L'ajout de résistances dans les circuits permet de réguler le flux de courant électrique. Un courant élevé peut endommager les composants du système. La résistance de limitation de courant contrôle le mouvement des charges électriques et protège ainsi les composants d'un courant excessif.
Une résistance connectée en série avec d'autres composants protège le système des courts-circuits et des surintensités. Ainsi, la résistance maintient un flux de courant régulier dans les circuits électriques pour protéger les composants importants du système. La résistance dissipe l'énergie. lorsque les circuits électriques rencontrent une défaillance de composant.
Ce guide contient toutes les informations sur les résistances de limitation de courant, y compris leur fonction et leur fonctionnement. Il explique également comment ce dispositif protège les éléments du système.
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Qu'est-ce qu'une résistance de limitation de courant ?
C'est un composant qui paraît simple, mais qui a de nombreuses fonctions. Une résistance de limitation de courant est exactement ce que son nom indique : elle limite le courant. C'est tout. Mais cette fonction est plus importante qu'on ne le pense.
Il s'agit simplement d'une résistance standard utilisée intelligemment. On la branche en série avec un élément fragile comme une LED ou une broche de microcontrôleur, et elle empêche le courant de déraper.
Sans cela, même une alimentation 5 V de base peut faire griller votre composant en quelques secondes.
Vous le verrez partout dans les circuits réels, en particulier là où les composants ne peuvent pas se protéger. Capteurs, circuits intégrés, transistors : la plupart d'entre eux nécessitent une assistance pour contrôler le courant.
Alors, cette résistance intervient. Elle encaisse le coup, réduit la tension supplémentaire et maintient le courant là où il devrait être.
On ne le reconnaît pas beaucoup, mais votre circuit ne tiendrait pas longtemps sans lui.
Comment fonctionne une résistance de limitation de courant ?
IIl fonctionne selon le principe de la loi d'Ohm. Selon cette loi, la tension correspond directement au niveau de courant et à la mesure de résistance.
Par exemple, une alimentation de 5 V alimente une LED qui ne nécessite que 20 mA. En l'absence de résistance, la LED tente de tirer le maximum de courant possible de son alimentation. Elle grille en quelques secondes.
L'ajout d'une résistance série permet de réguler le flux de courant.
Voici comment:
1. Soustrayez la tension directe de la LED de la tension d'alimentation. Supposons que la LED chute de 2 V. Cela signifie que la résistance doit chuter les 3 V restants.
2. Utilisez la loi d'Ohm pour trouver la résistance : V=IR ou, R = V/I = 3V / 0.02A = 150Ω
Vous savez maintenant que vous avez besoin d’une résistance de 150 ohms pour limiter le courant à 20 mA.
La résistance « encaisse le coup » en faisant chuter la tension et en résistant au flux de courant excessif.
Il est placé en série, ce qui signifie que le courant doit le traverser avant d'atteindre le composant. C'est ainsi qu'il contrôle le flux.
Si vous retirez la résistance, le circuit fonctionnera toujours, mais pas longtemps. Le composant tombera probablement en panne à cause d'une surintensité.
Le rôle d'une résistance de limitation de courant
Voici ce que cela fait réellement dans un circuit :
1. Protège les composants
C'est la tâche la plus importante. Les composants comme les LED, les microcontrôleurs et les transistors à effet de champ (FET) ont des limites. Une résistance de limitation de courant garantit que ces limites ne sont pas dépassées.
2. Contrôle la luminosité (dans les LED)
Vous souhaitez atténuer l'intensité d'une LED ? Augmentez la valeur de la résistance. Moins de courant signifie moins de luminosité.
3. Définit la polarisation dans les circuits analogiques
Dans les circuits à transistors, les résistances permettent de définir le point de polarisation. C'est ainsi que l'on contrôle le gain et la stabilité.
4. Évite les courts-circuits
Si vous créez accidentellement un court-circuit, une résistance de limitation de courant empêche l'explosion instantanée. Elle ralentit le désastre.
Exemples spécifiques d'utilisation de résistances de limitation de courant
Examinons quelques exemples concrets. Nous verrons ici comment les résistances limitent le flux de courant pour protéger les composants des dommages causés par les surintensités.
Exemple 1 : Protection du circuit LED
Prenons l'exemple ci-dessus. Vous avez une LED rouge fonctionnant à 2 V et 20 mA. L'alimentation est de 5 V.
Vous devez laisser tomber 3 V.
R = 3 V / 0.02 A = 150 Ω
Ainsi, une résistance de 150 ohms limitera le courant et protégera la LED.
Exemple 2 : Limitation du courant du moteur à courant continu
Les moteurs à courant continu consomment beaucoup de courant, surtout au démarrage. Si votre alimentation ne peut pas gérer ce courant, ils chauffent. Ou pire, votre puce de commande fume.
L’utilisation d’une résistance de limitation de courant permet de lisser cet appel de courant.
Imaginons que vous utilisez un petit moteur de 6 V qui cale à 2 A, mais que votre circuit de commande ne peut gérer que 1 A. Vous ne souhaitez pas couper complètement l'alimentation, mais simplement la maintenir sous contrôle.
Ajoutez une résistance en série pour limiter le courant de démarrage, même temporairement. Le moteur ne fonctionnera peut-être pas à pleine vitesse, mais il fonctionnera en toute sécurité.
Dans les conceptions plus avancées, ce problème est résolu par des circuits limiteurs de courant ou des pilotes. Mais pour les configurations simples, une résistance suffit.
Exemple 3 : Microcontrôleurs (MCU)
Les microcontrôleurs n'aiment pas les surprises. Ils ne sont pas conçus pour gérer des courants importants : les broches GPIO atteignent généralement un maximum de 20 à 40 mA.
Branchez-les directement sur une base de LED ou de transistor sans résistance. Vous endommagerez la broche, voire la puce entière.
Lors de la commande d'une LED à partir d'un MCU, une résistance protège la broche en maintenant le courant dans des limites de sécurité.
Même lors de l'envoi de signaux à d'autres circuits intégrés ou transistors, les résistances aident à éviter une consommation excessive.
Tout est une question de contrôle. Le microcontrôleur contrôle tout, mais la résistance assure le bon fonctionnement du courant.
Calcul pour microcontrôleur
1. Tension d'alimentation = 5 V
2. Courant requis pour le composant = 10 mA
3. Valeur de la résistance = 5 V / 0.01 A = 500 Ω
Un 470Ω peut être utilisé ici pour limiter le courant circulant dans la broche du microcontrôleur.
Exemple 4 : Transistors
Lorsqu'on utilise un transistor BJT, on applique un courant à la base pour le rendre passant. Mais là encore, un courant trop fort peut dégénérer.
Une résistance de base est essentielle. Elle limite la quantité de courant circulant dans la base du transistor depuis le microcontrôleur ou une autre source logique.
Imaginons que vous utilisiez un transistor NPN pour commuter un relais. Le relais nécessite 100 mA et le gain du transistor (β) est de 100.
Vous avez besoin de:
I=100mA/100=1mA
Si votre MCU fonctionne à 5 V, alors :
R=(5V−0.7V) / 0.001A=4.3kΩ
Utilisez une résistance de 4.7 kΩ et tout ira bien. Sans elle, la broche risque de décharger trop de courant, ce qui l'endommagerait elle-même et endommagerait le transistor.
Calcul de la résistance de limitation de courant
Reportez-vous à la fiche technique du composant pour déterminer les spécifications de chute de tension ainsi que les niveaux de courant appropriés pour votre LED.
Vous pouvez vérifier le composant en le testant lorsque les fiches techniques ne sont pas disponibles.
La LED, ainsi que sa résistance, sont connectées en série à une source de tension variable.
Commencez par régler la tension à 0 volt, puis augmentez-la progressivement jusqu'à ce que la LED s'allume. Prenez des mesures pour déterminer la tension de la LED et le courant du circuit.
Imaginez que la LED nécessite 15 mA alors que sa chute de tension atteint 2 volts. La source d'alimentation que vous souhaitez utiliser fournit 5 volts. De quelle valeur de résistance aurez-vous besoin ?
La première étape pour déterminer la valeur de la résistance consiste à mesurer la chute de tension à ses bornes. La LED consomme une chute de tension de 2 volts, la résistance doit donc subir une chute de tension de 3 volts.
La résistance doit chuter de 3 V tout en permettant à 15 mA de circuler à travers la LED.
La valeur de résistance requise peut être déterminée par l'application de la loi d'Ohm.
V = R × I
Ou, V / Je
Cela nous donne:
V / I = 3 V / 15 mA
R = 200 ohms
Une résistance de 200 ohms est donc nécessaire.
Erreurs courantes à éviter
Le calcul peut paraître simple, mais en pratique, certaines choses tournent mal.
1. Mauvaise tension d'alimentation
C'est plus courant que vous ne le pensez.
Vous calculez pour 5 V, mais la carte fonctionne sur 3.3 V.
Cette inadéquation change tout.
Vérifiez toujours la tension d’alimentation réelle avant de choisir la résistance.
2. Hypothèses actuelles incorrectes
Deviner le courant requis n’est pas sûr.
Trop, et vous risquez de griller le composant.
Trop peu et cela ne fonctionnera pas correctement.
Consultez la fiche technique.
Sachez ce dont votre composant a réellement besoin.
3. Surplombant la puissance nominale
Celui-ci est facile à manquer.
Même si votre résistance a la bonne résistance, elle doit toujours gérer la puissance.
Utilisez cette formule:
P=I²R
Cela vous indique la quantité de chaleur que la résistance devra dissiper.
Si le nombre est supérieur à la valeur nominale de la résistance, celle-ci surchauffera.
Et quand cela arrive ? Le système peut s'effondrer silencieusement, ou s'éteindre complètement.
Choisissez donc toujours une résistance avec une certaine marge.
Si votre calcul de puissance est proche de la limite, optez pour la puissance supérieure suivante.
C’est un petit pas qui évite les échecs à long terme.
Utilisation d'un calculateur de résistance de limitation de courant
Un calculateur de résistance de limitation de courant est un outil simple pour simplifier le processus. Il reprend la formule utilisée précédemment, mais automatise les calculs. Il vous suffit de saisir vos valeurs et le calculateur vous fournira la valeur de résistance correcte.
Voici comment l’utiliser :
Entrez la tension d'alimentation : Il s’agit de la tension provenant de votre source d’alimentation.
Entrez la tension de charge (tension directe) : Il s’agit de la chute de tension aux bornes du composant (par exemple, une LED).
Entrez le courant souhaité : Il s'agit du courant cible pour le composant, généralement exprimé en milliampères (mA).
Une fois ces valeurs saisies, la calculatrice calcule automatiquement la valeur de la résistance en ohms. Elle fournit également parfois une puissance nominale recommandée pour la résistance afin de garantir sa capacité à supporter la chaleur générée par le courant.
Conclusion
Une résistance de limitation de courant peut paraître anodine, mais c'est l'un des éléments les plus importants d'un circuit.
Il protège les composants. Prévient les dommages. Et assure le bon fonctionnement de tout. Des LED clignotantes aux configurations complexes de microcontrôleurs, ce petit composant assure la cohérence de tout.
Ne l'ignorez pas et ne le négligez pas. Utilisez la loi d'Ohm ou un calculateur de résistance pour choisir la valeur et le calibre corrects.
En électronique, le petit composant compte vraiment.
