diode à jonction diode à jonction –rappels montages de bases –redressement –détection...
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Diode à jonction
Diode à jonction – Rappels
Montages de bases– Redressement– Détection d’enveloppe– Restauration de la valeur continue
Rappels diode à jonction
Équations et courbes ID=f(VD)Symbole électroniqueModèles
– Modèle diode idéale– Modèle diode simplifiée– Polarisation
Symbole
Symbole de la diode
A K
A=> ANODE
K=> CATHODE
Vd
Rappels
Courbes
ID=F(VD)Vseuil 0,6V
Vbreak 40V
VD
ID
Vseuil
Vbreak
1e KT
qVD
IsatID
Rappels
Polarisation
Polarisation directe: si VD >Vseuil =>
Si VD< Vseuil =>ID=0
Polarisation inverse:VD<0 => ID=0Si VD > Vz alors claquage de la jonction
Vd
ID
11 ee VT
VDKT
qVD
IsatIsatID
Rappels
Modèle Diode idéal
Si VD >= 0 passante ,résistance nulle
Si VD < 0 bloquée, résistance infinie
VDVD
ID
Rappels
Modèle diode simplifiée
Si VD <Vseuil => ID =0Sinon ID=(VD-Vseuil)/RD
Vseuil
ID
VD
RD1
Vseuil
Rappels
Polarisation de la diode(1)
Point de fonctionnement:– Intersection de la droite de charge et la
caractéristique de la diode simplifiée
Vseuil Vseuil
ID
VD
RD1
ID0
VD0
VD0
Rappels
ID0
Polarisation de la diode(2)
Droite de charge:Caractéristique diode:
On a alors:ID
VD0
VseuilVD
RD1
ID0
E
RDE
RVDEID
RDVseuilVDID
RRDVseuilEIDO
RDIOVseuilVDO
Rappels
Montages de bases
Redressement simple alternanceRedressement doubles alternances
– A deux diodes
– A quatre diodes
Détection d’enveloppeÉcrêtage et protectionGénérateur d’impulsionsRestaurateur de niveau
Redressement simple alternance
Montage à une diode et graphe temporel
Montages de base
dttVmT
Umoyen
T
2
0
sin1 VmUmoyen
Redressement double alternances
Montage à 2 diodes et graphe temporel
VmUmoyen 2dttVm
TUmoyen
T
2
0
sin2
Montages de base
Vseuil
Redressement double alternances
Montage pont de Gretz:– Avantage transformateur sans point milieu– Désavantage: perte de 2xVseuil– 4 diodes au lieu de 2
2xVseuil
Montages de base
Détection d’enveloppe
Redressement et filtrage– V2>Vs => diode passante, C se charge VsV2
– V2<Vs => diode bloquée , C se décharge
Montages de base
Vs
RC
Détection d’enveloppe
Courant de chargeEquation de déchargePente Période T
e RCT
VmVc
RCVm
Montages de base
Taux d’ondulation
taux d’ondulation:Approximation sur une période
Vmax
VminVmoyen
VmoyenVVtaux minmax
TRCVmVVV minmax
VmoyenVVtaux minmax
VmoyenVVtaux minmax
VfVmT
VVmRC
Montages de base
Écrêtage et protection
Limite la tension de sortie à +/- VDEx: protection entrées AOP
Montages de base
Écrêtage et protection
Limitation du signal de sortie– Vmax = Vcc +VD, Vmin =-VD– Ex: protection circuits contre les surtensions
Montages de base
Exemples protections
Mesure du courant moteur– Si le shunt R2, s’ouvre : entrées AOP = +/-VD
Montages de base
Exemples protections
Entrées portes logique : Vcc=5V,Vss=0V– U1 comparateur de deux signaux analogiques– Si V1 > V2 => +12V, Si V2>V1 =>-12V
V1V2
Montages de base
Générateur d’impulsions
Si RC <<T, le montage dérive l’entréeLa diode écrête l’impulsion négative
Montages de base
Restaurateur de niveau
Après la première alternance négative:– C1 se charge à Vc = 2V
En régime établi Vs = Ve+Vc– Ve = -2V =>Vs= 0V, Ve=4V=>Vs=6V
Vc
Vs
Ve
Montages de base
Diode Zener
Diode Zener– Rappels
Montages de base– Régulateur de tension– Écrêtage
Rappels diode Zener
Équations et courbes ID=f(VD)Symbole électroniqueModèles
– Modèle diode simplifiée– Polarisation
Symbole diode Zener
Symbole de la diode Zener
A K
VD
VZ
Courbes Zener
ID=F(VD) identique diode jonction
Diode fortement dopée Vz faible
VD
ID
Vseuil
Vbreak=Vz
1e KT
qVD
IsatID
Rappels
RappelsRappels
Fonctionnement Zener
La diode zener se comporte:– En sens direct comme une diode classique– En sens inverse en diode zener
Ex: Zener 2,5V
Modèle Zener idéal
Si VZ >0 => passante, résistance nulleSi VZ0<VZ<0 => bloquée,résistance infinieSi VZ0 =VZ => passante,résistance nulle
VZ
IZ
VZ0
VZ
IZ
Modèle Zener simplifié
On s’intéresse à la caractéristique inverse
VZ
IZ
VZ0
RZ1
VZ
VZ0
Polarisation diode Zener(1)
Intersection avec la droite de charge
VZ
IZ
VD0
RZ1
V
RV
VZVD0 ID0
ID0
Polarisation diode Zener(2)
En utilisant le modèle simplifié
VZ0
ID0
VD0
RZRVZVID
00
RZR
RZVRZR
RVZVD 00
Montages de base
Écrêtage et protection (idem diode)Régulateur de tension
Régulateur de tension (1)
Ce montage consiste à réguler VL:
– En fonction de VE• Régulation amont (ligne) =>
– En fonction de la charge IL• Régulation aval (charge) =>
VLIZ
ILIE
VEVL
ILVL
VE VL
Régulateur de tension(2)
Deux façons de voir:– Interprétation graphique– Calculs avec modèle simplifié
Interprétation graphique (1)
Application du théorème de Thévenin
VLIZ
ILIE
RLRRLVEETH
RLRRLR
RTH
Interprétation graphique (2)
SI VE varie ETH varie: régulation amont– La droite de charge se déplace parallèle à elle
même
RTHETH2
2ETH 1ETH
RTHETH1
VZVZ
IZ
Interprétation graphique (3)
RL varie : régulation aval– la droite de charge pivote autour d’un point
fixe : – Si =>
ETH E
RVE
VZVZ
IZ
RVE
RTHETHIZ
RL EVZ
Calculs modèle simplifié (1)
Application du théorème de Millman
Régulation amont:
Régulation aval :
IL
VZ0
IZ
VZ0 VZ
RZRRZRIL
RZRRZVE
RZRRVZ
VZ 0
RZRRZ
VEVZ
RZRRZR
ILVZ
Conditions limites
La diode ne régule plus lorsque IZ=0Cela se produit quand:
– IL est maximum : ILMax
– VE est minimum : VEMin
On en déduit En pratique on défini un IZMinR devient:
IL
VZ0
IZ
VZ0 VZ
ILMaxVZOVEMinR
IZMinILMaxIZMinRZVZOVEMin
R
Exercice : Régulation zener
On désire obtenir une tension régulée VL 7,5VPour cela on utilise une diode zener dont les
caractéristiques sont les suivantes:– VZ= 7,5V pour IZ= 20mA et RZ=10
VE varie entre 15 et 25V IL varie entre 0 et 15mAQuestions:
– Trouver la tension interne VZ0 de la diode
– Dimensionner R en prenant Izmin = ILmax/3
– Calculer les coefficients de régulation amont et aval