Electronique de puissance exercice corrige

              circuit Electronique




un circuit Electronique comportant  d'alimentation électrique,une ou plusieurs entrées et une ou plusieurs sorties,et des composants 

 passifs :

résistances

condensateurs








bobines




actifs 

diode



transistor









triac

circuit intégré

microprocesseur

Un circuit électronique peut paraître complexe alors qu'il est souvent constitué de circuits électroniques indépendants, eux-mêmes constitués de modules, parfois . Ces modules sont constitués de modules élémentaires : 

Un circuit électronique comportant 

• l’alimentation 

• les filtre   :         coupe-bande passe-bande  passe-haut   passe-bas

• la puissance   

• l’amplification   :l’amplificateur opérationnel. condensateurs . diodes.transistor

• circuits logiques: convertisseur analogique-numérique. convertisseur numérique-analogique

• le traitement du signal.

le rôle de composant Electronique

résistance :limitation du courant ou conversion courant-tension selon l'usage

condensateur: accumulation de courant

diode: passage du courant dans un seul sens

transistor: son précurseur,  amplification/commutation

le transformateur: amplification abaissement de la tension

• bobine:self ou inductance filtrage de parasites, résistance à toute variation du courant

l'amplificateur opérationnel composant actif permettant de réaliser les principales opérations mathématiques : addition, soustraction, multiplication, division, intégration, dérivation sur des signaux analogiques

Transistor exercice




Exercice 1


le montage suivant :

b = 100    
 U_j = 0.7V             
 I_2max = 100 mA

Déterminez R₁ et R₂ pour que le montage fournisse une tension de sortie V₂ stabilisée à 6V.

solution

R1 .R2       en parallèle

  R2/R1+R2    =   0.56      /  R1/R2 =0.79

V_CC - U_j = V₂

Le courant dans les 2 résistances du pont diviseur de tension doit être supérieur à 10 fois le courant de base maximum du transistor.


I_Bmax = I_2max/ß = 1mA

R₁ + R₂ < V_CC/(10.I_Bmax) R₁ + R₂< 1.2KW

R₂ = 570W            R₁ = 450W

Exercice 2

Sachant que U_BE = U_j, calculer les courants I_B et I_C, ainsi que les tensions U_B et U_C

U = 3.4 V                                R₂ =2.7 kW                ß = 200                V_cc = 10 V
 U_j = 0.7 V                      
 R₁ = 4.7 kW

solution


 U_R2 la différence de potentiel aux bornes de R₂

-U + U_R2 + U_j = 0 U_R2 = U - Uj = 2,7 V

I_B=UR2/R2  =1mA

I_C= ß. I_BI_E = (ß+1) I_{B    =}   I_C

I_C= 200 mA                 


U_BC = 0,7V 
U_C =U_CE= 0V

Exercice 3

 V_cc = 3 V et I_B = 12 µA 
 I_C = 2 mA et V_BE = 0.675 V


Dans quel mode de fonctionnement se trouvait le transistor ?
Déterminer les paramètres I_S et ß de ce transistor.

Quel courant de base faudrait-il imposer pour avoir un courant de collecteur de 10 mA ? Quelle serait alors la tension base-émetteur ? Dans ces conditions quelle est la variation relative du courant de collecteur si la source de courant de base varie de ±2% ?

solution

V_cc = V_CE = 3 V et V_BE » U_j = 0.7 V

V_CB = V_CE - V_BE =    2.3 V > 0 mode normal

  

I_C= ß·I_B                      ß =    Ic/Ib = 167

Ic=Is.exVBE/UT              Is=Ic.ex(-VBE/UT)      Is=10.6fA

Ic=10mA        donc   IB=IC/ ß =60   µA

VBE=Ut.ln Ic/Is=0.717 V

I_C = ß·I_B, si I_B varie de ±2%, I_C varie de ±2%

Exercice 4

ß =     100     VBE =0.7     VCsat =0V

1/ RB=10K colculer le courant IB et IC et VCE

2/ calculer le courant de base IBmin et la résistance RB 

pour le changement NPN par PNP 

3/ quelle la tension VBE entre base et émetteur

4/ rependre la question 1

5/rependre la question 1

solution

1/  E= RB IB +VBE                   IB=(E-VBE)/RB = (12V-0.7V)/10K=1.13mA

IC=IB=100.1,3mA=113mA

E=VCE+RCIC                          VCE=E-RCIC=12-100.113mA=0.7V

2/ICsat =E/RC               (VCEsat=0V)   ICsat =12/100=120mA

ICsat=BIBmin            IBmin=ICsat/B =1.2mA

E= RB IBmin+VBE    RB =  (E-VBE)/IBmin = (12-0,7)/1,2mA=9,4K

3/VBE=  -0,7V

4/   IB=(E-VBE)/RB = (-12V+0.7V)/10K=   - 1.13mA

IC=IB=100.1,3mA=  - 113mA

  VCE=E-RCIC=12-100.113mA=  - 0.7V

5/ ICsat = E/RC           (VCEsat=0V)    ICsat =12/100=   - 120mA

ICsat=BIBmin            IBmin=ICsat/B =  - 1.2mA

E= RB IBmin+VBE   RB =  (E-VBE)/IBmin = (-12+0,7)/1,2mA=9,4K

Exercice 5

                                              

VBE =0.7   VZ=5,6V  VBE =0,6V   RE=1K   VCE sat = 0,1V     B=100

1/ calculer  IE qui circule dans la résistance RE 

2/ comment appelle ce montage 

3/ Établir l'expression du courant de ICsat

4/ donner l'expression de Rc

5/ donner la valeur de

 RC maximale et en déduire  la limitation  de fonctionnement de ce

montage

6/ Que se passe t i  il   si  RC>RCmax        exemple :RC=3k

  

pour fonctinnement normal du montage  RC>RCmax

7/calculer IB

8/caculer RB  .Iz=20mA

9/si  RC=0  calculer la puissance dissipée par le transistors  

solution

1/ VZ =VBE+IERE    IE=(VZ -VBE)/RE =(5,6-0,6V)/1000=5mA

2/ ce montage est un générateur de courant  parce que  IE est constant 

3/E=VCE+IC(RC+RE)  IC=(E-VCE)/(RC+RE)  qui  ICsat =(E-VCE)/(RC+RE)

4/VCR=IC(RC+RE)  RC=(E-VCE)/IC-RE

5/pur RC =Rmax  on a IC=ICsat IE=5mA et VCE=VCEsat

RCmax =(E-VCEsat)/IC-RE     RCmax= (15-0,1V)/(5mA-1k)=1,98K

6/   RC>RCmax   le transistors  est sature  ICsat=(E-VCEsat )/(RC+RE) <5mA

Donc la régulation du courant ne fonctionne plus .le montage ne fonctionne plus comme 

générateur de courant

Exemple RC=3k  

VCE=E-IC(RC+RE) / IC = (E-VCEsat)/(RC+RE)/4K=3,72mA<5mA

donc ICsat =3,72mA <5mA et VZ= VBE+IERE =0,6+3,72mA.1K=4,32V<5,6V

la diode Zener est bloquée   et IE n'est plus constant et dépend de RC

7/IE=IB  IB=5mA/100= 50 uA 

8/ E=VZ+(IB+IZ)RB       RB=(E-VZ)/(IB+IZ)=9,4V/(20mA+0,05)=470

9/P=VCE.IC pour RC=0  VCE =VC-VE   VC=E+15V   et VE =VZ-VBE=5V

P=(15V-5V).5mA =50mW