Les diodes Schottky
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Edité le 02/01/2005. |
Les phénomènes expliqués sont assez complexes et l'auteur de cet article n'a pas forcément toutes les compétences requises pour tous les décrypter. En cas de commentaire(s) ou de critique(s) (constructives) pour faire évoluer cet article, une adresse: overrc(at)hotmail.com. |
Principe des diodesLa diode est un composant très utilisé en électronique petit signal comme haute puissance. Elle est présente dans de très nombreuses applications et il en existe donc un grand nombre de différentes (diodes de signal, diode Schottky, diode à variation de capacité, diode de redressement, diode de puissance...) . La diode est composée d'un semi-conducteur dopé P et d'un semi-conducteur dopé N. C'est la liaison de ces deux semi-conducteurs dopés différemment qui donne cette capacité à la diode de pouvoir faire passer le courant que dans un sens. |
La diode parfaite serait une diode qui devient passante dès que la tension directe est supérieure à 0 volt, qui n'aurait aucune chute de tension lorsqu'elle est passante et qui pourrait faire un courant important. Mais les diodes réelles ne deviennent pas passantes dès que la tension directe est supérieure à 0 Volt, et on enregistre une chute de tension à leurs bornes. C'est ce qu'on appelle la résistance dynamique. Les diodes Schottky sont des diodes non pas composées d'une jonction P-N, mais d'une jonction métal-N (ou métal-P). L'intérêt de la diode Schottky réside dans le fait que la chute de tension en directe est bien plus faible (0.25-0.4 volts environ) et qu'elle est une diode rapide. Principe de fonctionnement d'un variateur électroniqueLes variateurs électroniques ne font pas à proprement parler varier directement la tension aux bornes du moteur, mais découpe (hache) cette tension à une fréquence qui peut être fixe ou variable suivant les modèles. En fonction de ce hachage, la tension moyenne apparaîtra donc plus ou moins élevée aux bornes du moteur. Mais si l'on regarde le signal avec un appareil adéquate, on s'aperçoit qu'il y a des moments où le moteur n'est plus alimenté. |
Utilité des diodes SchottkyLa première fonction de la diode Schottky est une fonction de protection du variateur durant toutes ses phases de modulation. |
Une ou plusieurs diodes Shottky sont donc placées dans le chemin aux bornes du moteur. La seconde fonction de la diode Schottky est une fonction d'élimination de certains types de perturbations radio. Pour paraphraser ce qui a déjà été écrit plus haut, le variateur électronique est un système dit ''hacheur'' qui se comporte comme un interrupteur ouvert à l'arrêt, ouvert et fermé dans la phase de proportionnalité et fermé en permanence (du moins théoriquement) quand le manche des gaz est à fond. C'est principalement pendant la phase de découpage que les perturbations surviennent, car les changements d'état de l'interrupteur provoquent des variations importantes du courant dans le circuit de puissance. Or, lorsque le circuit est fermé, il forme une boucle avec une surface, qui génèrent des ondes électromagnétiques. Celles-ci risquent donc de perturber la réception. Premièrement, on conseille de réduire au maximum la longueur des fils de puissance (en plus, on minimise les pertes!) et de les torsader si possible. Deuxièmement, on conseille également de monter la/les diode(s) Schottky au plus près du moteur, pour réduire la longueur de cette boucle. En compétition, certains en montent même carrément à l'intérieur de la tête du moteur quand cela est possible. Sa troisième fonction est de participer au bon rendement du variateur. En effet, dans un premier temps, en installant une diode Schottky, on réduit l'échauffement du ou des transistors de frein, donc indirectement de l'ensemble du variateur. Donc indirectement, les transistors de puissance chaufferont moins et procureront un meilleur rendement. Un transistor se comporte quasiment parfaitement à 20°C, à 40°C, c'est une autre histoire. De plus, dans un second temps, cela augmente le rendement du variateur en phase de modulation, car l'énergie "stockée" dans la self du moteur est en très grande partie réutilisée par le moteur lui-même. Les références utilisées:D'après la littérature, les diodes Schottky utilisées en modélisme sont:
Les modèles de 3A ne sont plus utilisées depuis environ trois ans eu égard à la progression de la puissance des moteurs. |
Toutes les diodes Schottky ne sont pas dans des boîtiers axiaux, on en trouve par exemple dans des boîtiers type transistor. Par exemple, le Novak GT7, dans ses dernières versions, est livré avec une diode en boîtier type TO220 extérieure de 25A (visible ci-contre sans sa gaine thermorétractable). |
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GM propose aussi ce type de diodes qui ressemblent à un transistor (désigné par la flèche rouge soudé sur la tête du moteur). Ces boîtiers type TO220 sont généralement des 30A. En général, on trouve une diode dans un boîtier à deux pattes, deux diodes dans un boîtier à trois pattes. Le meilleur montage pour ce type de diodes est celui de la photo ci-contre, directement fixée au moteur, le radiateur du boîtier TO220 étant le côté plus. |
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Certains fabricants, comme KO par exemple avec son Hyperbooster, proposent des composants basés sur des diodes Schottky au format CMS montés sur circuit imprimé. Si cela est certes plus élégant et compact que plusieurs diodes mises en parallèle, c'est aussi plus coûteux et plus fragile, car les ampérages annoncés restent faibles. De plus, certaines versions sont d'une rare fragilité. Donc pas forcément indispensable. |
Si les kits condensateurs et/ou diodes Schottky des fabricants de variateurs sont parfois assez coûteux, voir carrément prohibitifs, la plupart des magasins de modélisme spécialisés en électrique qui se prétendent sérieux revendent diodes Schottky et condensateurs "sans logo" à des prix tout-à-fait raisonnables. Donc, en cas de doute sur les références à prendre, mieux vaut s'adresser à un spécialiste. Combien doit-on monter de diodes Schottky? Comment apprécier la puissance et la quantité suffisante?
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C'est une question assez délicate. Les diodes Schottky, comme déjà dit plus haut, ont un rôle de diodes de roue-libre pour l'induction du moteur, donc la puissance et le nombre de diodes dépendront de l'énergie restituée par le rotor et de la fréquence du variateur, car plus il y a de commutation, plus la diode doit travailler. Et plus le moteur est puissamt, plus il balance, donc une simple diode de 3 ou 5A claquera vite, aussi bien en tension qu'en courant. |
Donc empiriquement, plus il a de diodes, mieux c'est, car on se réserve une plage de sécurité. Il est communément admis que deux diodes 80SQ40 montées en parallèle est un bon début pour des moteurs type 17 tours. Trois diodes de ce type est un minimum avec un moteur 12 tours. Attention, il ne faut jamais mélanger deux types différents de diodes en parallèle sur moteur (cas excepté de celle mise directement sur le variateur, voir plus loin dans le texte). Il convient de changer ces diodes périodiquement, car elles souffrent beaucoup et vieillissent, pour finir par ne plus remplir correctement leur office. La périodicité de renouvellement est par contre délicate à apprécier. En compétition, certains spécialistes pensent qu'il faudrait les changer chaque fois que l'on change de rotor, la durée de vie des diodes étant à peu près celle d'un rotor. Si la diode a été montée à l'envers ne serait-ce qu'une seule fois, il conviendra de la changer, même si elle semble être intacte. Comment monter les diodes Schottky?La diode Schottky est un composant polarisé. Montée à l'envers, au mieux, elle empêche le variateur de fonctionner, et au pire, elle explose (avec un bruit et un jolie panache de fumée nauséabonde certaines fois)! Elle possède une bague gravée (ou peinte) sur un de ses côtés et qui doit être montée sur le pôle positif du moteur. Il peut être extrêmement judicieux de la doubler, de la tripler... Le montage doit se faire en parallèle, proprement et au plus court. Il peut être aussi pertinent d'un monter une directement sur le variateur par sécurité. Ainsi, si celles montées sur le moteur ne le sont pas correctement, le variateur reste protégé. On ne doit pas monter de diode sur un variateur avec marche arrière!!! Certains variateurs très spécifiques (comme certains modèles de marque Keyence) peuvent ne pas être montés avec une diode Schottky si un mode particulier, nommé AGCS (Advanced Gate Control System, un système breveté par Keyence), est activé. Par contre, si ce mode est désactivé, elle(s) doive(nt) être remise(s). Keyence conseille de désactiver ce mode si on est victime de tops radio. Les fausses idées qui circulent...Principalement sur les forum circulent un certain nombre de rumeurs fausses, dont certaines peuvent se révéler dangereuses pour le matériel:
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Les bonnes idées:
En savoir plus:
Merci à WPV et CB de Select Models pour leur aide. |