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Interrupteur automatique 003
Dernière mise à jour : 28/08/2016Présentation
Cet interrupteur automatique permet à un système électrique ou électronique de se suicider en coupant lui-même son alimentation. Il est plus particulièrement destiné à un système basé sur microcontrôleur, mais cela n'a rien d'obligatoire.Schéma
Comme vous pouvez le constater avant même que je n'ai eu le temps de l'écrire, le système est simple.
Principe général de fonctionnement
L'idée consiste à placer sur le chemin de l'alimentation, un transistor MOSFET qui joue le rôle d'un interrupteur commandé. Au repos, le transistor Q1 est bloqué et aucune tension ne s'échappe de la sortie finale +Vout. Pourquoi est-il bloqué ? Parce qu'il s'agit d'un MOSFET "canal P" qui conduit quand la tension Vgs appliquée entre sa grille (G) et sa source (S) dépasse une certaine valeur. Or au repos et à condition que le bouton-poussoir SW1 ne soit pas pressé, cette tension Vgs est nulle (aucun courant ne circule dans R3 ni dans R4). Pour amorcer le système, il faut enfoncer SW1. A cet instant le transistor Q2 conduit et comme la valeur de R4 est bien inférieure à la valeur de R3, la tension sur la grille de Q1 descend à une valeur suffisament basse pour faire conduire le transistor (la tension Vgs devient négative puisque la Source est plus positive que la Grille). Dans ces conditions, le régulateur de tension U1 reçoit sur son entrée la tension d'alimentation principale, et délivre sur sa sortie une tension régulée de +5 V (parce qu'il s'agit d'un modèle positif +5 V, on peut remplacer U1 par un autre type de régulateur). Si on relâche le bouton-poussoir SW1 sans rien faire d'autre, tout se coupe et la tension de sortie +Vout retombe à zéro. Cela est un peu fâcheux et sans doute différent de l''effet attendu. Pourtant cela fonctionne ainsi et c'est pourquoi l'appareil alimenté à travers ce système de coupure automatique doit, dès que possible, fournir une tension de commande d'au moins 2 V sur l'entrée Cmd. Si l'appareil en question est doté d'un microcontrôleur (PIC, ARM, Arduino ou autre), vous devez réserver une broche configurée en sortie pour cet usage et qui délivre une tension dès la phase d'initialisation de l'UC amorcée. En procédant ainsi, le transistor Q2 reçoit une tension suffisante (et un courant suffisant) sur sa base, et il se met à conduire. Il force ainsi la grille du MOSFET Q1 à un potentiel "négatif" par rapport à la Source, ce qui le maintien en état de conduction. Le système est maintenant auto-alimenté, on peut relâcher SW1. Pour la coupure automatique (auto-suicide), il suffit que l'appareil alimenté par ce système arrête d'envoyer sa tension positive à l'entrée Cmd. Cela à pour conséquence de débloquer Q1, et Q2, entraîné dans sa chute, se bloque à son tour. La tension disparaît en sortie du système, coupure totale.Le courant de fuite du transistor Q1 quand il est bloqué est très faible, on peut presque l'assimiler à un interrupteur mécanique ouvert.
Peut-on remplacer le MOSFET Q1 par un transistor "normal" ?
On peut remplacer le MOSFET par un transistor bipolaire PNP, mais la chute de tension introduite dans son espace Emetteur-Collecteur est plus élevée pour un même courant débité en sortie, si on la compare à la chute de tension qu'on peut observer entre Source et Drain du MOSFET. A titre d'exemple et comme ordre de grandeur, on peut s'attendre, pour un courant de sortie de 500 mA, à une chute de tension de 0,1 V avec le MOSFET et à une chute de tension de 0,5 V à 2 V pour un PNP standard. La possibilité de remplacement de Q1 par un transistor bipolaire dépend donc :- de la tension Vce du transistor bipolaire choisi pour le courant maximal demandé en sortie +Vout;
- du type de régulateur (U1) employé : un régulateur à faible tension de déchet (LDO) permet une plus grande perte en amont;
- de la réserve de tension d'entrée Vin.
Dans tous les cas il va de soi qu'il faut limiter les pertes par effet joule et donc limiter les chutes de tension. On n'appliquera pas en entrée une tension de +30 V pour une tension de sortie de +3,3 V, si le courant demandé est de 500 mA !
Circuit imprimé
Circuit imprimé non réalisé.Historique
28/08/2016- Première mise à disposition.