Mini Kit Moteur Hobbyiste

Introduction

Dans le précédent article Moteur Hobbyiste, nous avons abordé la problématique de commander un moteur à l'aide d'un transistor NPN P2N2222AG. Cet article va se concentrer sur l'usage des transistor MOFSET nettement plus performant mais aussi mieux adapté à la commande en puissance.

Avantages du MOFSET

Un transistor NPN est avant tout un amplificateur en courant (en fonction du courant de base). Les transistors MOFSET sont des amplificateurs en tension.

Du coup, ils sont aussi plus faciles à utiliser. Il suffit d'appliquer une différence de potentiel sur la Gate et HOP... le MOFSET commute :-) Rien avoir avec le transistor NPN ou il faut calculer le courant de base avec soin pour saturer le transistor (pour qu'il commute).

Un autre avantage du MOFSET, c'est qu'il a moins de perte... et qui dit moins de perte dit aussi moins de dissipation en chaleur et aussi moins de chute de tension :-).

Quel candidat!

Désavantage du MOFSET

Son seul désavantage est d'être beaucoup plus cher d'un simple transistor NPN.

Inconvénient du montage NPN

...et pourquoi il faut utiliser un MOFSET!

Si ce type de montage à base de transistor est fonctionnel, il présente un énorme désavantage... la perte de tension au borne du transistor (VCE).

Cette perte de tension est généralement assez importante (1.2 Volts en moyenne), ce qui est très élevé face à la tension d'alimentation d'un montage de type Arduino (souvent 5 Volts). Plus cette chute de tension est important et moins il en reste pour le matériel raccordé sur le transistor (relais ou moteur).

Cette chute de tension (VCE) à également tendance à augmenter avec le courant qui passe au travers du transistor. Dans le cadre d'un montage moteur c'est une véritable catastrophe.

En effet, lorsque l'on commute un transistor NPN pour alimenter le moteur, deux cas de figures se présentent:

Sous l'impulsion, le moteur décolle (démarre) et se met à tourner. Le courant d'appel (assez grand au démarrage) diminue rapidement... et donc la chute de tension au transistor aussi (puisque le courant diminue dans le transistor). La tension disponible aux bornes du moteur augmente jusqu'à un maximum... et le moteur atteint aussi un régime maximale. Cool... tout ce passe bien.
Malgré l'impulsion, le moteur ne décolle pas (cela arrive 1 à 2 fois sur 10). Le courant reste donc à son maximum (celui du démarrage). Comme ce courant passe aussi à travers le transistor, et que ce courant est assez important, chute de tension au borne du transistor NPN augmente rapidement. Résultat: la tension disponible aux bornes du moteur diminue... et le moteur n'a aucune chance de démarrer. HAARFF!

L'idéal serait que la tension reste stable aux bornes du moteur au moment du démarrage. Même s'il ne décolle pas immédiatement, maintenir la tension malgré le courant de démarrage assurerait le démarrage du moteur.

C'est là ou le transistor MOFSET nous sauve :-)

Le MOFSET

A quoi ressemble un MOFSET

Un MOFSET ressemble à un... "transistor".

Seul les caractéristiques sont vraiment différentes (comme le dessin et le nom des broches).

Tous comme les transistors, il y a des MOFSET de Type N (dit "N Channel") et de type P (P Channel).

MOFSET Channel N - En quelques mots

Pendant du transistor NPN, voici un Mofset Channel N.

Utiliser un Channel-N est pratique et fort courant... comme l'usage des transistor NPN est également plus courant que le l'usage du PNP.

Nous allons nous concentrer sur le STP16NF06... fort répandu et capable de supporter des courants vraiment très importants (pratique pour la commande de moteurs mais aussi de strip Led).

1 = G = GATE : broche de commande
2 = D = DRAIN : broche qui draine le courant (la charge quoi... comme le moteur)
3 = S = SOURCE : broche source de courant (ou le courant est collecté pour être envoyé vers la charge... dans notre cas, il s'agit de la masse)

Parmi les caractéristiques de bases du STP16NF06, nous relèverons:

Vds: 60 Volts!
Drain-source Voltage est tension maximale supportée par le transistor.
Id : 16A
Courant du Drain maximum... courant maximum supporté par le transistor.

MOFSET Channel N - Montage type

Le schéma-ci dessous présente un montage type du MOFSET Channel N.

La résistance de 100 KOhms est une résistance pull-down. Elle permet de drainer les électrons vers la masse lorsque le bouton poussoir est relâché. Cette résistance est essentielle pour le MOFSET "décommute".

Ces deux graphiques proviennent de l'excellente référence de Basic Transistor Drivers for Micro-Controllers de Lewis Loflin