Transistor - commande moteur

[BdlB]

Bonjour,
Je suis en train de concevoir la commande d'un moteur.

Certains trouverons certainement que mes schemas font « amateur » ou « préhistorique » ! Mais je vous demande quand même votre avis, et surtout je ne sais pas vraiment comment choisir les transistors.

Voici le schéma :


Notes :
Vcc = 7V et il « arrive » 900mA.

Le moteur prévu est dimensionné pour cette plage de puissance.
Le but du circuit est d’avoir 4 vitesses possible, avec 4 commandes logiques et leurs compléments.
- Arrière = a
- Nulle = n
- Moyenne = m
- Rapide = r


La valeur de RVM fixera la vitesse moyenne du moteur, celle de RVR la vitesse rapide, et celle de RAR la vitesse arrière. (Ce sera sûrement des potentiomètres pour ajuster les vitesses).



Merci d'avance pour vos reponses !
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[BdlB]

L'image sur le message ci dessus n'est pas en pièce jointe, mais je ne peux plus éditer.

Voici l'image en pièce jointe si un modérateur supprime la première.


Toutes mes excuses pour le désagrément.

[DAUDET78]

Bon, il vaudrait partir sur le schéma ci-joint

• Remplacer les NPN par des NMOS
• Remplacer les PNP par des PMOS
• PNP ou PMOS, les signaux de commande doivent être référencés par rapport à la tension d'alimentation

[BdlB]

Merci de la reponse !

Mais je ne vois pas a quoi servent les diodes comme tu les a mise.

J'avais penser mettre des diodes pour eviter les courants de "retour", mais j'aurais fais comme sur le schema ci dessous. (diodes entourées en rouge)


Pour les MOS : comment choisir celui qui sera adapter à la tension et courant ?

referencés par rapport à la tension : c'est a dire ? par rapport a Vcc ?
Je pensé avoir un géné indepandant pour le circuit de commande avec environ 3V et 45mA...

[A voir en vidéo sur Futura]

[erff]

Bonjour,

Avec le schéma que Daudet78 te propose, tu n'auras pas besoin d'une alim indépendante.

Pour choisir les MOS :
- Vérifier que avec un Vgs de 7V et un Ids de 900mA, le MOS est passant (Rds_on le + faible possible)
- Vérifier qu'il supporte 900mA et a une tenue en tension de 7V (ça à la limite c'est bon)
- En supposant que ton MOS est passant sous un courant de 900mA, et un Rds_on de "x Ohms", tu as les pertes en x*I² : il faut choisir e boitier e conséquence de telle sorte que sa résistance thermique ne donne pas une élévation de température de plus de 80°

PS : tu as pensé à faire une commande MLI avec un hacheur ? (tu pourrais ainsi faire de la variation de vitesse, et tu ne perdrais pas de la puissance dans les résistances lors des vitesses moyennes)

[erff]

Pour l'histoire des diodes, elles permettent au 1/2*L*I² (énergie magnétique stockée dans le moteur de s'évacuer. Si on ne le fait pas, et qu'on ouvre brusquement les interrupteurs, 2 vont passer en avalanche (tension de qques centaines de V pdt quelques µs) et les transistors n'aiment pas ça.
Avec les diodes, l'énergie est évacuée sous Vcc+1.2V car 2 diodes conduisent au lieu de Vcc+2*V_avalanche

[BdlB]

Je suis en train de reflechir a un MLI avec un 555 et un pont en H, mais pour l'instant je reste sur les resistance !

Avec le schéma que Daudet78 te propose, tu n'auras pas besoin d'une alim indépendante.

c'est a dire ? je dois pas vraiment comprendre son schema... ma commande sera issue d'un circuit logique (avec plusieur NAND) : je vais pas me servir du Vcc à 7V et 900mA dans un circuits logique ! si ?



Pour les transistor si on prend un exemple :
lien

Ce transistor peut avoir 200V entre S et D, avec 6.5A c'est ca ?
un Rds faible de 0.8 Ohms

Et la commande sur G pour le faire saturer ?

[erff]

Des portes NAND tu peux les alimenter en 7V, c'est pas un problème; Par contre elles ne pourront pas commander la grille des MOS correctement ( il y aura un appel de courant important au tout début de la commande) donc il faut prévoir un petit montage suiveur juste avant d'attaquer la grille (genre push pull avec 2 transistors bipolaires+résistance de base)

900mA c'est le courant de ton moteur, dans les circuits logiques tu auras peut etre 7V 300µA c'est tout.

A propos du MOS :

- Il supporte bien 900mA
- Il supporte bien 7V en tenue en tension
- D'après la figure 1, si on se place à Vgs=-7V (c'est un PMOS donc Vgs<0) et Ids=900mA, on trouve la tension Vds=0.5V (ce qui fait un Rds_on de 0.5/0.9 = 0.55 Ohms environ)
- Les échauffements
Dans la doc on voit que R_thja=62.5°/W et le MOS dissipe 0.5V*0.9A=0.45W donc l'élévation de température est de 62.5*0.45=30°C
Si tu travailles à 30°, alors ton MOS aura une température de 30+30=60° ce qu'il peut supporter (moralité : pas besoin de dissipateur de chaleur car le silicium meurt à 150°...sachant que plus c'est chaud plus ça vieillit mal donc mettre un dissipateur prolongera la durée de vie)

Ce MOS convient pour ton application.
Reste à trouver les NMOS adéquats :S

PS : attention quand même car les courbes de la fig1 sont données à T=25° et nous on travaille à 60...voir fig8, ça montre que la température n'est pas en notre faveur car R_ds augmente avec elle

[BdlB]

Mais c'est pas possible de le commander avec une alim indepandante ? genre 3V ?

c'est ce que j'avais prevu car sur le circuit de puissance je suis juste en intensité pour alimentaer le moteur (soucis d'economie et d'espace) donc je ne voudrais pas aller en consommer dans tout le reste du systeme de commande.

Pour le suiveur, en sortie de circuit logique, un AOP en suiveur ca irai ?

[erff]

Tes circuits logiques vont pomper rien du tout ! genre 0.1% de la puissance totale...donc c'est carrément négligeable..et si ton alim est juste, il faudra plutot la changer, ou changer le moteur (ou sous-utiliser ton moteur, en limitant volontairement son courant).
En + avec 3V, tu ne pourras pas commander ton NMOS car il faut que son Vgs soit grand (10V préconisés dans la doc, 7V ça passait car 900mA reste un courant faible comparé aux 6A que peut encaisser le MOS)

Pour le suiveur, en sortie de circuit logique, un AOP en suiveur ca irai ?

Ca serait plutot un AOp monté en comparateur, avec Vcc/2 sur la broche -
Regarde la figure 6 de la doc : il faut apporter 25nC pour que la commutation soit totale (dans des conditions différentes des nôtres, mais faisons comme si...) : avec 30mA (courant max d'un AOp), il te faut 1µs pour commuter ce qui est acceptable car tu ne commutes pas à 100kHz
Si tu fais une commande avec hacheur (fréquence élevée), il faut que ta commande puisse envoyer des bonnes pêches de courant donc plutot un suiveur avec transistors.

PS : tu peux utiliser un comparateur au lieu de l'AOp (plus rapide pour commuter), qui met 0V ou +Vcc (style LM393...attention à la sortie qui est à collecteur ouvert...voir sa doc pour la mise en oeuvre)...si tu n'as rien sous la main, un AOp en boucle ouverte pourra toujours faire l'affaire.

[BdlB]

Pour l'histoire des diodes, elles permettent au 1/2*L*I² (énergie magnétique stockée dans le moteur de s'évacuer. Si on ne le fait pas, et qu'on ouvre brusquement les interrupteurs, 2 vont passer en avalanche (tension de qques centaines de V pdt quelques µs) et les transistors n'aiment pas ça.
Avec les diodes, l'énergie est évacuée sous Vcc+1.2V car 2 diodes conduisent au lieu de Vcc+2*V_avalanche

Et cette energie elle va a la masse ou a la source ?

En faite la source d'energie ca sera des panneaux solaires, je crois que c'est assez fragile au courant "entrant"...

Ces diodes ne peuvent pas etre remplacées par des condo ? qui vont se charger rapidement et se décharger doucement? (voir que je pourrai utiliser pour alimenter des composants annexes : voyents lumineux etc..)

Je vois aps pourquoi il y a 4 diodes, pour moi il y a une redondance entre celles du "haut" et celles du "bas" du schema...
Mais je dois me tromper !!

[erff]

Et cette energie elle va a la masse ou a la source ?

La question est "bizarre". L'énergie va toujours dans un composant (la masse n'en est pas un). Ici c'est effectivement la source qui récupère l'énergie (en fait c'est la capa de découplage que tu mets en amont de ton circuit qui va absorber cette énergie, car toutes les alims ne sont pas réversibles)

Je vois aps pourquoi il y a 4 diodes, pour moi il y a une redondance entre celles du "haut" et celles du "bas" du schema...

Ton moteur peut tourner dans les 2 sens et être arrêté. Suivant le sens dans lequel il tournait, son courant de freinage ira dans 2 sens différents. A chaque fois, il y a 2 diodes qui conduisent (haut-gauche avec bas droite, ou haut-droite avec bas-gauche)
Fais le raisonnement : imagine que tes transistors sont tous bloqués et que ton moteur veuille envoyer du courant (car les 1/2L*I² il faut bien les mettre quelque part !!!)...en fonction du sens du courant, tu en déduis quelles diodes vont conduire et quelles diodes ne vont pas conduire.

En faite la source d'energie ca sera des panneaux solaires, je crois que c'est assez fragile au courant "entrant"...

Je ne suis même pas sûr que ça soit réversible (à confirmer) donc il ne risque pas d'accepter du courant de la part du moteur, donc IL FAUT METTRE UN CONDENSATEUR DE DECOUPLAGE, capable d'encaisser le 1/2*LI² sans que sa tension aux bornes varie de façon significative)
Delta_U = sqrt(LI²/C) qui doit être relativement faible (C=1000µF convient parfaitement)

Ces diodes ne peuvent pas etre remplacées par des condo ? qui vont se charger rapidement et se décharger doucement?

Le principe c'est d'utiliser une diode de roue libre...rien ne t'empêche de mettre des condos, mais il faut calculer leur valeur correctement, pas trop forte pour ne pas cramer un transistor à la fermeture, pas trop faible pour ne pas faire passer les transistors en avalanche...ces 2 critères vont être compliqués à satisfaire simultanément car l'énergie que renvoie le moteur est en principe élevée...Franchement la solution diode est quand même plus sexy je trouve.
PS : tu es allergique aux diodes ???

[BdlB]

Merci ! C’est plus clair ! Effectivement j’avais du réfléchir a l’envers avec les 4 diodes.

Non je ne suis pas allergique aux diodes ! C’était juste une question « de principe » de savoir si des condos pouvaient être utilisé.

Effectivement je ne crois pas que les panneaux soient réversibles…

Pour le dimensionnement du condo entre la source et le circuit : il vaut mieux qu’il soit trop fort que trop faible je pense ? Il doit être en série entre la source et le reste du circuits ?

[erff]

Pour le dimensionnement du condo entre la source et le circuit : il vaut mieux qu’il soit trop fort que trop faible je pense ? Il doit être en série entre la source et le reste du circuits ?

C'est un condo de découplage, donc il est entre le Vcc et la masse. Sa valeur doit permettre d'absorber les courants renvoyés par le moteur sans que sa tension ne fluctue trop.
En somme : tu as 1/2*L*I² à évacuer en 1/2*C*U² (sachant que le condo est toujours à Vcc lors du fonctionnement)
De là tu te donnes un delta(U) acceptable car la tension du condo va passer de Vcc à Vcc+delta(U) temporairement
Pour ce genre de truc, tu peux te prendre C vers 100µF (plutot + que moins)

Un petit calcul à la louche :
Disons L=1mH, et I=1A donc il faut absorber 0.5mJ donc deltaU=(1e-6/C)^(1/2)=100mV si C=100µF , 1V si C=1µF et 10V si C=10nF

[BdlB]

Si je comprend bien c'est ca :

(rien de mieux pour moi qu'un schema ^^ sinon j'ai du mal des fois)



Et le dimensionnement des diodes ?
il pas quelle brule a Vcc en indirect, ni a 1/2*L*I² en direct.

[erff]

Une diode de redressement type 1n4001 ça devrait aller je pense.

Normalement on met une capa de découplage pour la partie puissance et une pour la partie commande (de + faible valeur...genre 1µF tout ceci dépendant des circuits en présence), tout en rajoutant des petites capas (10-100nF max) aux bornes des circuits intégrés censés commuter rapidement ou se situant loin de la capa de 1µF (à cause de l'inductance des pistes les séparant de celle ci)...Après étant donné que ton truc ne commute pas à 100kHz je ne pense pas que ça soit obligatoire...à tester

PS : les condos doivent être placés au plus près du circuit que l'on souhaite isoler.

[BdlB]

ok pour les diodes ! et a 0.1€ c'ets pas ca qui va faire exploser le budjet !


Pour le condo : quand tu dis près du circuit a isoler, c'est près de la source de tension temporaire (moteur) ou proche du composant a proteger (source = panneaux solaire dans mon cas)

[erff]

L'idée c'est que la longueur de piste entre l'anode des diode et la masse du condensateur, ainsi que la longueur entre la cathode et le Vcc du condo soit le plus court possible...il ne faut pas mettre 3m de câble, c'est ce que je veux dire par là...en principe ce n'est pas très critique si ton montage est sur la même carte que le condo ça ira ..Les fils pour aller jusqu'au moteur ne sont pas très critiques car un moteur c'est très inductif et les fils sont légèrement inductifs : env.1µH/mètre (un peu plus ou un peu moins....on s'en fiche)
Dans tous les cas, on y gagne toujours à minimiser la longueur des connexions...mais vu qu'ici on ne commute pas vite...je pense que c'est plus du chipotage qu'autre chose.

En gros tu fais ta carte avec tout dessus sauf le moteur en prenant le soin de compartimenter la partie commande et la partie puissance et ça devrait aller

[BdlB]

merci !!!

Dernière question je pense :
tout le monde me conseil de remplacer mes bipolaire (ou mes field effect) par des MOS. quels sont les problemes auxquels je m'expose en ne prennant pas de MOS ? (en restant en BIP je pourrais avoir mes commande en 3V)