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Dernière mise à jour : 24/04/2008
Présentation
Cet article cause des moyens simples que l'on peut mettre en oeuvre
pour piloter un relais
ou une ampoule en basse tension, quand le courant de commande
disponible est faible. Il montre comment il est possible de commander
un relais de petite ou moyenne puissance à partir d'une sortie
TTL ou CMOS.
Les schémas de base
Les schémas qui suivent sont quelques exemples de ce que l'on
peut faire pour amplifier suffisement le courant de commande afin de le
rendre exploitable avec des charges trop "gourmandes". Le premier est
un passe-partout, qui ne doit pas poser de problème particulier
dans un grand nombre de situations.
Avec un transistor classique
Le gain en courant apporté par ce montage permet de l'utiliser
partout où un courant de commande de 1 mA au moins est
disponible. La tension de commande, issue d'une sortie de circuit
intégré logique type CMOS, TTL ou PIC, est
appliquée sur l'entrée Cde.
La valeur de la tension de commande au point Cde (par rapport à
la masse et donc par rapport à l'émetteur du transistor)
peut être comprise entre 1,5V et 48V, à condition
d'adapter la valeur de la résistance R1 pour disposer d'un
courant de base qui soit en même temps suffisant pour saturer
correctement le transistor, tout en ne risquant pas de le griller. Pour
calculer la valeur de cette résistance, vous devez connaitre le
gain du transistor employé. Pas son gain exact car les
écarts d'une pièce à l'autre peuvent être
élevés. Mais connaitre au moins l'ordre de grandeur :
gain de 50, de 150, de 300 ou de 1000 par exemple. Si l'on prend
l'exemple d'un transistor ayant un gain de 100, celà signifie
que grossièrement, on peut estimer qu'il lui faut un courant de
base de 1 mA pour commander une charge (un relais ou une ampoule par
exemple) consommant 100 mA. Autrement dit, si votre relais consomme 10
mA, vous pouvez vous contenter d'un courant de commande de 100 uA (0,1
mA), toujours pour un gain de 100. Mais il est toujours mieux de
prendre une marge de sécurité et d'augmenter un peu le
courant de commande pour être sûr que le transistor sature
de façon franche. Ainsi dans le dernier exemple donné
(relais consommant 10 mA), une commande de 200 uA à 500 uA
devrait garantir un parfait fonctionnement. Pour ma part, je
n'hésite pas à utiliser un courant de 1 ou 2 mA pour
commander un relais de 20 mA, avec un transistor de type 2N2222. Si on
suit cet exemple, et pour un courant de base de 1 mA, cela donne les
valeurs de résistances suivantes pour les tensions suivantes :
- pour une tension de commande de +5 V, R = (5 - 0,6) / 0,001 = 4400
ohms
- pour une tension de commande de +9 V, R = (9 - 0,6) / 0,001 = 8400
ohms
- pour une tension de commande de +12 V, R = (12 - 0,6) / 0,001 = 11400
ohms
etc...
(la valeur 0,6 correspond à la chute de tension B-E du
transistor)
La diode D1 n'est indispensable que si vous pilotez un relais, et n'est
là que pour protéger le transistor Q1 au moment où
le courant circulant dans la bobine du relais est coupé, ce qui
provoque à ce moment une forte surtension. La tension de 12V
utilisée pour le relais est arbitraire. Vous pouvez fort bien
utiliser une tension différente, de +5 V, +15 V ou +24 V. Le
tout est que cette tension corresponde à la tension de
l'élément commandé (ici un relais).
Avec un transistor darlington
Si le courant de commande disponible est inférieur à 1
mA, il est recommandé de recourir à un montage de type
darlington (deux transistors montés en "série" et dont
les gains sont multipliés entre eux), permettant une
amplification en courant bien
supérieure (par exemple 100 * 100 = 10000). Le montage suivant
fait appel à un petit
darlington de type BC517 en boitier plastique TO92.
Si vous avez besoin de plus de puissance, vous pouvez aussi envisager
l'emploi d'un darlington de type TIP122, en boitier TO220.
Avec deux transistors classiques montés en darlington
Si les transistors darlingtons (BC517, TIP122 et autres) vous font
peur, rien
ne vous interdit d'en confectionner un avec deux transistors "normaux",
comme le suggère le schéma qui suit.
Avec des darlingtons intégrés ULN2803 / ULN2804
Les circuits ULN2803 et ULN2804 comportent dans un même boitier,
huit transistors NPN darlington. Ce type de circuit est idéal
dès l'instant où il s'agit de commander un ensemble de
plusieurs relais ou ampoules. Pour une commande en +5 V (standard TTL),
choisissez le ULN2803. Pour une commande en +3 V à +15 V
(standard CMOS), choisissez le ULN2804.
Les diodes internes, qui sont reliées entre chaque sortie et un
point commun accessible sur la broche 10 du boitier, permettent de se
passer des diodes externes de protection normalement requises quand on
pilote un relais ou autre charge inductive. Le schéma suivant
montre un exemple d'utilisation d'un tel circuit, où les huit
transistors dalington intégrés sont exploités.
Vous pouvez bien entendu utiliser ce type de circuit
intégré même pour un nombre de sorties
exploitées inférieure à huit. Mais si c'est pour
commander deux relais, préférez tout de même les
transistors, comme vu auparavant. Après tout, c'est vous qui
choisissez.
