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Commande d'un relais à l'aide d'une porte TTL
Cahier des charges:
Commander un relais 12V/600ohms sachant que:
Les caractéristiques maxi de sortie d'une porte TTL standard sont les suivantes:
V_OH = 3V   I_OH = 400µA
V_OL = 0.8V   I_OL = 8mA
O = output (sortie)
H = high (haut)
L = low (bas)
Dans tous les cas, prévoir une diode de "roue libre" rapide (1N4148) D
Son rôle est de court-circuiter les tensions inverses engendrées par l'effet de self du relais
(ces tensions peuvent atteindre -100V!!) pour un relais classique.
Les transistors sont limités en V_{CE inverse maxi}
Pour un BC337
V_{CE inverse maxi} = 60V !

Convient pour des petits relais.
Utiliser une porte TTL à sortie collecteur ouvert
(open collector)
par exemple un 7416
I_OLmaxi = 40mA
Le courant nécessaire pour le relais est égal à:
Io = 12/600 = 20mA
Ce courant pourra donc être directement 
fourni par la porte.
La commande du relais se fait avec un "1" logique

Si l'on utilise une porte standard
(ou une sortie de micro-contrôleur)
I_OL = 8mA est trop faible pour commander un relais
Il est indispensable d'utiliser une interface en courant
réalisée par un transistor en commutation.
Ce transistor est dans notre exemple, un BC337
de puissance maxi 600mW
V_{CE inverse maxi} = 60V (diode de roue libre !!)
H_fe = gain en courant = 100
Ic_max = 100mA
La commande du relais se fait avec un "0" logique
sur l'entrée de la porte TTL inverseuse

Lorsque le transistor est saturé, (ce que l'on souhaite)
Ic = 12/600 = 20mA cela suppose
I_B = 20.10^-3 / 100 = 200µA
Pour être sûr de la saturation du transistor,on applique un coeficient de sur-saturation de 2
(H_fe = gain en courant, peut varier du simple au double selon les versions de transistor)
On calcule R_B comme si I_B = 400µA
ce qui est la maximum que l'on puisse demander à une porte standard V_OH = 3V   I_OH = 400µA
Dans ce cas R_B = (V_OH - V_be )/I_B = (3-0.6)/400µA = 6kohms # 5.6Kohms
La puissance dissipée par le transistor est pratiquement toujours nulle puisque
lorsqu'il est saturé, V_CEsat = 0.2V donc P =V_CEsat.Ic = 0.2.20mA = 4mW
lorsqu'il est bloqué Ic # 0 donc P =V_CE.Ic = 0
Il ne consommera de l'énergie que pendant les transitions.

L'utilisation d'un transistor PNP (BC327),
permet une plus grande latitude
quant au type de relais (5V dans ce cas)
à commander, en effet:
V_OL = 0.8V   I_OL = 8mA
soit un courant I_c = 0.8A
(si l'on ne tient pas compte du coef. de sur-saturation)
ce qui permet de commander des relais ayant
un pouvoir de coupure nettement plus concéquent.
Attention à ne pas dépasser la valeur max de
Ic qui est de 100mA pour un B337
Dans ce montage, c'est un "0" logique sur R_B
qui commandera la saturation du transistor PNP.
La commande du relais se fait donc avec un "1" logique
sur l'entrée de la porte TTL inverseuse

Le montage Darlington permet d'augmenter
le gain en courant, qui passe de 100 à 10.000
et donc d'augmenter encore le courant Ic maxi.
On peut utiliser un darlington intégré
comme le BD681 qui dispose d'un  Ic_max = 4A
ou une paire de transistors T2=BC337, T1=2N3055 ou autres...
La commande du relais se fait avec un "0" logique
sur l'entrée de la porte TTL inverseuse

Ce montage convient par exemple à la commande d'un relais de 12V/10 ohms, ou d'une gâche électrique.
Ic = 12/10 = 1.2A
un gain en courant de 10000 => I_B = 120µA
Si l'on prend un coef. de sur_saturation de 3 => I_B = 360µA
(I_OH = 400µA maxi)
soit R_B = (V_OH - 2V_be )/I_B = (3-1.2)/360µA = 5kohms # 4,7Kohms

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