Diodes, clamping et roue libre

Bonjour à tous,

J'ai une question au sujet des diodes dites "de roue libre".

Lorsqu'un transistor commande une charge inductive (bobine d'un relais, moteur CC), on place une diode en sens contraire, en parallèle avec la charge. Ainsi, lorsque le transistor se bloque, la charge inductive libère le courant accumulé dans la boucle constituée avec la diode, ce qui évite d'endommager le transistor.

Image tirée de http://forum.hardware.fr


Dans le circuit intégré ULN2003 qui comporte plusieurs transistors Darlington, les diodes de roue libre sont intégrées (images tirées de sa datasheet).


Chaque sortie présente le schéma suivant. Si on connecte la sortie COM (cathode la diode) à Vcc, la diode fonctionnera effectivement en roue libre. Attention, il ne s'agit pas des diodes reliées par des traitillés !


Dans la datasheet du circuit tpic6b596, un registre à décalage à sortie de puissance, il set dit que les sorties sont protégées des retours de charge inductives. Le schéma d'une sortie est le suivant (image tirée de sa datasheet).


Ce qui n'est pas clair pour moi, c'est la diode entre le drain du mosfet de sortie et la masse. Il ne me semble pas que cette diode, ainsi placée, joue le rôle de diode de roue libre si on connecte une charge inductive entre Vcc et le drain.

Merci d'avance pour vos éclaircissements. Bonne fin de semaine.

Bonjour Savignyexpress,

Je prends en exemple ton premier schéma avec un transistor qui pilote une charge inductive (relai, self,...).
Lors du blocage du transistor il y a donc arrêt du courant dans la self.
Or, la caractéristique principale d'une self est de s'opposer à toute variation de courant.
De ce fait il se crée une f.e.m. d’auto-induction caractérisée par un pic de tension qui peut être très important.
Cette surtension, si sa valeur dépasse le Vce max du transistor risque de détruire ce dernier.
C'est pour cette raison qu'on place TOUJOURS une diode, dite de roue libre, aux bornes de la bobine qui évacuera ce pic de surtension vers le Vcc.
Ce petit rappel n'est pas pour toi, car tu le sais déjà, mais éventuellement pour d'autres membres.

Pour la diode connectée entre le collecteur/émetteur ou drain/source pour un mosfet, elle a toujours pour fonction de protéger le transistor mais cette fois-ci pour les pics de tension négatifs (négatif par rapport à la tension émetteur ou source si mosfet).

Si le circuit électronique risque de créer des pics de tension négatifs dont l'amplitude dépasse la tension inverse drain source, cette diode évacuera cette tension vers la source et le Vds ne dépassera donc jamais -0,7v (seuil de la diode).

@++

Bonjour Asl,

Un tout grand merci pour tes explications si matinales !

Donc, avec un registre à décalage tpic6b596, je devrai placer une diode de roue libre aux bornes de chaque charge inductive (des relais en l'occurrence).

Ma question était liée au cas des ponts en H (cf. l'image ci-après tirée de http://www.robot-amateur.com). Je crois avoir compris le fonctionnement.



Prise isolément, chaque diode aura le même effet que celle des mosfets du registre à décalage. Avec la structure du pont en H, elles protègent aussi de la f.e.m. d'auto-induction, car il y a toujours un chemin pour évacuer le courant qui en résulte.

Bonjour Savignyexpress,

Oui tout à fait.

Et si tu as parfois quelques problèmes de fonctionnement, tu pourras essayer de rajouter deux diodes (style 1N4148) entre base et collecteur de Q1/Q3, cathode au Vcc bien sûr
J'ai lu cette "astuce" sur un site de robotique qui avait eu quelques problèmes, mais je ne l'ai jamais essayée/testée.

Pour le pont en H j’émets quand même une petite réserve :
Normalement Q1 et Q3 devraient être des PNP.
Car lorsqu'ils conduiront (à saturation normalement) le Vce sera proche de 0v, nous aurons donc Vcc sur l'émetteur.
Et si Vcc sur l'émetteur, avec un signal de commande d'une amplitude elle aussi proche du Vcc => le transistor ne pourra pas conduire (car Vbe < à 0,6v).

Lorsqu'on veut employer des NPN sur les étages "du haut", on est alors obligé de rajouter un circuit pompe de charge pour presque doubler l'amplitude du signal de commande envoyé sur la base (petite explication à M06 : Les diodes - Circuit Bootstrap).
Mais ça complique quelque peu le circuit et les mises au point.

@++

Asl a écrit:

Normalement Q1 et Q3 devraient être des PNP.

Oui tout à fait.

J'ai choisi ce schéma pour illustrer ma question sur les diodes de protection et c'était l'un des premiers retournés par Google. Avec des PNP, les diodes de protection sont dans le même sens.

Merci pour tes éclaircissements.