Clemens Valens

Commutation de charge : côté PLUS ou côté MOINS ?

14 janvier 2020, 11:08
Dans un système qui commute sa charge du côté PLUS, le composant commutateur est inséré dans la ligne d'alimentation positive de la charge, c'est-à-dire en amont. Si la commutation est effectuée dans l’autre branche, côté MOINS, le composant commutateur est inséré dans la ligne de masse de la charge, en aval. Les principes de fonctionnement de la commutation côté plus (high-side) ou côté moins (low-side) de la charge ne sont donc pas bien sorciers, mais la réponse à la question du choix d’une méthode plutôt que l'autre est nuancée. Parce que tout dépend de l'application, bien sûr.
 
high-side & low-side switching
Commutation de charge avec un MOSFET. En amont à gauche, en aval à droite.

Éviter les situations dangereuses

La commutation en amont de la charge est la technique préférée quand un court-circuit à la masse est plus probable qu’un court-circuit à la ligne d'alimentation positive. C’est le cas p. ex. dans les voitures ou les machines, dont la carcasse ou la carrosserie est reliée à la terre. Il paraît donc plus sûr de déconnecter une telle charge de sa ligne d’alimentation positive que de sa ligne de masse. De plus, dans un environnement humide, cela se traduit en principe par une moindre corrosion des connecteurs, car il ne règne aucun potentiel sur la charge tant qu’elle est hors tension.

Composants polarisés N : meilleure commutation de puissance

Comme les transistors polarisés N supportent en général des courants de plus forte intensité que les types P, ils sont préférables pour la commutation de charges lourdes. La commutation dans la branche négative avec des composants polarisés N est plus facile que la commutation côté positif. Elle peut souvent être effectuée par les ports de microcontrôleur sans recours à un étage de commande spécial. L'utilisation d'un transistor N pour la commutation côté plus est possible, mais nécessite une tension de commande supérieure à la tension de charge connectée à la source/émetteur. Une sorte de pompe de charge est nécessaire pour tirer la grille/base au-dessus de la tension de la source/émetteur. Cela complique la conception, non seulement en la rendant plus coûteuse, mais aussi en augmentant sa sensibilité au bruit et aux interférences. La commande d'un tel commutateur côté plus en utilisant la modulation de largeur d’impulsion (PWM) peut se révéler problématique à cause de la pompe de charge.

Un fusible et tout change

Ainsi, la commutation en aval de la charge a-t-elle tendance à être moins chère que la commutation en amont. Cependant, lorsque la charge et son commutateur ne sont pas voisins l'un de l'autre, deux fusibles sont nécessaires pour les protéger l’une et l’autre ; la commutation côté plus se contente d'un seul fusible. L’économie d’un fusible peut sembler futile à première vue. Prenez en compte le câblage et le travail nécessaire pour rendre les fusibles accessibles dans une boîte à fusibles, et vous verrez que l’ajout d’un modeste fusible est en fait susceptible d’annihiler l'avantage de coût de la commutation côté moins.

Par bonne masse, tout passe

Pour la commutation côté moins il n’ y a qu’une seule connexion à la terre, commune à la charge et au circuit qui la commande, ce qui permet d'éviter toute différence de potentiel de masse (décalages) entre les deux lorsque l’intensité des courants est élevée. La commutation côté moins est donc plus immune au bruit sur la ligne de masse que la commutation côté plus.

À retenir

S’il suffit de commander une charge (lourde) en tout ou rien (marche/arrêt), la commutation côté plus est la méthode préférée. Lorsque la puissance d'une charge doit être commandée par une MLI (PWM) rapide, p. ex. pour l’éclairage ou le chauffage, il la commutation côté moins est recommandée. Il y a aussi les demi-ponts en H, auxquels il faut un interrupteur en amont et en aval... et une MLI...
En somme, comme toujours, avant d’agir, bien réfléchir : pour choisir la bonne technique, assurez-vous qu'elle convient aux particularités de votre application.
Chargement des commentaires...
articles apparentés