, \text{V} \] \[ V_{RB} = 8.3 \, \text{V} \]
Étape 3: Calculer \( R_B \)
\[ R_B = \frac{V_{RB}}{I_B} \] \[ R_B = \frac{8.3 \, \text{V}}{0.2 \, \text{mA}} \] \[ R_B = 41500 \, \Omega \]
Arrondi à la valeur standard la plus proche,
\[ R_B = 42000 \, \Omega \text{ ou } 42 \, \text{k}\Omega \]
2. Calcul de la résistance de la LED \( R_L \)
Étape 1: Calculer la chute de tension à travers \( R_L \)
\[ V_{RL} = V_{\text{batterie}} – V_{\text{LED}} – V_{CEsat} \]
\( V_{CEsat} \) est estimé à 0.2V en saturation.
\[ V_{RL} = 9 \, \text{V} – 2 \, \text{V} – 0.2 \, \text{V} \] \[ V_{RL} = 6.8 \, \text{V} \]
Étape 2: Calculer \( R_L \)
\[ R_L = \frac{V_{RL}}{I_{\text{LED}}} \] \[ R_L = \frac{6.8 \, \text{V}}{20 \, \text{mA}} \] \[ R_L = 340 \, \Omega \]
Arrondi à la valeur standard la plus proche, \( R_L = 330 \, \Omega \)
Conclusion
- Résistance de base \( R_B \): \( 42 \, \text{k}\Omega \)
- Résistance de la LED \( R_L \): \( 330 \, \Omega \)
Ces valeurs permettront au transistor d’être en saturation lorsque la LED est allumée, garantissant que le courant à travers la LED ne dépasse pas son courant nominal de \( 20 \, \text{mA} \), tout en protégeant le circuit contre les tensions inverses grâce à la diode.
3. Analyse des risques et améliorations
- Risque:
Si la diode ou le transistor tombe en panne, il pourrait y avoir un risque de surtension ou de non-fonctionnement du circuit.
- Amélioration:
Incorporer une diode supplémentaire en parallèle avec la LED pour offrir une protection redondante contre les surtensions, en particulier dans des conditions de panne de la diode principale.
Analyse d’un circuit avec diodes et transistors
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