Pilotage d'un module Peltier via le PWM d'un Arduino

[Wikisoka]

Bonjour a tous,
Il y a quelque temps j'ai du faire dans l'urgence une petite bidouille pour refroidir de la fumée, et pour cela je me suis contenté d'un module Peltier de recup' (12v 70W) alimenté directement par une alimentation 12v a découpage (une vieille ATX qui trainait dans un coin).
Le système a très bien marché et a été réalisé dans les temps.

Mais maintenant que j'ai un peu plus de temps pour peaufiner la chose (et après quelques recherches sur les modules Peltier), j'ai décidé de piloté le module via un Arduino.

J'ai fait le schéma suivant et j'aimerais l'avis des connaisseurs afin de voir si j'ai pas fait une énorme bourde. (Je n'ose pas tester le circuit sur une breadboard, je ne suis pas sûr qu'elle soit prévue pour supporter plus de 5A, et j'aimerais aussi éviter de cramer la carte Arduino)

(Datasheet du Mosfet: IRL540)
Alors, qu'en pensez vous?
-----

[DAUDET78]

Bonjour Wikisoka et bienvenue sur FUTURA
Sans voir encore ta pièce jointe ....

Il est fortement déconseillé de piloter en PWM un Peltier.
- Pendant le temps d'alimentation, il refroidie
- Pendant le temps de non alimentation, il réchauffe la face froide par échange thermique avec la face chaude

[Wikisoka]

Oui c'est ce que j'ai pu voir en me renseignant sur les Peltier, mais vu les fréquences du PWM de l'Arduino je me suis dit que ça ne poserait pas de problèmes.
En plus (mais tu ne peux malheureusement pas encore le voir tant que la pièce jointe est en attente de validation), j'ai placé deux condensateur (10µF et 100nF) en me disant que ça allé lisser la tension et résoudre le problème du pilotage d'un module Peltier en PWM.

[DAUDET78]

mais vu les fréquences du PWM

ca n'a rien à voir avec la fréquence ....
Avec un PWM 50% :
- Pendant un temps T/2, tu refroidies
- Pendant un temps T/2, tu réchauffes

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

un pelletier , on le laisse fonctionner....tant qu'on en a besoin

[antek]

ca n'a rien à voir avec la fréquence ....

Ben si. Avec les condensateurs indiqués, le signal sera plus ou moins bien "lissé" en fonction de sa fréquence.
En attendant le schéma . . .

[DAUDET78]

Ben si. Avec les condensateurs indiqués, le signal sera plus ou moins bien "lissé" en fonction de sa fréquence.

J'ai des doutes sur le schéma .....

En attendant le schéma . . .

je suis à l'apéro ..... avec modération !

[Wikisoka]

En attendant que vous puissiez voir le schéma, je passe moi aussi a l'apero (ici aussi avec modération) et j'attends vos conseils
Merci a tous pour vos reponses!

[DAUDET78]

je passe moi aussi a l'apero (ici aussi avec modération)

On est Dimanche ...alors, un p'tit hors sujet !

Ce qu'il y a de bien avec l’apéro, c'est qu'il n'y a plus jamais de disputes de marchand de tapis ! Mois, je suis à l'Aberlour, d'autres au Kir, d'autres au H.B.
Bref, on est pour le mieux dans le meilleur des mondes !

PS : Si ces digressions gênent la modération , y a qu'a valider plus vite les P.J. Nous, faut bien qu'on s'occupe à causer pour passer le temps !

[Wikisoka]

personnellement j'ai fait des banana daïquiri, ça a mis tout le monde d'accord

[Wikisoka]

Je rajoute quelque précision: je me sers du PWM pour ne pas attaquer le module Peltier au maximum de la puissance directement (ce qui apparemment n'est pas très bon pour la durée de vie des modules).
Je n'ai pas besoin de faire de régulation de température.
L'idée que j'avais été de monter lentement de 0% a 100% en quelque minute puis de laisser tourner le module a 100% pendant le reste de l'utilisation du système.

[DAUDET78]

Alors, qu'en pensez vous?

Que le NMOS, Avec 10µF de charge, il va pas aimer ......
Un découpage avec self et diode genre Buck , ce serait mieux

[Wikisoka]

Ok merci de la réponse, je regarde ça et je reposte le schéma corrigé.

[Wikisoka]

Bonjour a tous!
Voila la nouvelle version du schéma:


J'ai pas trop compris comment dimensionner l'inductance et la capa, pour l'inductance j'ai pris la valeur d'une des rares a tenir 10A (a un prix raisonnable), et je suppose que la cappa est sous-dimensionnée.
Si j'ai bien compris ce que j'ai lu, plus la fréquence du PWM est élevée moins l'inductance et la capa on besoin d’être de fortes valeurs.
Du coup, j'ai indiqué le pin 9 de la carte Arduino au lieu du pin 3 car la fréquence pwm du pin 9 est à 1kHz au lieu de 500Hz pour le pin 3 (sans avoir a modifier le prescaler).

En attentes de vos avis pour le schéma.
(en attendant la validation de l'image, je précise que j'ai utilisé une inductance de 10µH et une capa de 100µF)

[DAUDET78]

- Vaudrait mieux mettre la self sur le fil qui va au drain du NMOS (sinon, tu ne peux plus écouter la radio à coté de ton Peltier)
- Faut mettre un driver de NMOS entre le µC et la grille du NMOS
- Faut un bon découplage sur le 12V ( 1000µF//0,1µF)

[Wikisoka]

Quelle est l'utilité du driver nmos?
Afin de protéger l'arduino?

[Wikisoka]

Plutôt quelque chose comme ça?


Concernant le dimensionnement de C1 et L1, dois-je modifier quelque chose?

[DAUDET78]

Quelle est l'utilité du driver nmos?

Fournir une dizaine de volt sur la grille du NMOS qui présente une capacité d'entrée de l'ordre du nF (plus la capa Miller)

[Wikisoka]

Sauf si j'ai mal compris la datasheet le IRL540 peut être directement piloté par un signal TTL (voir courbe de la datasheet), du coup c'est pour ça que j'ai du mal a comprendre l'utilité du driver (alors que je saisi très bien pourquoi utiliser un driver pour piloter un IRF510 par exemple).

[DAUDET78]

le IRL540 peut être directement piloté par un signal TTL (voir courbe de la datasheet),

En statique, il est compatible (voir Rdson en page 2) . En commutation, c'est autre chose.
Il y a la capacité d'entrée : 2200pF
Il y a la capacité Miller : 140pF
Je pense que ton µC ne va pas apprécier et, perso,je mettrais un driver

PS : Met au moins une 330 ohms en série avec la grille, ça limitera les dégâts !

[Wikisoka]

Ok ça marche, je m'excuse si j'ai l'air têtu mais j'aime bien comprendre ce que je fais.
Effectivement après m’être mieux renseigner sur les mosfet "compatible TTL" je vois ou est le problème de l'alimenter directement a partir du µc.
Est-ce acceptable de piloter le mosfet via un transistor plutôt qu'avec un driver?
(j'ai un peu hurler en voyant le prix des drivers de mosfet, notamment lorsque je suis tombé sur une ancienne réponse de ta part sur un autre sujet)

[DAUDET78]

Est-ce acceptable de piloter le mosfet via un transistor plutôt qu'avec un driver?

C'est pas UN transitor ! Mais un paquet !
Il faut tirer la grille vers le bas et vers le haut
Et il y en a des tas !
Par exemple http://www.farnell.com/datasheets/1669384.pdf ....... à 1€

[Wikisoka]

Ok je pensais que c’était juste pour fournir plus de courant que ce que peut envoyer la carte Arduino.
La résistance entre la grille et la source est toujours nécessaire avec le driver?

En tout cas merci pour la ref du driver, je vais revoir le schéma en le prenant en compte.

[Wikisoka]

Bonjour,
Voici la nouvelle version du schéma:
peltierdriver4.jpg
Vous en pensez quoi?

Juste quelque question: le driver n'est pas gênant lorsque j'utilise le MOSFET en statique? (PWM a 100%)
Il y a deux sortie sur le driver, est ce que je peux m'en servir pour piloter deux MOSFET en meme temps?

[DAUDET78]

Juste quelque question: le driver n'est pas gênant lorsque j'utilise le MOSFET en statique? (PWM a 100%)

Non, c'est simplement un truc statique qui transforme le signal de commande 5V en signal 12V et qui peut cracher du courant

Il y a deux sortie sur le driver, est ce que je peux m'en servir pour piloter deux MOSFET en meme temps?

Dangereux ! en commutation , l'un des deux NMOS va bouffer le courant drain avant l'autre . Et il est facile de trouver des NMOS 30A

Remarques:
-R1 est inutile . Par contre, il faut une résistance de 10K de PullUP sur la sortie du µC ( Au reset, la broche PIN9-PWP est en entrée un certain temps. Donc son potentiel est indéterminé. Avec une PullUP, on impose un niveau 5V et, comme le MCP1406 est inverseur, le NMOS est bloqué)
- Il manque un 0,1µF en parallèle sur C1 (un chimique à une mauvaise réponse transitoire)

[Wikisoka]

Ok ça marche merci.
Du coup après avoir retiré R1, mis une résistance de tirage en entrée du driver et une capa de 100nF // à C1 le montage sera bon?

Un grand merci a toi pour le temps que tu as consacré à m'aider!

(Au passage j'en profite pour une question un peu hors sujet, quelqu'un a une idée de pourquoi sur le MCP1406 le VCC, GND et OUT sont en double? A cause de l'intensité qui traverse le composant? Je suppose que si il n'y avait pas une bonne raison ils ne se seraient pas embêté et auraient utilisé le format SOIC-4)

[DAUDET78]

Un grand merci a toi pour le temps que tu as consacré à m'aider!

Comme pour StThomas ....attend que ça marche pour me remercier !

A cause de l'intensité qui traverse le composant?

Oui . Regarde le §3.4 ... il peut y avoir des ampères qui passent. C'est aussi pour diminuer la self des connections.
J'ai oublié les condensateurs de découplage du MCP1406 (voir la figure 4.1)
J'ai oublié, il faut une 220 ohms en série avec la grille du NMOS

Fait attention au PCB (§ 4.4) ... ne me fait pas des pistes en fil de toile d’araignée mais avec de la barre à mine et un plan de masse !

Si ton 12V alimente aussi le µC (par un régulateur) .
- Il faut un fil entre le moins de l'alimentation et la source du NMOS
- Il faut un fil entre le plus de l'alimentation et C1 D1 C2 C3
- Le 0V du régulateur et du µC sont connectés sur le 0V du MCP1406
- L'alimentation du régulateur peut se prendre sur C1 D1 C2 C3 en passant par un filtre RC . Si la partie µC+annexe (LCD ? USB? Voyant) mange, disons 100mA et que ton régulateur est un 7805, tu peux mettre une résistance de 39 Ohm 1W et un condensateur de 470µF//0,1µF

PS : l'idéal, c'est des alimentations distinctes pour le µC et pour le Peltier , sachant que tous les 0V sont réunis, celui de l'alim Peltier sur la source du NMOS, celui du µC+7805 sur le 0V du MCP1406 . C'est un câblage en étoile. L'idée, c'est que les grosses perturbations provoqués par les appels de courant du NMOS ne génèrent pas de parasites de tension sur les fils qui sont utilisés pour transmettre des informations logiques.

[Wikisoka]

PS : l'idéal, c'est des alimentations distinctes pour le µC et pour le Peltier , sachant que tous les 0V sont réunis, celui de l'alim Peltier sur la source du NMOS, celui du µC+7805 sur le 0V du MCP1406 . C'est un câblage en étoile. L'idée, c'est que les grosses perturbations provoqués par les appels de courant du NMOS ne génèrent pas de parasites de tension sur les fils qui sont utilisés pour transmettre des informations logiques.

J’hésite entre alimenter la carte arduino avec une petite alim 9v et la partie puissance avec une alim ATX de 420w, ou alimenter le µc directement avec le 5v fourni par l'ATX, mais dans le deuxième cas ça veut dire que je n'utilise pas la régulation présente sur la carte arduino et ça ne me plait qu'a moitié.

J'ai oublié les condensateurs de découplage du MCP1406 (voir la figure 4.1)

Oui je me suis aperçut que je les avait oublié quand j'ai uploadé l'image sur mon message, je les ai rajouté et j'ai ré-envoyé l'image mais la première version est resté dans mon message.

Si la partie µC+annexe (LCD ? USB? Voyant) mange, disons 100mA

En réalité (mais je n'en avait pas encore parlé) le 12v de l'ATX me sert a alimenter deux module Peltier (un 70w et un 90w), deux lampes a décharge de 12v, des ventilateurs (type ventilateurs de CPU 12v avec PWM), et quelques DEL pour les voyants.
J'ai pas encore fait les schéma pour ces différentes parties, mais je vais étudier la question un peu mieux que pour le premier schéma que j'ai poster ici.

Comme pour StThomas ....attend que ça marche pour me remercier !

Que ça marche ou non le minimum de ma part est de te remercier pour le temps que tu as passer a m'aider.

[Antoane]

Bonjour,

Avec une fréquence de découpage de fsw=1kHz, une inductance de L=10µH sera quasiment invisible, inutile ; la valeur du produit fsw*L est bien trop faible

Quelques explications : http://rohmfs.rohm.com/en/products/d...on_appli-e.pdf
et un calculateur utilisant ces équations : http://www.daycounter.com/Calculator...lculator.phtml (tu peux choisir "Inductor Current Ripple"=20 à 50% et laisser le champ "Minimum Output Current" vide).

Il faudrait donc accroître L et/ou fsw -- probablement les deux.

[Wikisoka]

Super merci pour les liens, je n'avais pas trouvé de feuilles de calculs pour le dimensionnement du convertisseur buck.
Mon principal problème c'est que l'inductance est traversé par au moins 7.5A (dans le cas du module Peltier de 90W), et que malheureusement ce sont soit des bobines de faible valeur, soit a prix d'or.
Je vais revoir les calculs en augmentant la fréquence du PWM en priorité.