Td corrigé 2. Résistance thermique (1 pts) - IUT en Ligne pdf

2. Résistance thermique (1 pts) - IUT en Ligne

Un corrigé avec barème de correction est remis aux étudiants en sortie du devoir (C'est souvent le seul moment où ils vont réfléchir à ce qu'ils ont su (ou pas su) ...




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i trop ni trop peu…)
La moyenne d’un devoir doit refléter l’adéquation entre les objectifs de l’enseignant et les résultats des étudiants.


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Nos étudiants disposent d’une masse considérable d’informations sur internet. Les enseignants sont maintenant soucieux de leur apprendre à utiliser intelligemment cet immense champ de connaissance. Ils leur apprennent notamment à citer les sources…

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 HYPERLINK "http://www.editions-ellipses.fr/les-lois-de-l-electricite-regimes-continu-sinusoidal-triphase-transitoire-cours-et-exercices-corriges-electricite-generale-niveau-a-p-7348.html" ÉlectricitÉ gÉnÉrale – Les lois de l’électricité




Michel PIOU - Agrégé de génie électrique – IUT de Nantes – France
Table des matières


 TOC \o "1-2" \h \z \u  HYPERLINK \l "_Toc408435199" 1. Résistance thermique (1,5 pts)  PAGEREF _Toc408435199 \h 1
 HYPERLINK \l "_Toc408435200" 2. Résistance thermique (1 pts)  PAGEREF _Toc408435200 \h 1
 HYPERLINK \l "_Toc408435201" 3. Régulateur de tension (2 pts)  PAGEREF _Toc408435201 \h 2
 HYPERLINK \l "_Toc408435202" 4. Calcul du refroidissement d’un régulateur de tension (4 pts)  PAGEREF _Toc408435202 \h 3

Résistance thermique (1,5 pts)
Un transistor MOS de puissance maintenu en fonctionnement dans la zone ohmique est traversé par un courant continu  EMBED Equation.3 . Sa résistance Drain-Source vaut alors  EMBED Equation.3 .
Pour ce composant, les données constructeur indiquent :
Température de Jonction EMBED Equation.3 Résistance thermique Jonction/Air EMBED Equation.3 Résistance thermique Jonction/Boîtier EMBED Equation.3 Résistance thermique Boîtier/radiateur EMBED Equation.3 Le transistor peut-il fonctionner de façon permanente dans de l’air à  EMBED Equation.3  sans être équipé d’un radiateur. Justifier la réponse.




Corrigé :
Puissance dissipée dans le transistor MOS :  EMBED Equation.3 .
Sans radiateur :  EMBED Equation.3 .
Le transistor MOS est donc détruit s’il n’est pas équipé d’un radiateur.

Résistance thermique (1 pts)
Un transistor MOS de puissance maintenu en fonctionnement dans la zone ohmique est traversé par un courant continu  EMBED Equation.3 . Sa résistance Drain-Source vaut alors  EMBED Equation.3 . Il dissipe donc une puissance  EMBED Equation.3 
Pour ce composant, les données constructeur indiquent :
Température de Jonction EMBED Equation.3 Résistance thermique Jonction/Air EMBED Equation.3 Résistance thermique Jonction/Boîtier EMBED Equation.3 Résistance thermique Boîtier/radiateur EMBED Equation.3 Ce transistor MOS doit fonctionner de façon permanente dans de l’air à  EMBED Equation.3 . Calculer la résistance thermique maximum de son radiateur de refroidissement.




Corrigé :
Ce transistor MOS doit fonctionner de façon permanente dans de l’air à  EMBED Equation.3  et sa température de jonction doit être inférieure à 150 °C.

On sait qu’en présence d’un radiateur, à l’équilibre thermique :  EMBED Equation.3 .
Donc :
 EMBED Equation.3 
Régulateur de tension (2 pts)
A partir de l’extrait de sa « datasheet » ci-dessous, calculer la valeur numérique de la puissance maximum que peut dissiper en permanence le régulateur LM7805 (avec un boitier TO220) s’il est exposé à l’air libre (donc sans radiateur) avec de l’air à 60°c :

Absolute Maximum Ratings (LM7805)
Absolute maximum ratings are those values beyond which damage to the device may occur.


SymbolParameterValueUnitVI Input Voltage VO= 5V35 V R¸JC Thermal Resistance Junction-Cases (TO-220) 5 °C/W R¸JA Thermal Resistance Junction-Air (TO-220) 65 °C/W TOPR Operating Temperature Range LM7805 -40 to +125 °C TSTG Storage Temperature Range -65 to +150 °C 
Corrigé :
D après les données du constructeur :

 EMBED Equation.3 


 Calcul du refroidissement d’un régulateur de tension (4 pts)

Le régulateur intégré 7812 ci-contre reçoit une tension d’entrée de  EMBED Equation.3  et délivre, en sortie, un courant  EMBED Equation.3  sous une tension de  EMBED Equation.3 .

Montrer que le régulateur ne peut pas fonctionner de façon permanente dans de l’air à  EMBED Equation.3  sans être équipé d’un radiateur.



Données constructeur:
Température de Jonction EMBED Equation.3 Résistance thermique Jonction/Air EMBED Equation.3 Résistance thermique Jonction/Boîtier EMBED Equation.3 Résistance thermique Boîtier/radiateur EMBED Equation.3 
Calculer la résistance thermique maximum  EMBED Equation.3  du radiateur nécessaire pour permettre un fonctionnement permanent du régulateur dans les conditions décrites ci-dessus avec de l’air à  EMBED Equation.3  et une température de jonction ne dépassant pas  EMBED Equation.3 . 
Corrigé :

Sans radiateur de refroidissement :
 EMBED Equation.3   EMBED Equation.3   EMBED Equation.3 
Donc destruction du composant (ou mise en défaut) lors d’un fonctionnement permanent sans radiateur. 2pts

Avec un radiateur :  EMBED Equation.3  2pts










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 HYPERLINK "http://www.iutenligne.net/"  EMBED CorelPhotoPaint.Image.8  HYPERLINK "http://www.iutenligne.net/ressources/exercicelecpro.html"ExercicElecPro

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TO220

P

radiateur

( Une très petite partie du flux de chaleur diffuse directement de la surface supérieure du boitier jusqu’à l’air ambiant.
(On la négligera)

Air ambiant

( Le flux de chaleur P diffuse depuis les jonctions jusqu’au boitier, puis au radiateur puis à l’air ambiant

( Dans les jonctions du semi-conducteur, la puissance électrique P est transformée en chaleur

( Le dipôle reçoit une puissance électrique P

U

Ie=Is

 EMBED Equation.3 

Charge


Régulateur 7812

VE –VS

IS

IE

VS

VE

2pt


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