Bonjour,
je souhaite réaliser un chargeur de batteries (au Nickel) avec une topologie à découpage abaisseuse (Buck). Quelqu'un connaitrait-il une méthode pour dimensionner les composants ? (Mosfet, et surtout bobine et condensateur du filtre de sortie).
Voilà, merci d'avance.
Personne ne peut m'aider ?
C'est surtout concernant le filtre LC de sortie, pour éviter de le faire osciller.
Merci
S'il vous plaît, répondez...
bonsoir: une alim a decoupage est TRES complexe a creer!:deja le transfo a calculer et a faire realiser...donc un conseil: ACHETES!,il existe des ci tout fait auqu'el il suffit d'ajouter une self et une diode..de tete: MC34063 OU 34064 ,je confond tjrs les 2!
Bonsoir electronsa, et merci pour ta réponse.
Le problème c'est que je ne désire pas acheter, et puis je ne sais pas si de tels composants existent, vu que je désire pouvoir avoir en sortie de l'alimentation à découpage une tension (continue) mais de valeur pouvant être changée.
Le seul petit souci est que j'aimerai savoir si quelqu'un connait une méthode pour dimensionner les composants (Mosfet, diode, bobine et condensateur) de la topologie type "Buck" :http://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Buck
Voilà, si quelqu'un sait ou connait un site internet...
Le schéma de ton abaisseur est un schéma de principe. La sortie n'est pas régulée.
De plus, pour un chargeur, il est bon de contrôler le courant.
Je te conseille de trouver une doc de CI apprprié et de câbler leur schéma d'application. Il y a normalement le dimensionnement des composants.
Va faire un tour sur le site de MAXIM NATIONAL SEMICONDUCTOR ou ANALOG DEVICE par exemple.
A+
Bonjour,
Merci Jack pour ta réponse.
Je confirme que le schéma que j'ai posté n'est qu'un schéma de principe, sur celui du chargeur complet, il y a un dispositif régulant le courant (un transistor bipolaire de puissance ou un LM317, je n'ai pas encore tranché).
Merci aussi pour les noms de construteurs, je vais aller y faire un tour, mais en ce qui concerne la solution qui consiste à prendre un CI tout fait, je voulais éviter, préférant expérimenter une solution personnelle, quitte à ce qu'elle ne marche pas au début...
Voilà, si quelqu'un connait la méthode pour calculer un filtre LC (2° ordre), qu'il me fasse signe svp...
++
Bonjour à tous,
Je crois qu'aujourd'hui, grace au CI modernes, le problème se résume au dimensionnement (mais pour ça il doit exister des courbes/abaques qui permettent de s'en sortir facilement, non ?). Mais peut être que je me trompe ?Envoyé par electronsa
+
Bonjour,
On trouve sur le site de ST un logiciel permetant de dimensionner une alimentation à découpage de type Flyback utilisant les composants "Viper" :
http://www.st.com/stonline/products/.../vipfm5.htm#p2
Cordialement.
Bonjour,
Merci à vous, BastienBastien et Ptitux pour vos réponses !
J'ai regardé les CI dédiés au découpage, mais ils restent rares et chers (le LT1070 de Linear Technologies conviendrait), de plus que pour mon application, un courant pulsé de 2A (maxi) sera utilisé pour charger les batteries ce qui restreint encore le choix...
Je pense quand même continuer le développement de ma solution, c'est plus fun je trouve
.
Quand ce sera terminé je posterai dans la rubrique "réalisation", pour ceux que ça intéresse.
Voilà, merci à tous pour votre aide, et si jamais quelqu'un connait un peu les filtres LC, je reste preneur.
++
Je crois qu'il faut que tu revoie le fonctionnement de l'alim à découpage au niveau principe; en effet, L et C ne forment pas un filtre à proprement parler.Voilà, si quelqu'un connait la méthode pour calculer un filtre LC (2° ordre), qu'il me fasse signe svp...
Pour C, il vaut mieux prendre une self à faible résistance série pour diminuer l'ondulation résiduelle.
Pour L, il faut la choisir en fonction du courant moyen en sortie, du courant max admissible par le transistor ou la diode, de l'ondulation en sortie, etc.
A+
Hello,
quelle tension d'entrée, quel courant, combien d'éléments à recharger?
Si tu veux des réponses concrètes il faut être plus précis.
Tu peux t'orienter vers le MAX713 idéal pour ce type d'application.
@+
Bonjour,
Il est vrai que je n'ai pas été clair, ce que je voudrais c'est des infos sur le calcul de la bobine et du condo pour la structure "Buck" (voir schéma du 1° post).
Sinon le chargeur devra pouvoir charger des batteries au Nickel-Cadium et Nickel Metal-Hybride (donc les MAX 172/173 n'iront pas très bien), mais la n'est pas le problème, vu que j'ai trouvé le "bon" circuit : ICS1702 ou ICS1700 de Galaxy Power.
Les batteries à charger font de 6 à 8 éléments et le courant de charge maximum sera de 1,5A.
La tension du secteur est d'abord abaissée à 20/25V avec un tranfo puis la tension en sortie est redressée et lissée pour aller "attaquer" le convertisseur CC Buck.
Après le convertisseur CC, il y a un régulateur de courant, LM317 ou transistor PNP bipolaire.
Voilà, le seul souci concerne le choix du MOS, et de la bobine et du condo du convertisseur CC.
Merci d'avance.
++
Pour le Ni-Mh et Ni-Cd les circuits MAX712 et MAX713 ont fait largement leurs preuves depuis longtemps...
Ils ont un gros avantage sur leurs concurrents, à savoir de pouvoir fonctionner aussi bien en linéaire qu'en découpage (buck).
De plus ils possèdent des entrées de programmations qui les rendent très souples selon les temps de charges désirés, du nombres d'éléments connectés ainsi que de pouvoir programmer une température de consigne.
La fréquence se fixe par un simple condensateur.
Le courant de charge est réglé par une résistance.
Le max 71x (x=2 ou 3 selon la techno de l'accu) accepte jusqu'à 16 éléments simultanément, et il n'y a pas à proprement parlé de limite en courant puisque les composants de puissance sont extérieurs.Les batteries à charger font de 6 à 8 éléments et le courant de charge maximum sera de 1,5A.
La tension du secteur est d'abord abaissée à 20/25V avec un tranfo puis la tension en sortie est redressée et lissée pour aller "attaquer" le convertisseur CC Buck.
LM317? Pourquoi mettre un régulateur linéaire après un Buck?Après le convertisseur CC, il y a un régulateur de courant, LM317 ou transistor PNP bipolaire.
Pour recharger un accu quelqu'il soit, le mode régulation en courant est préférable au mode tension.Voilà, le seul souci concerne le choix du MOS, et de la bobine et du condo du convertisseur CC.
Ce soir je te posterai les formules correspondantes à ton application.
@+
Hello,
voici tout d'abord une petite présentation théorique de la structure abaisseur de tension.
Comme le dis très justement Jack, il n'est pas constructif de définir les composants d'un montage rien que par l'usage de formules, sans entrevoir le pourquoi du comment.
Comment ça marche?
Dans une structure 'BUCK' ou 'abaisseur' ou encore appelée 'step-down', nous avons à faire à un transfert direct d'énergie (forward) entre la source et la charge.
La structure de base se présente sous la forme d'un Mos (ou d'un bipolaire) faisant office d'interrupteur électronique dans le + d'entrée ainsi qu'une inductance en série avec une charge en sortie.
Un signal modulé en PWM cadence à haute fréquence les phases de commutations, ouvert/fermé.
Lorsque l'interrupteur est fermé, la source VE impose sa tension aux bornes de l'inductance et de la charge, ce qui conduit à trouver aux bornes de L: VL=VE-Vs
Le courant qui traverse l'inductance progresse selon: IL=[(VE-Vs)/L]*Ton
(VE-Vs)/L étant la pente du courant.
Dans cette approche du principe je néglige volontairement la tension de saturation de l'interrupteur, en toute rigueur elle doit apparaitre bien sûr.
De même que pour la suite je négligerai Vd, la tension directe de la diode, pour l'instant.
L'interrupteur est commandé par un signal périodique T et de rapport cyclique n, T=Ton+Toff ou n=Ton/T.
Ce rapport cyclique va permettre de moduler l'énergie transmise à L.
C'est le premier stade important dans la détermination des éléments de ce circuit, il dépend de la fréquence choisie, des variations de la tension d'entrée et du choix de la tension de sortie.
Cette période contient 2 temps ou l'interrupteur est fermé: Ton=n.T ou ouvert: Toff=(1-n).T
Nous pouvons donc dire qu'à la fin d'une période Ton, le courant dans L à augmenté deI=[(VE-Vs)/L]*nT (équation 1)
Lorsque l'interrupteur s'ouvre, comme il ne peut y avoir de discontinuité de courant, nous donnons un chemin au courant en positionnant une diode
dite de 'roue libre' (cathode entre le point commun de l'inductance et de l'interrupteur, anode à la masse), on appelle cette phase 'la phase de roue libre' tout bêtement.
Cette diode devra être nécessairement ultra-rapide ou de technologie Schottky, nous reviendrons sur ce point dans la partie traitant des caractéristiques requises pour les actifs.
La tension aux bornes de l'inductance est désormais: VL=-Vd-Vs et le courant dans L devient: IL=(-Vs/L)*Toff soit IL=[-Vs/L]*(1-n)T (équation 2), à la fin de la période T.
En appliquant un régime permanent on obtient la formule suivante pour une période complète de charge/décharge:
[(VE-Vs)/L]*nT-[Vs/L]*(1-n)T=0 d'où l'on tire: Vs=n*VE
n étant inférieur à 1 on voit que Vs sera nécessairement inférieur à VE d'où l'appellation 'abaisseur de tension'.
L'équation 1 nous permet de trouver que nT=L.
et de l'équation 2 on déduit: (1-n)T=LdI/Vs
Soit la loi de variation de I sur la période:
Le courant à donc une forme triangulaire dont la valeur moyenne correspond au courant de sortie.
On voit donc que Is=
La condition de non interruption du courant de L vaut donc: R< 2.VE.L/(VE-Vs).T
Les variations de IL autour du courant moyen doivent être compensées, ce sera le rôle de C que nous devrons placé en sortie.
Ces caractéristiques particulières seront traitées ultérieurement.
Le courant qu'il le parcourera sera donc Ic=IL-Is, l'intégration de ce courant triangulaire par la capacité C produira une tension d'allure arrondie (segments paraboliques en fait).
La résolution de cette intégration
donne: Vs=[Vs(1-Vs/VE)]/(8.L.F².C)
Il faut retenir que si le courant instantané iL est supérieur au courant réclamé par la charge c'est le condensateur qui devra fournir le complément, à l'inverse le surplus de courant passera dans le condensateur.
Critères de choix des composants:
On voit clairement à ce stade que l'interrupteur devra avoir au minimum les caractéristiques suivantes:
Iint(max)=IL(max) soit Iint(max)=IL(moy)+
Vint(max) est atteint lorsque l'interrupteur est bloqué, comme la diode de roue libre est passante à ce moment, la tension "vue" par l'interrupteur sera donc Vint(max)=Vbloc=VE+Vd
La diode de roue libre devra satisfaire au minimum les contraintes suivantes:
Id(max)=Is(max)
et I(moy)=Is(max)*[1-Vs/VE(max)]
ainsi que:
V(reverse)=VE-V(sat)
Important: Le temps de recouvrement inverse de la diode doit être au moins 3x plus rapide que le temps de montée du transistor.
La fréquence sera quant à elle choisie selon des critères de rendement essentiellement, ainsi que des possibilités du circuit de commande.
Les contraintes liées à la CEM sont à considérer également.
Il faut trouver un bon compromis pour limiter les pertes en commutation avant tout.
Le condensateur sera nécessairement à faible résistance série afin de réduire le taux d'ondulation résiduelle.
On détermine sa valeur max (ESR: Equivalent Serial Resistor) en fixant le taux d'ondulation résiduelle:
ESR(max)=Vond/
Au besoin on utilisera plusieurs condensateurs en parallèles pour obtenir la valeur requise.
C'est tout pour ce soir.
La suite demain.
Je fusille le premier qui critiqueC'est tout pour ce soir.
"La sortie n'est pas régulée" comme disait jack ne signifiai pas qu'il suffit d'ajouterr un régulateur de tension en sortie. Ton interrupteur (un MOS a priori) devra etre piloté par un PWM, et ce PWM sera régulé grâce à un circuit permettant d'adapter le signal de commande en fonction des variation de la sortie. Il te faut imperativement un driver pour ton buck, biensur tu pourais le concevoir toi meme uniquement avec des composants discrets, mais cela serait vraiment inutile car trop encombrant, trop cher et rien ne sert de réinventer la roue comme on dit.
Regarde dans les piece jointe, le LT3685 pourait te convenir, ça coute un peu plus de 4$ et tu n' as meme plus besoin de transistor, il est dans le CI... (tu peux meme demander des échantillons gratuit, alors t'as rien a perdre)
http://www.linear.com/pc/categoryPro...ction=VIEW_ALL : ça pourrait t'être utile...
Ce que tu dis est vrai mais, comme l'a rappelé Hulk, la charge d'accu se commande plutôt en courant, la tension étant un paramètre d'entrée du régulateur permettant de contrôler si la pleine charge est atteinte.
A+
Bonjour à tous,
En effet, tu as raison pour un Buck devant alimenter une charge fixe ou variable dans une plage définie cela reste la solution idéale, mais dans le cadre d'une charge d'accu ça n'est pas recommandé.Regarde dans les piece jointe, le LT3685 pourait te convenir, ça coute un peu plus de 4$ et tu n' as meme plus besoin de transistor, il est dans le CI... (tu peux meme demander des échantillons gratuit, alors t'as rien a perdre)
L'accumulateur, s'il est fortement déchargé va mettre en sécurité aussitôt le hacheur.
Ou alors il faut utiliser un circuit de commande qui dispose de 2 entrées de comparaisons, une entrée pour la consigne en tension et une autre pour la consigne en courant (voir le LT3474/LT3475 par exemple).
@+
Bonjour,
Tes explications sur le dimensionnement des composants passifs d'une alimentation à decoupage m'ont beaucoup interessé.
J'ai essayer de résoudre l'intégrale permettant de déduire C, mais j'ai un peu de mal.
Pourrais tu démontrer la résolution de cette intégrale.
merci d'avance.
Voici un document qui pourrait en intéresser quelques uns, c'est un pdf proposé par LT concernant les diverses solutions pour charger une batterie (donc le convertisseur buck)
Bonjour,
tes explications sur le dimensionnement des composants m'interessent beaucoup, et j'ai essayé de démontrer la résolution de l'integrale permettant de calculer la valeur du condensateur, mais j'ai un peu de mal.
pourrais tu la démontrer s'il te plaît.
merci d'avance.
Je me permet juste une petite remarque en direction de ceux qui voudraient développer sur ces références.
Les références que l'on voit sur la brochure de chez LT, ont peu de chances d'aboutir sur une carte chargeur d'un DIYman (Do It Yourself) même bien équipé.
Pour cela 2 raisons principales:
1/Les circuits cms en question possèdent une semelle de masse (exposed Pad) en dessous du boitier qui nécessite une pose en machine et une soudure par refusion (boitier QFN et DFN avec un pitch de 0.4~0.65 dans le meilleur des cas), et oui les boitiers DIL c'est fini depuis belle lurette chez LT pour cette catégorie de composants orientés pro à destination de la téléphonie et autres gadgets portables.
De mémoire il doit encore exister quelques version SO mais sur d'anciens modèles et peu dispo en distribution.
2/ le prix assez dissuasif en unitaire (>15 euros), on peut en demander en échantillon gratuit mais pas accessible pour un non professionnel.
Une troisième raison celle-ci moins limitative, consiste le plus souvent à devoir disposer d'un µC pour accéder aux fonctions de mesures internes de niveau de charge (gas gauging), indispensable pour les Li-Po ou Li-Ion (LTC 4150 ou LTC4059 par exemple).
Les nouvelles générations de circuits qui ne sont pas encore disponibles pour le moment et qui viennent juste d'être présentées, sont encore plus restrictives (pitch plus fins, certains sont à peine manipulable même avec une loupe, fréquence de travail au-delà de quelques MHz qui nécessite de sérieuses connaissances en implantation), mais aussi plus intéressantes (polyphases, multi-sorties, puissances accrues, etc).
Je vous joins une photo en exemple d'une carte d'évaluation pour mieux vous rendre compte des dimensions réelles.
@+
A ce soir.
Pour terminer la discussion théorique nous allons l'illustrer par un cas pratique en mettant en relief les critères de choix.
Déterminons dans un premier temps les caractéristiques des composants nécessaires à un Buck qui aurait les caractéristiques suivantes:
VE(min)=15V
VE(max)=18V
Is=1.5A
Vs=13V
Fsw=100KHz
CI=LTC3783 (par exemple)
1/Le rapport cyclique est défini par:
n(max)=Ton/(Ton+Toff)=Vs/VE(min)
Soit n(max)=0.87
Ton=T-Toff=n*T
F=100KHz => Ton=0.87/100000=8.7µs et Toff=1.3µs
2/ Le choix du Mos
Il est défini complètement selon 3 critères techniques et 1 critère économique:
Les critères techniques:
A/Les caractéristiques courant/tension:
-> Il doit pouvoir supporter la somme du courant moyen et de la composante variable
I(mos)=Is+
On fixe en général un
On voit que le courant crête atteindra son maximum pour une valeur IL(crête)=Imoy+
Soit I(mos)max=1.5+[(1.5*0.3)/2]=1.95A
On prévoit une marge de sécurité de 20% minimum soit I(mos)MAX = 1.95*1.2 = 2.34A
Nous avions vu précédemment que la tension Drain-Source devait satisfaire Vds = VE(max)+Vf
Vf étant la tension directe de la diode de roue libre.
Soit Vds(min) = 18+0.5 = 18.5V
Là encore on prévoit une marge de sécurité en majorant de 20% min cette limite soit Vds(min) = 22.2V.
Pour résumer notre Mos devra satisfaire au moins: ID>2.34A et VDS(bdm)>22.2V
B/ La résistance Rds(on)
La résistance à l'état passant du Mos conditionne l'échauffement de celui-ci par Pd=Vds(on)*Rds(on)
La règle consiste à limiter la puissance dissiper par T à moins de 5% de la puissance totale de sortie.
Ce qui ici nous donne:
Rds(on)max = Ps*0.05/I²(mos)max = 13*1.5*0.05/2.34² = 0.178 Ohms
C/ Le critère de la charge de grille (Qg)
Ce critère est important car le driver de commande peut fournir à la grille un courant max qui va charger la capacité d'entrée.
La valeur de cette capacité d'entrée va limiter la fréquence max de découpage.
Si le courant est trop faible pour charger rapidemment Cg, le Mos aura un 'rise time' trop lent et la surface de croisement entre le courant et la tension va augmenter ce qui provoquera des pertes importantes par commutations.
Donc cette valeur doit être vérifiée.
La règle ici consiste à vérifier que le temps de montée du Mos doit être au maximum de 5% du temps de période.
Qg = Ig*0.05*T
d'où Fmax=(Ig/Qg)*0.05
Ig dépend du circuit de commande (il vaut 50mA pour le LTC3783), Qg du transistor choisi.
Soit Qg(max)=0.05*0.05*1/100000=25nC
En regroupant définitivement toutes ces données on peut désormais choisir notre candidat Mos.
En recherchant chez Farnell on trouve facilement plusieurs candidats répondant à ces critères:
Mon choix se porte sur la référence de chez ZETEX car il répond au 4eme critère, le critère économique (0.71 euros).
Boitier SOT223.
Rds(on)=0.14 Ohms max
V(BR)DSS=60V
IDmax=3.8A
Qgmax=5.7nC
A suivre.
Voici la démo concernant la détermination du condensateur de sortie.
J'ai eu la flemme de tout taper en TEX...
@+
merci HULK28.
lou
Bonjour à tous,
Désolé pour ce temps mort mais j'étais en vacances.
Merci à tous pour vos réponses, en particulier à HULK28 () pour son cours sur les abaisseurs CC dits "Buck", un bon petit rappel...
Pour l'utilisation du MAX712/713, j'y ai pensé mais, a priori, le 712 est plus fait pour la charge des Nickel Metal-Hybride et le 713 irait pour les deux à la limite mais pas pour les Ni-MH pour un taux de charge < C/2 (C : capacité de la batterie). Et puis j'ai découvert les ICS1700/1702 de Galaxy Power qui ont l'air assez bien.
Sinon, pour l'histoire du régulateur linéaire de courant (LM317 ou transistor bip) après le buck, c'est inutile ?
Je pensais que c'était préférable pour avoir un courant de charge de l'accu stable, surtout si la commande PWM n'est pas asservie au courant de sortie.
PS : désolé mais le gestionnaire des pièces jointes n'a pas voulu uploader les datasheets des ICS (taille de 500ko).
Voilà, @+
Je n'ai pas encore regardé ton circuit de près, mais quitte à faire du découpage il ne faut pas tout gâcher (le rendement) en adjoignant un linéaire.
Une solution possible serait d'utiliser la comparaison de tension qui sert habituellement à réguler la tension de sortie pour réguler cette fois le courant.
Il faudra dans ce cas prévoir simplement une limitation de la tension pour protéger la sortie (circuit de commande et capa de sortie) lors du débranchement de l'accu ou lorsque le courant va décroitre en fin de charge.
Veux-tu que je regarde si c'est possible avec ton circuit?
@+
Bonjour à tous,
Merci encore à toi, HULK28 pour t'intéresser à mon cas !
Comme je l'ai dis précédemment, j'avais mis après le convertisseur Buck un régulateur de courant linéaire pour éviter d'avoir à faire une régulation du courant au niveau du convertisseur Buck.
Après c'est vrai que c'est dommage de faire ça...
Je mets en pièces attachées mon schéma (partie commande du MOS du convertisseur Buck).
En ce qui concerne le circuit ICS1700AN, il va "commuter" la source de charge alternativement avec la source de décharge (voir doc) ; est-ce compatible avec un convertisseur Buck, vu qu'à priori, le démarrage d'alimentations à découpage est délicat ?
Voilà, merci encore pour votre intérêt.
++
