Asservissement d'un mosfet. Fonction de tranfert

[Jartar]

Bonjour à toutes et tous.

Pour un stage que je suis en train de faire je dois asservir le courant de sortie d'un MOSFET. Le but étant d'avoir des pertes relativement constantes pour caractériser un paramètre thermosensible et le radiateur du composant. Pour cela je compte utiliser un AOP qui pilotera la grille du MOS, je met une capture d'écran du circuit pour que ça soit plus clair.

asser.jpg

Mon problème est que l'un de mes encadrants veut absolument que je détermine la fonction de transfert du système en fonction des paramètres des deux composants. Je sais déjà pas comment déterminer la fréquence de coupure d'un AOP, alors dépatouiller une fonction de transfert ça me parait méchamment compromis.

Vu que je suis bloqué là-dessus depuis plus d'une semaine je veux bien masser les pieds de celui ou celle qui me sortira de ce bazar.
-----

[DAUDET78]

Bonjour Jartar et bienvenue sur FUTURA

Je sais déjà pas comment déterminer la fréquence de coupure d'un AOP,

Tu as les courbes dans la datasheet de l'ampliOP

En 2017, on fait une simulation pour avoir la réponse en fréquence et en phase du système.

PS : si c'est une étude de problème thermique, ça évolue lentement. L'analyse de la réponse en fréquence ne sert pas à grand chose .

[DAUDET78]

PS : Rg= 1 ohm sert à rien ! Il faut mettre une résistance Rg pour éviter une charge trop capacitive sur la sortie de l'ampliOP. Met Rg=1K pour limiter le courant

U1, c'est quoi comme référence ?

[Jartar]

Re.

Alors dans l'ordre.

Merci pour ta réponse.

A part ça je vais aller jeter un oeil aux datasheets des AOP, j'ai l'impression que j'en ai besoin.

En 2017, on fait une simulation pour avoir la réponse en fréquence et en phase du système.

Je suis parfaitement d'accord, mais mon encadrant tient énormément à ce que je ponde la fonction de transfert en fonction des paramètres des composants.

PS : si c'est une étude de problème thermique, ça évolue lentement. L'analyse de la réponse en fréquence ne sert pas à grand chose .

Le but c'est de faire des mesures de température dans le radiateur pendant qu'il chauffe sous l'effet des pertes du MOS pour déterminer l'évolution de l'impédance thermique en monitorant la température de la jonction; d'où le paramètre thermosensible. Le soucis est qu'il faudra faire la calibration du paramètre thermosensible dans les mêmes conditions et donc être en mesure de déterminer le paramètre thermosensible ( la tension de seuil je pense) avant que l'échauffement du composant vienne troubler le résultat.

Et U1 c'est un nom que j'ai attribué un peu au pif parce que j'avais pas de meilleure idée de nom.

Encore merci pour tes réponses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

En gros, tu veux mesurer la température de jonction du NMOS en fonction du temps de chauffage ?
Le bon paramètre , c'est la tension directe de la diode inverse du NMOS

Tu fais un étalonnage, sans alimenter le NMOS, en chauffant le radiateur avec une résistance. Comme il n'y a pas de flux thermique entre la jonction et le radiateur, celle-ci est la température du radiateur.
Tu fais passer un courant (10mA ?) dans la diode et tu traces la courbe Vf=f(T) Tu as une droite avec une pente d'environ -2mV/°

Ensuite, tu mets en marche ton générateur de courant et cycliquement (toutes les 0,5 seconde et pendant 5ms ?) tu coupes le courant et tu injectes -10mA sur le drain. La tension négative, c'est l'image de la température que tu mesures fugitivement.

mais mon encadrant tient énormément à ce que je ponde la fonction de transfert en fonction des paramètres des composants.

Y a autre chose à faire que de perdre du temps la dessus !

Et U1 c'est un nom que j'ai attribué un peu au pif parce que j'avais pas de meilleure idée de nom.

Un peu léger comme motivation !
Ce qui compte, c'est la fonction de transfert , mais en impulsion ! Il faut le bloquer pendant 5ms toutes les 0,5 seconde (par exemple) . Si il met 3 plombes à se couper et à se rétablir, ta mesure du Vf est impossible .

[Jartar]

Je viens de me rendre compte que j'ai pas (bien) détaillé ce que je devais faire

Le but du sujet est de faire trois expériences:
_La première en fixant la température de la jonction et la puissance dans le MOS pour calibrer un paramètre thermosensible.
_La deuxième encore une fois à puissance constante pour déterminer l'impédance thermique de la jonction à l'ambiant et du point de mesure dans le radiateur à l'ambiant, et tout ça en fonction du temps (le but étant de dériver cette impédance pour utiliser des déconvolution et convolution).
_La dernière ou en mesurant la température dans le radiateur il faut trouver les pertes du composant et sa température.

L'asservissement en courant serait utile pour les deux premières expériences. Pour la première expérience la température doit être fixée; soit en fixant le composant sur une barre de métal dont la température est contrôlée, soit en enfermant le composant dans une enceinte dont la température est aussi contrôlée. Par contre pour la deuxième expérience le MOS doit être la seule source de chaleur.

Y a autre chose à faire que de perdre du temps la dessus !

Un autre point sur lequel on est bien d'accord. Le problème c'est que sur mes deux encadrants il y en a un qui est très bon sur les aspects thermiques et l'autre qui est spécialisé dans les commandes de convertisseurs. Du coup ce montage là c'est son moment de gloire et il a pas envie de le lâcher.

Le labo où je suis a réalisé ce circuit et apparemment la personne qui c'est occupé de ça a trouvé des points où le système n'est pas stable. Sauf que il ou elle est parti sans laisser de documentation sur son montage. Du coup j'ai trituré la carte dans tous les sens mais je n'ai pas réussi à retrouver ces points

[DAUDET78]

Moi, je t'ai donné toutes les billes que j'avais pour tes manips, je ne peux pas en faire plus.

[Jartar]

Merci d'avoir essayé

[Antoane]

Bonjour,

Pour déterminer l'impédance thermique (même transitoire) du radiateur, le plus simple consiste à chauffer le mosfet jusqu'à une certaine température puis de monitorer le refroidissement avec un oscilloscope à mémoire ou une carte d'acquisition.
Ca marche bien, on peut remonter ainsi à l'impédance thermique pour des constantes de temps démarrant à (au plus) quelques centaines de µs.

_La dernière ou en mesurant la température dans le radiateur il faut trouver les pertes du composant et sa température.

Comment mesures-tu la température du radiateur ?
Cette mesure se fait uniquement à l'état stationnaire ?

[Jartar]

Sur le refroidissement du MOSFET il y a une idée à creuser, d'ailleurs j'attrape ma pelle.

Comment mesures-tu la température du radiateur ?

Je vais prendre une mesure de température dans le radiateur, via un thermocouple. Après je vais utiliser la relation entre une différence de température qui est égale au produit de convolution entre les pertes et l'impédance thermique.

[DAUDET78]

Je vais prendre une mesure de température dans le radiateur, via un thermocouple.

Tu ne vas mesurer grand chose pour des température de l'ordre de 50° ! Le seul intérêt du thermocouple, c'est qu'il mesure une différence de température entre soudure chaude et froide . Si tu as la soudure froide à la température ambiante, tu mesures le delta de température, ce qui peut être intéressant.
Je verrais plutôt des PT100, une sur le radiateur et une en ambiante. Ce sera plus précis et tu as aussi le delta

[Jartar]

Pour les sondes de température j'en parlerai à mes encadrants, mais ils ont l'air d'être attaché aux thermocouples donc je garanti rien.
Surtout que leur but est d'avoir une mesure dans le radiateur, ils l'ont toujours envisagé comme ça.

[DAUDET78]

Surtout que leur but est d'avoir une mesure dans le radiateur, ils l'ont toujours envisagé comme ça.

C'est simplement un problème de couplage thermique ! Tu mets ta PT100 dans le radiateur .

Si tu es bloqué par les bons vouloirs de tes profs, c'est pas la peine de venir demander de l'aide sur un forum .

[Jartar]

Si tu es bloqué par les bons vouloirs de tes profs, c'est pas la peine de venir demander de l'aide sur un forum .

Je pense pas que ça soit un problème de bon vouloir, c'est surtout qu'ils ont tendance à pas suivre régulièrement ce qui se passe. Et accessoirement ils ont aussi tendance à suivre leur idée jusqu'au bout, d'où le fait qu'un des deux s'accroche à l'asservissement d'ailleurs.

J'ai montré en simulation que le protocole en trois mesures que j'ai détaillé plus haut fonctionne; en théorie au moins. Là où j'ai l'impression que ça coince c'est que je sors de l'école et que j'ai jamais fait une carte ou réalisé un support pour une expérience, du coup je peux pas imposer de faire la manipulation comme je l'entend. Et donc tant que j'ai pas donné un os à mes encadrants je peux pas avancer.

Après le matériel pour la mesure de la température c'est pas ma priorité, dans le sens où si ça marche pas avec ce que mes encadrants proposent j'aurais la main pour imposer un meilleur matériel.