quelques questions alim à découpage

[invite2562e666]

Bonjouur,

J'ai réalisé une petite alim a découpage suivant le schéma ci joint (pour générer 170V pour des nixies, 4 tubes à environ 4mA par tube).
Mais je me pose quelques questions :
- Au delà de 20mA, l'IRF chauffe très fort : Est ce normal? Si non, quelles valeurs de composants changer pour qu'il chauffe moins.
- une diode "rapide" est-elle nécessaire (j'ai essayé avec une bête 1N4007 et cela va très bien (mis à part un petit bruit). Cela risque-t-il d'endommager autre chose.
- de même, une self de 100µH (à la place de 330 fonctionne également très bien). Y a-t-il une grande "tolérance sur les composants?

Merci de vos réponses

th.
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[gebog75]

Bonjour,

Au delà de 20mA, l'IRF chauffe très fort : Est ce normal? Si non, quelles valeurs de composants changer pour qu'il chauffe moins.
- une diode "rapide" est-elle nécessaire (j'ai essayé avec une bête 1N4007 et cela va très bien (mis à part un petit bruit). Cela risque-t-il d'endommager autre chose.
- de même, une self de 100µH (à la place de 330 fonctionne également très bien). Y a-t-il une grande "tolérance sur les composants?

L'IRF chauffe de trop parce que les pertes en commutation sont trop importantes. Pour les réduire, il faut utiliser une diode rapide telle que la BYV27C du schéma d'origine, qui a un faible temps de recouvrement.
La self de 100µH au lieu de 330µH augmente le courant crete dans un rapport 3 , ce qui augmente d'autant les pertes en commutation de l'IRF.

@+

[Jack]

Remplace ta 1N4007 par une diode rapide et les pertes par commutation devraient diminuer dans l'IRF.

Il devrait déjà moins chauffer. En tout cas, je commencerais par là.

A+

[invite14532198711]

Salut,
alors là pas evident, on dirait que C12 est à l'envers.
Raison de la chauffe du MOS : la bobine.
Tu doit avoir un fort courant avec un rapport cyclique élevé dans ton cas, ce qui fait que le transistor conduit trop longtemps, et dissipe.
Le 34063 travaille très très bas en frequence (genre 30kHz voir moins) ce qui oblige à avoir de grosse bobines pour accumuler suffisament de sauce pour booster durant la phase bloqué du MOS.
autre chose, verifier le courant de fuite de D10, si le timing capacitor C11 est bon (dans les spec du 34063), etre sur que le MOS est compatible avec ce circuit (temps de blocage, capacité de grille...)
check ta bobine, à mon avis elle est trop petite, met une 470µ, voir 680 sur ferrites, vu que les valeurs sont données à 100kHz.
J'avais pas vu pour la 4007, effectivement met une schottky ça ira mieux aussi!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite14532198711]

Oups on s'est tous croisés !!!

[invite2562e666]

Merci pour vos conseils avisés.

Finalement, j'ai mis une diode rapide et j'ai remplacé la 330 Ohm par une 150 puis remplacé le 10µF par un 22µF, (je n'ai pas de 470µH sous la main) et il me semble que c'est la "configuration" qui chauffe le moins. Le transistor reste assez chaud qu toucher, mais je pense qu'avec un petit radiateur, cela ira.

thierry

[jiherve]

Bonsoir
A mon humble avis il manque aussi une diode de roue libre en // avec le MOS car c'est sa diode de structure qui en tient lieu et elle n'est généralement pas prévue pour.
JR

[gebog75]

Bonsoir à tous,

Bonsoir
A mon humble avis il manque aussi une diode de roue libre en // avec le MOS car c'est sa diode de structure qui en tient lieu et elle n'est généralement pas prévue pour.
JR

Pas d'accord avec toi :
dans ce type de montage (boost), c'est la diode D10 qui assure la continuité du courant dans la self.
Des que la commande du MOS est coupée, et pendant la phase de commutation, c'est à dire jusqu'à ce que le MOS soit bloqué , son courant Drain decroit (mais teste >0) tandis que le courant croit dans la diode D10. La somme des deux égale le courant de self.
Il n'y a besoin d'aucune diode en // du MOS.
A+

[invite14532198711]

Salut,
malgré tout, Hervé à raison, la diode type 1N4007 est une cata dans une alim à découpage (temps de reponse), les schottky sont faites pour ça !
Vu les caracteristiques du montage, (12V en entrée, 170V en sortie avec 20mA) je pense que la principale responsable de l'échauffement c'est la bobine, pas assez grosse à mon gout, vu l'énergie qui faut enmagaziner pour arriver au resultat, et la "lenteur" du 34063.
mais la diode est responsable en partie aussi.

[Jack]

malgré tout, Hervé à raison

je ne crois pas. Je suis de l'avis de gebog75.

Pas besoin d'ajouter une nouvelle diode.

Pour ce qui est de mettre une diode rapide pour D10, là on est tous d'accord.

A+

[gebog75]

Bonjour à tous,

Salut,
malgré tout, Hervé à raison, la diode type 1N4007 est une cata dans une alim à découpage (temps de reponse), les schottky sont faites pour ça !

Oui, s'il s'agit de tensions inverses faibles , mais dans le cas présent, la diode doit tenir 170V x 120% (pour avoir une marge) soit au moins 200V en VRRmax. Et à ma connaissance, il n'existe pas de Schottky qui tiennent 200V .... Même les TMBS de Vishay plafonnent à 150V.
La meilleure solution reste une diode Fast tenant 250 ou 300V, la BYV27-300 par exemple.
A+

[invite2562e666]

Bonjour,

J'ai utilisé une MUR1640 -800V, c'est tout ce que mon revendeur avait. Ceci dit, ça a quand même marché avec la 4007, mais je préfère donc suivant vos conseils de ne pas prendre de risque.

thierry

[invite14532198711]

Effectivement Gebog, c'est dure d'avoir ces shottky, faudrait regarder chez PANJIT ou ONSEMI, masi une BY rapide, ça peut effectivement aller.

[freepicbasic]

La diode de roue libre est intégré dans l'IRF840 !

Son temps de recouvrement est proche de la µs donc utilisé des fréquences de découpages pas trop élevées.

Si la bobine est trop petite, une fois la bobine déchargée le transistor prend les 12V a ses bornes et chauffe.
(visible au scope)

en résumé reduire la fréquence et augmenter la bobine.

[Jack]

Son temps de recouvrement est proche de la µs donc utilisé des fréquences de découpages pas trop élevées.

C'est l'ordre de grandeur du Trr d'une 1N4007. Une diode rapide (pas une shottky) a un Trr de l'ordre de 20 à 30ns. Il n'y a pas photo.
Je suis plutôt pour augmenter la fréquence et donc diminuer la valeur de la bobine.

Si la bobine est trop petite, une fois la bobine déchargée le transistor prend les 12V a ses bornes et chauffe.

??????
Et quand la bobine n'est pas déchargée, c'est 170V, alors 12V ce n'est pas bien méchant. D'autant que ce n'est pas un problème puisqu'à ce moment le transistor est bloqué.

A+

[invite03481543]

Salut,

selon mes calculs la bobine devrait être de 100µH.

Le rapport ton/toff est de l'ordre de 13 pour une fréquence de 100KHz.

L'échauffement que tu constates est probablement dû aux pertes en commutation c'est à dire le moment ou le Mos se sature (Imax, Vdsmin) et se bloque.
A cet instant il faut que la surface que représente le croisement de I et U soit la plus faible possible, sinon ce sont des W que devra dissiper le Mos et à cette fréquence c'est vitale de contrôler ce point.
Donc il faut que tu utilises un "snubber" aux bornes du Mos, mais seul l'analyse des signaux au scope peut indiquer les niveaux de tension et de courant en jeu.

Autre point important reste le routage de tout ça, les selfs de câblage n'arrangent rien à l'affaire.
Ainsi que le routage des masses.
Si tu as un routage de ta réalisation je pourrai te guider.

Pour la diode, à cette fréquence une schottky s'impose mais compte tenu des tensions, la diode ultra-fast est incontournable.
Il aurait sans doute mieux valut faire un flyback ce qui aurait permis de commander à plus faible niveau de tension.
Compte tenu des niveaux de courants et de tensions, un tore aurait suffit avec un bobinage à la main.

[freepicbasic]

??????
Et quand la bobine n'est pas déchargée, c'est 170V, alors 12V ce n'est pas bien méchant. D'autant que ce n'est pas un problème puisqu'à ce moment le transistor est bloqué.

Hé ben non 170V c'est la surtension transistor bloqué
12V c'est la charge de la bobine saturée

pas bien méchant.

sI,
le transistor est saturé ! , mais plus de charge (bobine chargé), il court circuite l'alime les 12 volts apparaissent au borne du Mos
La puissance dissipé par le mosfet tend vers "l'infini".


Au scope comparer la commande a la sortie du Mos, une dent de scie pendant la saturation, si une tension max apparait la bobine est saturée le transistor chauffe.

[Jack]

Hé ben non 170V c'est la surtension transistor bloqué
12V c'est la charge de la bobine saturée

Je ne comprends pas ton raisonnement .

Déjà, si la bobine est saturée, c'est que ton alim est mal dimensionnée. A aucun moment la bobine doit se saturer !!!

Ensuite, reprenons le fonctionnement de l'alim:

le transistor conduit et charge la bobine. On va dire qu'il est saturé (même si ce terme n'est pas exactement approprié à un mosfet). Il présente à ce moment une très faible tension entre drain et source.

Lorsque le transistor se bloque, la tension à ses bornes est celle de la tension de sortie, c'est-à-dire 170V, au seuil de la diode près.
Ensuite, si la bobine vient à se décharger complètement, la tension aux bornes du mos passe à 12V puisque la diode D10 se bloque et qu'il n'y a plus de tension aux bornes de la bobine. En pratique, à ce moment précis apparaissent des oscillations centrées autour des 12V dues au circuit RLC formé principalement par la bobine, la capa inverse de la diode et la charge.

A+

[invite2562e666]

Re-bonjour,

Il s'agit pourtant d'un schéma assez répandu que l'on trouve un peu partout sur le web (et dans elektor de ce mois).
Je l'ai réalisé avec 1 nixie pour essayer sur une plaque à essai. Mon routage final est ici en pièce jointe (attention, pas encore vérifié à 100%), c'est vrai qu'il est sans doute loin d'être optimal pour une alim à découpage.
Je me demandais aussi si une des valeurs "clé" n'était pas la résistance de rappel de la grille vers la masse pour optimiser le temps de charge/décharge de la grille de l'IRF (j'ai finalement mis 150 Ohm)
Je ferai des mesures à l'oscillo, mais ce sera pour la semaine prochaine (après un bon réveillon dans les ardennes).

thierry

[Jack]

Tu verras effectivement à l'oscillo, mais les composants de l'alim sont tout de même un peu dispersés.

Bon réveillon en attendant

A+

[jiherve]

Bonjour
Effectivement j'ai été un peu rapide en ce qui concerne la diode de roue libre qui n'est pas nécessaire dans ce montage si la diode de redressement est suffisamment rapide.
Cependant le mos chauffera si la commande de gate n'est pas assez péchue, en clair s'il fonctionne trop longtemps en régime linéaire durant la commutation.
il faut donc un étage driver à basse impedance , dans les deux sens.
Si la self sature la c'est rédhibitoire!
JR

[Jack]

il faut donc un étage driver à basse impedance , dans les deux sens.

Je pense qu'il faut soigner le blocage du mosfet car c'est à ce moment que le courant dans la self est maximum.

La mise en conduction est moins importante car en cas de fonctionnement discontinu (bobine complètement déchargée), le courant est même nul, donc pas de perte.

A+

[freepicbasic]

A aucun moment la bobine doit se saturer

je suis bien d'accord , cela signifierait que la bobine est trop petite, ou la fréquence trop basse.

Si l'on regarde une bobine en commutation.
Au début le courant est faible puis augmente.
Si le temps ou le courant passe est trop long , la bobine laisse passer tout le courant.
2 solutions , augmenter la fréquence ou augmenter la bobine.

D'après le data sheet la conductance est mauvaise 0.85 ohm quasiment 1 ohms.
Sous 12V un IRF840 court-cicuitant l'alime consommera 12W environ , on dirait que le constructeur l'a fait exprès ...

Si l'on augmente la fréquence les pertes dû aux transistions augmentent.
1µs à 500khz le transistor ne fait que chauffer à 100 khz 20% de pertes, plus les pertes de conductance, on arrive comme ça tranquillement à plus d'1W de pertes (25 à 30%) en étant bien règlé.
(je prend en compte la consommation 170V 20ma ~4W)
Si la bobine est trop petite le temps ou la bobine est saturée on perd 12W "direct" de chauffe dans le transistor pendant le temps de saturation voir le % au scope.

Le fait d'augmenter la fréquence va masquer la saturation de la bobine d'un coté donc chauffer moins , et d'un autre coté augmenter les pertes de commutations.

Au sujet de la diode si elle commute pas assez vite cela engendrera une tension supérieure du coté transistor la zener "roue libre" intégré suporte 500V donc on peut espérer que l'effet zener n'entre pas en action.
(qui aurait été une cause de chauffe du MosFet , à vérifier si ça monte à 500V)
Il suffit de mettre le scope et d'essayer divers diode pour voir leur efficacité la tension minimum du coté transistor déterminera la meilleure.

Le problème a été bien discuté au sujet des shottky une diode rapide fera l'affaire si l'on découpe à 15khz.
Limitant les pertes et soucis divers , à condition de tailler la bobine en conséquence...

Noter aussi la résistance interne du générateur créé , la 1 ohms de commutation, limite à 1 ohms 12V la charge soit 6W de chauffe pour 6W de charge , cas du rendement max du générateur à 50%
Res interne = Res de charge.
On est proche du max avec les 4W de conso utilisée.
C'est un peu normal que ça chauffe ...

[gebog75]

je suis bien d'accord , cela signifierait que la bobine est trop petite, ou la fréquence trop basse. Si l'on regarde une bobine en commutation.
Au début le courant est faible puis augmente.
Si le temps ou le courant passe est trop long , la bobine laisse passer tout le courant.
2 solutions , augmenter la fréquence ou augmenter la bobine.

C'est bien le but de la conception et du dimensionnement des différents composants : utiliser la self comme stockage d'énergie et pas comme court circuit comme tu le penses .
Avec le schéma présenté, on tourne autour de 40 KHz, en Mode Boost discontinu, avec un Ton de l'ordre de 20µS. Voir calculs en piece jointe.
et aussi ce lien pour une alim tout à fait similaire :
http://www.jogis-roehrenbude.de/Lese...ixie-clock.htm

D'après le data sheet la conductance est mauvaise 0.85 ohm quasiment 1 ohms.
Sous 12V un IRF840 court-cicuitant l'alime consommera 12W environ , on dirait que le constructeur l'a fait exprès ...

Voir ci-dessus : la self n'est pas censée "court-circuiter" le 12V.
Et les pertes en conduction sont minimes :
pour un courant Drain en forme de rampe de valeur crete Ic 0.7A, un duty de 90%, le courant efficace vaut Ieff = Ton/T x Ic² / 3 soit 0.9 x 0.7² / 3 = 0.15 A² ou encore 150mW avec un Rdson de 1Ohm, donc négligeable devant les pertes en commutation.

Au sujet de la diode si elle commute pas assez vite cela engendrera une tension supérieure du coté transistor la zener "roue libre" intégré suporte 500V donc on peut espérer que l'effet zener n'entre pas en action.

La diode interne du MOS n'est pas une zener, et comme dit les posts #8 et + , ne sert en aucun cas de diode de roue libre, car il faudrait pour cela que le courant s'inverse dans la self, alors qu'il reste positif, et ne fait que décroitre pendant le blocage du MOS et la conduction de la diode.
A+

[freepicbasic]

La diode interne du MOS n'est pas une zener, et comme dit les posts #8 et + ,

Voir le data sheet le symbole est celui de la zener !

ne sert en aucun cas de diode de roue libre, car il faudrait pour cela que le courant s'inverse dans la self, alors qu'il reste positif, et ne fait que décroitre pendant le blocage du MOS et la conduction de la diode.

Oui , c'est vrai le circuit n'est pas fermé de l'autre coté puisqu'on charge une capas pour le 170V.
Je n'ai pas dis qu'on s'en servait , mais qu'elle existait. Effectivement fallait préciser, c'est bien vu !

D'ailleurs le terme de "roue libre" n'est pas exact on devrait dire diode de récup .
Mais c'était surtout en réaction aux montages à moteur qui utilise une diode "roue libre" qui gaspille l'énergie au lieu de la récupérer dans l'accus... enfin, encore un autre débat.

Un cours de base, résistance interne d'un géné et charge
Pas besoin de calcul compliqué pour comprendre.
http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/...Puiss_gene.doc
Application du cours;
si Rdson=1 ohm , je vois pas comment la charge pourrait être plus faible..
6W max avec une chauffe de 6W dans le Mos...

[invite03481543]

Ah ben oui, le routage est absolument à revoir mon cher thm

Même si les courants sont peu élevés, il faut impérativement faire des liaisons larges et courtes au niveau des pistes reliant l'entrée, le mos, la diode et surtout les masses.
Ton circuit doit probablement osciller avec les inductances parasites qui sont générés par le routage global.
Je vais faire un dessin pour mieux expliquer cette notion.
@+

[Jack]

A ta place thm, j'irais réveillonner chez Hulk .

A+

[gebog75]

Re-bonjour,

Voir le data sheet, le symbole est celui de la zener !

Oui, mais ce symbole ne sert pas à indiquer qu'il y a une zener interne. Il rappelle simplement qu'au dela d'une certaine tension inverse aux bornes de la diode interne (B_VDSS dite Breakdown Voltage , un phénomène d'avalanche survient, d'ou analogie avec l'effet zener et le symbole utilisé.
Le Web fourmille de docs expliquant cette structure interne.

D'ailleurs le terme de "roue libre" n'est pas exact on devrait dire diode de récup .

D'accord avec toi, quand la diode sert à restituer l'energie vers le circuit ad hoc.
Roue libre devrait etre effectivement réservé à une diode qui assure la continuité du courant uniquement (comme celle qui "gaspille" de l'énergie en // d'un moteur ..).

si Rdson=1 ohm , je vois pas comment la charge pourrait être plus faible..
6W max avec une chauffe de 6W dans le Mos...

????? même en supposant que la self soit saturée, ton calcul ne tient compte ni de l'impédance interne de la source 12V, ni de la résistance propre de la self.

Désolé, mais même soit disant "compliquée" ma formule est juste.
A+

[Jack]

D'accord avec toi, quand la diode sert à restituer l'energie vers le circuit ad hoc.
Roue libre devrait etre effectivement réservé à une diode qui assure la continuité du courant uniquement

Et à quoi sert cette diode si ce n'est assurer la continuité du courant?.

A+

[gebog75]

Et à quoi sert cette diode si ce n'est assurer la continuité du courant?.
A+

Tu as raison, et je me suis sans doute mal exprimé !
Dans le 1er cas , la diode de restitution assure bien entendu la continuité du courant,
dans le second cas, elle permet simplement que le courant ne soit pas interrompu (cas type de la diode en // du moteur)..
C'est mieux comme définition ??
A+