Le montage émetteur-suiveur est fragile : il faut
faire attention de ne pas griller le transistor en faisant un
court-circuit sur la charge...
Nous allons lui ajouter un transistor de protection qui va
couper la commande lorsque le courant du transistor devient
excessif.
Montage
avec des NPN :
Principe de fonctionnement : lorsqu'un courant traverse Q1 une
tension apparaît aux bornes de Rshunt. Dès que la tension aux
bornes de cette résistance dépasse 0.5V, Q2 devient passant et
dévie le courant de base de Q1 ce qui empêche son courant de
collecteur d'augmenter. (NB: Rb est de l'ordre de 100Ω pour
pouvoir court-circuiter le générateur connecté sur l'entrée
lorsque Q2 s'enclenche)
Calcul de Imax = 0.5V / Rshunt
Calcul de Iout = Vout / Rload
Si Iout < Imax alors le circuit n'est pas en protection et le
montage émetteur-suiveur fonctionne normalement.
Si Iout
> Imax alors le circuit est en protection alors le circuit en
en protection et la sortie plafonne à : Vout = Rload *
Imax
Exemple
avec Rload = 10Ω & Rshunt
= 0.33Ω :
Imax = 0.5V/0.33Ω = 1.5A
Si on veut sortir 12V sur la
charge alors Iout = 12V/10Ω = 1.2A et le circuit d'est pas en
protection, la tension de sortie montera bien à 12V.
Si on veut sortir 20V sur la
charge alors Iout = 20V/10Ω = 2A ce qui est supérieur à 1.5A, le
circuit est en protection et la sortie plafonne à 10Ω*1.5A = 15V
Montage
avec des PNP :
Principe de
fonctionnement : lorsqu'un courant traverse Q1 une tension
apparaît aux bornes de Rshunt. Dès que la tension aux bornes de
cette résistance dépasse 0.5V (en valeur absolue), Q2 devient
passant et dévie le courant pris sur la base de Q1 ce qui empêche
son courant de collecteur d'augmenter. (NB: Rb est de l'ordre de
100Ω pour pouvoir court-circuiter le générateur connecté sur
l'entrée lorsque Q2 s'enclenche)
NB : Vout, Iout & Imax sont négatifs
Calcul de Imax = -0.5V / Rshunt
Calcul de Iout = Vout / Rshunt
Si Iout > Imax alors le circuit n'est pas en protection, et le
montage émetteur-suiveur fonctionne normalement.
Si Iout < Imax alors le circuit est en protection et la sortie
plafonne à : Vout = Rload *
Imax
Exemple avec
Rload = 15Ω & Rshunt = 0.82Ω
Imax = -0.5V/0.82Ω = -0.61A
Si on veut sortir -7.5V sur
la charge alors Iout = -7.5V/15Ω = -0.5A et le circuit n'est pas
en protection, la tension de sortie descend bien à -7.5V.
Si on veut sortir -15V sur
la charge alors Iout = -15V/15Ω = -1A ce qui inférieur à -0.61A,
le circuit est en protection et la sortie plafonne à 15Ω * -0.61A
= -9.15V
Remarques
: Le gain unitaire du montage émetteur-suiveur est
légèrement altéré par le circuit de protection même lorsque
celle-ci n'est pas encore active : Gain en tension (vo / vi)
: Av= ( (Zin - Rb) *
Rload ) / ( Zin * (Rload + Rshunt) ) soit
légèrement inférieur à 1 (nombre sans unité).
Gain en courant ( io / ii)
: Ai= β+1
(nombre sans unité).
Impédance d'entrée (vi / ii) :
Zi= Rb + (β+1) *
(Rload + Rshunt)
(en Ω)
Bande passante : fmin
= 0Hz & fmax = voir datasheet du
transistor utilisé.
Cette protection fonctionne également si on remplace le
transistor par un Darlington ou un EMOSFET.
