Comportement d'une capacité - Circuit avec commutation

[dimdim69]

Bonjour à tous,

Je viens vers vous pour glaner quelques idées sur le comportement des condensateur.
J'ai réaliser le schéma suivant : Alim 24 V, capa de 100µF.

Schema commutation capa.png

Resultats commutation capa.jpg

Mon objectif est d'obtenir un temps de commutation de la tension aux bornes de T1 (ici Vds) le plus court possible.
J'ai choisi des MOSFET pour mes interrupteurs car je sais qu'ils ont de des temps de commutation faible.

Je ferme le MOS T1, laisse T2 ouvert pendant un temps t1, le condo se charge. Puis j'ouvre T1 et ferme T2 pendant un temps t2, le condensateur se décharge.

J'aimerais savoir quelles solutions permettraient de réduire les temps de commutation ?
Une autre technologie de commutation?

Merci d'avance
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[Antoane]

Bonsoir,

Quelques précisions additionnelles seraient les bienvenues. En particulier : à quoi ça sert ? Ca devrait nous aider à te conseiller quoi faire.
Parce que court-circuiter ainsi une capa de 100µF, ce n'est bon ni pour la capa ni pour les mosfets.
De plus, une valeur chiffrée pour "le plus court possible" serait appréciable. Chiffre à la louche de combien tu as besoin, calcules les courants transitoires que cela représente et on avisera.

En attendant, quelques généralités :
- Il faudrait référencer la commande de T2 sur sa source, et non à la masse, pour éviter de risque d'envoyer (transitoirement) 40V de Vgs ;
- Il faut un très bon découplage du rail 24V : capa X7R + chimique >> 100µF ;
- Il faut minimiser l'inductance de la maille de commutation ;
- un routage propre, correct sera indispensable ;
- Tu peux diminuer les résistances de grille pour accélérer les commutations.

[dimdim69]

Bonjour,

Merci pour ta réponse.

Pour les précisions, l'idée du schéma c'est de réaliser la norme 7637-2 avec une "charge" capacitive (100 µF).Donc, avoir des temps de commutation de la tension inférieur à 300ns.

calcules les courants transitoires que cela représente et on avisera.

Je pense que la formule est la suivante : I= (C*dU)/ dt.

Par contre ça me fait, I = (100*10^(-6)*24)/ (300*10^(-9)) = 8000 A.

Ca fait beaucoup. C'est vraiment ça?

[DAUDET78]

c'est de réaliser la norme 7637-2 avec une "charge" capacitive (100 µF).Donc, avoir des temps de commutation de la tension inférieur à 300ns.

Tu peux donner un lien ou un extrait de cette norme ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[dimdim69]

Je sais pas si j'ai le droit vis à vis du copyright des normes. Je vais me renseigner.

[DAUDET78]

Tu as le droit de citer des extraits

7637-2 avec une "charge" capacitive (100 µF)

je pense qu'il y a une erreur

[Antoane]

Bonjour,

A la louche :
Si tu supposes une inductance de maille de commutation de 10 nH, sous 24 V, combien de temps faut-il pour que le courant atteigne 8 kA ?
~4 µs >> 300 ns
Au quel il faudra encore ajouter l'influence de l'ESR globale (condensateur, cablage, MOSFETS...).

Conclusion : ce que tu veux faire n'est pas directement faisable.

Commuter un mos sur charge résistive ou inductive en 300 ns, sous 24 V, c'est a priori assez trivial. Mais sur 100µF... Beaucoup moins.

[dimdim69]

7637-2 avec une "charge" capacitive (100 µF)
je pense qu'il y a une erreur

Oui c'est pas dans la norme.

Voila les extraits:

Schéma :

Schm Norme.png

6 : Alimentation de l’équipement sous test (4)
5 : Plan de masse
3 : Réseau artificiel
S : Interrupteur
2 : Sonde de tension
1 : Oscilloscope ou équivalent
4 : Equipement sous test
7 : Liaison masse

Spécificités de l’interrupteur :


"Tension maximale, Umax = 400 V minimum à 25 A;
Courant maximal, Imax = 25 A en continu minimum, 100 A pour Δt ≤ 1s;
Chute de tension, ΔU = 2 V à 25 A ;
Tensions d’essai : 13.5 (+/-) 0.5 V ou 27 (+/-) 1V
Temps de commutation, Δts = 300 ns ± 20 % à 13,5 V avec charge de référence R = 0,6 Ω, L = 50 μH (à 1 kHz);"


En fait mon professeur m'a demandé de résoudre le problème suivant (inspiré de la norme 7637):
Obtenir un temps de commutation de l'inter <300ns (tension), d'après le schéma suivant (avec la capa de 100µF) :

Scm simple capa.png


Donc J'ai eu l'idée de court circuiter le condensateur.

[dimdim69]

Merci pour vos réponse.

Conclusion : ce que tu veux faire n'est pas directement faisable.

D'accord.
Si on part de mon problème de base :



Que peut-on faire en plus que de court-circuiter le condensateur?

[Antoane]

Bonjour,

C'est de plus en plus pas clair pour moi.
En lisant "Temps de commutation, Δts = 300 ns ± 20 % à 13,5 V avec charge de référence R = 0,6 Ω, L = 50 μH (à 1 kHz);", je me dis que je voudrais faire un commutateur qui commute en 300ns lorsqu'il est chargé par un R-L de 0.6Ohm/50µH, pas une capa de 100 µF.

Quant à charger une capa de 100µF en 300ns, comme déjà discuté, ce n'est pour moi pas faisable, sauf efforts assez monstrueux et budget conséquent pour le développement et les composants capables de résister au stress que tu te proposes de les soumettre.

[DAUDET78]

C'est de plus en plus pas clair pour moi.

Idem pour ma boule de cristal ...

[dimdim69]

Bonjour,

Quant à charger une capa de 100µF en 300ns, comme déjà discuté, ce n'est pour moi pas faisable, sauf efforts assez monstrueux et budget conséquent pour le développement et les composants capables de résister au stress que tu te proposes de les soumettre.

D'accord, ici tu parles de la mise en pratique, mais en théorie sur mon logiciel de simulation (LTSpice) ca peut se faire ?

- Il faudrait référencer la commande de T2 sur sa source, et non à la masse, pour éviter de risque d'envoyer (transitoirement) 40V de Vgs ;
- Il faut un très bon découplage du rail 24V : capa X7R + chimique >> 100µF ;
- Il faut minimiser l'inductance de la maille de commutation ;

Ces précautions, je peux m'en passer sur le logiciel?
Qu'est ce qui limite mon Δts (sur ma simu) ?

Merci d'avance

[Antoane]

Bonjour,

On peut faire dire n'importe quoi à une simulation, il suffit d'utiliser les bons modèles et les bons paramètres de simulation
Donc non, il n'y a pas de limite.

[dimdim69]

Bonjour,

Si tu supposes une inductance de maille de commutation de 10 nH

Peux tu me dire pourquoi tu as choisi 10 nH?

Bonne journée
A+

[Antoane]

Bonjour,

c'est un ordre de grandeur assez raisonnable en pratique.

[dimdim69]

Je voulais savoir la valeur d'inductance d'un fil électrique d'un mètre (cuivre par exemple). La formule L=µ*(N^2/l)*S est-elle pertinente?

[Antoane]

Je voulais savoir la valeur d'inductance d'un fil électrique d'un mètre (cuivre par exemple). La formule L=µ*(N^2/l)*S est-elle pertinente?

Que vaudrait µ ? N ? l ? S ? Cette formule est principalement valide dans le cas d'un noyau magnétique fermé, ou tel qu'on puisse donner un sens et calculer les grandeurs S (section équivalente) et l (longueur équivalente).

Pour définir une inductance, il est généralement plus pertinent de considérer un circuit électrique fermé car le chemin de retour du courant va modifier l'inductance : une paire torsadée présentera moins d'inductance que deux fils espacés de 10 cm.