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[CEM] Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

  1. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    [CEM] Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Bonjour,

    Dans le but d'améliorer la stabilité de l'alimentation de systèmes avec écrans capacitifs en milieu industriel, nous avons étudié plusieurs systèmes (sans succès jusqu'à maintenant) pour tenter de limiter les effets de la pollution de l'alimentation (y compris EMI) sur le fonctionnement de l'écran en lui-même. D'ailleurs, s'il y a des experts sur ce sujet, nous aimerions prendre contact.

    Nous sommes en train de vouloir tester le circuit suivant:
    schematicsV4.jpg

    Le principe est de charger via un résistance de 100 Ohm plusieurs condensateurs (séparé par une inductance de 10uH) et lorsque la tension des condensateurs s'approche de celle de la tension d'entrée, deux MOSFET P Chan s'ouvrent pour alimenter amont et aval. Le but est de limiter le "in-rush" current.

    J'ai fait un proto mais je n'arrive pas à obtenir le même résultats que sur SPICE. Sans mettre les MOSFET, je devrais avoir 0V à la sortie de l'OPAMP lorsque la tension des condensateurs chargés via le 100 Ohm dépasse 2k/97k or ce n'est pas le cas. Je mesure les tensions suivantes:

    Alimentation générale et V+ de l'OPAMP = 5.017
    Input + OPAMP = 4.770V
    Input - OPAMP = 5.013V
    Output OPAMP = 4.266V

    Pour info, sur le proto j'ai changé le ratio 2/97 par 5/105.

    Une idée de pourquoi je n'ai pas 0V?

    Réf.: OPAMP:
    LM321MF/NOPB de chez TI. 3000uF de capa.
    Model SPICE joint.

    Merci d'avance pour vos conseils

    -----

    Fichiers attachés
     


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  2. DAUDET78

    Date d'inscription
    septembre 2006
    Localisation
    Ile de France
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    Messages
    63 722

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Tu peux mettre les oscillogrammes de V1, Tension C1, sortie AOP et Tension R5 ?

    A priori, le LM321 n'est pas adapté . Il n'est pas rail to rail
    Je suis en vacances jusqu'au 2 février
     

  3. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    V1 est contant et propre.
    C1 est asymptotique et aussi propre que V1 en stabilisé .

    Le RtR pourrait être le problème? Je n'y avait pas pensé...
    J'essaie de trouver une alternative
     

  4. Antoane

    Date d'inscription
    août 2007
    Localisation
    IDF
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    12 488

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Bonjour,

    Sans juger de l'intérêt de la manœuvre :

    Le mosfet : http://www.vishay.com/docs/70830/si4465dy.pdf

    Le principe est de charger via un résistance de 100 Ohm plusieurs condensateurs (séparé par une inductance de 10uH) et lorsque la tension des condensateurs s'approche de celle de la tension d'entrée, deux MOSFET P Chan s'ouvrent pour alimenter amont et aval. Le but est de limiter le "in-rush" current.
    Attention aux résonances entre la 100µH et les capa.
    La 100 Ohm amortie probablement bien la première maille, mais pas le reste.

    Le RtR pourrait être le problème? Je n'y avait pas pensé...
    J'essaie de trouver une alternative
    Cela peut se vérifier rapidement en déconnectant la broche de Vcc de l'AOP et en lui mettant ~8 V tandis que le reste du montage reste sous 5 V. Cela ne résoudra pas le problème (il faudra de toute façon passer par un comparateur rail-2-rail en entrée), mais permettra de voir s'il y a un autre problème.
    Cela ne devrait cependant pas être la raison du problème, le LM321 étant spécifié non- "phase reversal"...

    Le fait que l'AOP ne soit pas Rail2rail en sortie fait que même lorsque sa sorti est à l'état haut, il peut y avoir suffisament de différence avec le Vcc pour rendre passant tes mosfet (à très faible Vgs_th : < - 450 mV). Au besoin, une résistance de pull-up sur la sortie aidera.

    Tu pourrais ajouter un peu d'hystérésis sur le circuit.

    Pense à vérifier que la source 5V accepte d'être alimentée par la sortie, cela pourra se produire en cas de disparition de la tension d'alim.
    Dernière modification par Antoane ; 04/01/2018 à 09h18.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.
     

  5. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Bonjour,

    MOSFET utilisés sur le proto:
    NTLUS3A18PZ
    http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NTLUS3A18PZ-D.PDF

    Je vais connecter l'oscilloscope...
    Il y a déjà un pull-up sur la sortie de l'op-amp.
    Pour le moment, je n'ai pas connecté les MOSFET...

    Merci pour l'aide . C'est basique mais ça m'énerve de ne pas trouver... Je fais les manips conseillées.
     


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  6. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Sur oscilloscope c'est propre.

    J'ai tenté de changer le ratio 5/105 vers 5/15 sur IN+. J'obtiens en ~3,4V.

    et en sortie de l'OPAMP 0,7V (et non pas 0V, là RtR est peut-être le souci).

    Bizarre bizarre...
     

  7. bobflux

    Date d'inscription
    août 2010
    Messages
    4 460

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    > Dans le but d'améliorer la stabilité de l'alimentation de systèmes avec écrans capacitifs en milieu industriel

    C'est des écrans tactiles capacitifs ? ou bien des écrans au sens électrostatique ?

    Dans le 1er cas si ton problème c'est que le tactile fait n'importe quoi à cause des perturbations CEM (non détection de doigt, etc), j'ai le même problème avec mon téléphone portable quand j'utilise un chargeur chinois qui produit de fortes interférences en mode commun.

    Si le problème est bien une interférence de mode commun, lisser la tension de l'alim ne servira à rien, car la tension d'alim c'est le mode différentiel (entre les 2 fils de l'alim) tandis que le mode commun est un parasite présent sur les 2 fils en même temps et avec la même polarité. La solution dans ce cas serait plutôt un bon gros filtre de mode commun sur les alims plus un examen sérieux de la façon dont les interférences rentrent dans le circuit.

    Donc, envoie plus d'infos si tu en as, ça peut servir, par exemple comment le problème se manifeste, comment le matériel est agencé, etc.
     

  8. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Merci!!!

    Le problème vient de l'ensemble des équipements en usines (parfois poste de soudure, gros moteurs pour usinage).

    Serait-il possible de s'appeler?
    Le mieux est d'utiliser une inductance en mode commun?

    Je partagerai sur le forum dans la foulée sans souci.

    Encore merci.

    Francois
     

  9. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Citation Envoyé par bobflux Voir le message
    > Dans le but d'améliorer la stabilité de l'alimentation de systèmes avec écrans capacitifs en milieu industriel

    C'est des écrans tactiles capacitifs ? ou bien des écrans au sens électrostatique ?

    Dans le 1er cas si ton problème c'est que le tactile fait n'importe quoi à cause des perturbations CEM (non détection de doigt, etc), j'ai le même problème avec mon téléphone portable quand j'utilise un chargeur chinois qui produit de fortes interférences en mode commun.

    Si le problème est bien une interférence de mode commun, lisser la tension de l'alim ne servira à rien, car la tension d'alim c'est le mode différentiel (entre les 2 fils de l'alim) tandis que le mode commun est un parasite présent sur les 2 fils en même temps et avec la même polarité. La solution dans ce cas serait plutôt un bon gros filtre de mode commun sur les alims plus un examen sérieux de la façon dont les interférences rentrent dans le circuit.

    Donc, envoie plus d'infos si tu en as, ça peut servir, par exemple comment le problème se manifeste, comment le matériel est agencé, etc.
    C'est bien ça... Nous avons du tester au moins un dizaine d'alimentation sans succès. Parfois ça fonctionne, parfois non...
    J'ai essayé plusieurs solutions de filtre sans succès (donc condensateur + résistance entre 0V et GND).

    Bref je suis preneur de conseil...

    Encore merci
     

  10. bobflux

    Date d'inscription
    août 2010
    Messages
    4 460

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Je suis pas vraiment compétent en CEM, je fais juste semblant mais sur le forum il y en a...

    L'écran tactile capacitif fonctionne en envoyant un courant alternatif dans un conducteur qui forme un condensateur avec le doigt (à travers le verre) pour mesurer la capacité et déterminer si il y a ou non toucher sur l'écran. J'ai jamais fait de mesures ni de recherches là dessus mais ça me semble logique que, si quelque chose envoie un parasite en mode commun soit dans l'écran soit dans l'utilisateur, le potentiel de l'un va varier par rapport à l'autre, ce qui va perturber la mesure de capacité faite par l'écran tactile.

    Le problème du mode commun c'est que ça peut venir de n'importe où. Par exemple le gus qui met le doigt sur l'écran se tient à côté de quelque chose qui génère un champ électrique variable, son corps capte ce champ et donc le potentiel de son doigt varie. L'effet est le même si un parasite de mode commun arrive sur l'alim de l'écran, ou bien sur un des autres câbles reliés à l'écran (vidéo...) : à ce moment là c'est le potentiel de l'écran qui varie et pas celui du doigt, mais du point de vue du capteur capacitif c'est la même chose, il ne sait plus où il en est...

    En tout cas si ton problème vient d'une tension ou d'un courant de mode commun, un filtre RC dans l'alim ne fonctionnera pas car c'est un filtre qui atténue uniquement les perturbations en mode différentiel. Ça pourrait aussi venir d'autre chose, ou via un autre câble, ou carrément l'utilisateur lui-même qui fait antenne et capte une perturbation...

    Tu peux faire des tests:

    - Remplacer l'alim par une batterie ou carrément des piles. Si le problème persiste avec une batterie, l'alim n'était pas le coupable, et ce n'est pas la peine de perdre du temps à l'améliorer. Si le problème est réglé, alors on peut faire d'autre tests pour savoir quelle est la caractéristique de l'alim qui pose problème...

    - Si la machine industrielle en question a une carcasse métallique et que l'écran est monté dedans, avec sa masse reliée à la carcasse : si l'utilisateur touche la carcasse d'une poigne bien ferme (et se met donc à la masse) le problème persiste-t-il ?

    - Etc.
     

  11. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    En effet, sur batterie = aucun problème.

    Cela pourrait-il aider?
    http://www.mouser.com/ds/2/445/744282100-539466.pdf

    Nous avons un boîtier métallique autour de la tablette, mais l'ouverture est assez loin de l'écran... A priori, ce n'est pas le problème le plus marquant.

    Le problème vient du fait que parfois l'écran part en sucette sans raison apparente, et ce à différents endroits dans l'usine.
    Nous avons beaucoup travailler sur les filtres en mode "différentiel" mais étant peu compétent sur le sujet et mon fournisseur étant largué, je suis en train d'essayer de m'éduquer sur le sujet...

    Une suggestion de schéma de filtre? (en plus de simplement utiliser la référence ci-haut?)

    Merci!

    Cordialement,

    Francois
     

  12. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Je pense m'inspirer de ce circuit:
    http://www.mouser.com/ds/2/400/idq-774764.pdf

    SchematicEMIFilter.jpg

    Néanmoins, si j'ai bien compris, impossible de ne pas avoir une connexion avec le GND?
    Je dois nécessairement avoir une mise à terre? Ou bien cela peut bien fonctionner sans?

    Encore merci.
     

  13. Vincent PETIT

    Date d'inscription
    juin 2010
    Localisation
    Pas de Calais
    Âge
    36
    Messages
    359

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Salut à tout le groupe,
    Ça a été un peu vite entre le premier poste et les derniers, aussi j'essai de résumer.

    Tu as un système "électronique + écran tactile" qui se trouve à l'intérieur d'équipements électriques polluants dans une usine ? C'est ça ?
    Si tu branches ton système "électronique + écran tactile" sur batterie alors tu n'as plus de soucis ? C'est ça ?

    Est ce qu'on peut voir une photo de ce système ?
    Comment il s'alimente (a t-il une masse) ?
    Ce système a t-il un blindage ?
    Peut on voir le câblage ?




    Comme le dit bobflux une perturbation de mode commun (et en CEM c'est ce qui cause 99% des problèmes) c'est un courant qui arrivent ou plutôt qui se répartie souvent dans les câbles qui entrent de ton appareil, mais pas que il peut arriver par rayonnement, et qui circulent dans le même sens dans tous les câbles. Ce courant, qui s'est répartie dans tes câbles d'entrée, obéit bien sur aux lois de Kirchhoff, c'est à dire qu'il va repartir d'où il arrive.

    Pour repartir, il a deux façons naturelles de faire :
    - Soit chaque courant trouve une masse au travers d'un composant et repart.
    - Soit chaque courant passera par un couplage carte/chassie, qui est la capacité parasite qui existe entre tous les objets et c'est d'ailleurs cette capacité parasite qui est exploitée avec ingéniosité dans les boutons tactiles.

    En règle générale, ces deux façons naturelles font tout déconner car les courants perturbateurs passent n'importe d'où dans ton électronique.



    Le but du filtre CEM c'est d'offrir une troisième façon de repartir, une façon contrôlée et surtout une façon de repartir rapidement sans entrée dans ton électronique. Le schéma que tu donnes est un filtre CEM mode commun + mode différentiel. C'est une bonne structure de filtre (comme on trouve dans les filtres secteurs Schaffner) mais moi je rajoutais des diodes transil pour ne pas faire exploser la tension de service des capas (ça m'est déjà arrivé d'en faire péter lors de test CEM justement)

    Sur ton schéma de filtre, ceux sont ces composants là qui agiront sur la perturbation CEM de mode commun. Si évidemment c'est bien un problème de CEM !!!!
    PIN02 = Tension positive de l'alimentation
    PIN01 = 0V de l'alimentation
    PIN05 = Tension positive filtrée pour ton système
    PIN04 = 0V filtré pour ton système
    PIN03 = la masse métallique de l'armoire électrique ou est installée ton écran tactile.

    im50.png


    Tu remarqueras que la terre n'a rien à voir avec la CEM. C'est la masse la clé du truc, un perturbation de mode commun ça se renvoie dans la masse pour qu'elle reparte par le chemin le plus court possible pour ne pas qu'elle passe dans l'électronique. Après si tu n'as pas non plus de masse, il y a aussi d'autres trucs et astuces. Les protections CEM dépendent aussi du câblage et une boucle de masse c'est vite fait et souvent ça part d'une bonne intention en plus.

    D'où mes questions en haut de mon message.





    0V = référence équipotentielle pour l'électronique.
    Masse = poubelle pour le retour des perturbation CEM
    Terre = sécurité des personnes
    Là où il n'y a pas de solution, il n'y a pas de problème.
     

  14. bobflux

    Date d'inscription
    août 2010
    Messages
    4 460

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    OK, tu dis une tablette (je pensais que c'était un écran) ; quels sont les câbles qui y sont connectés à part l'alim ? de l'USB ? Autre ? Ou bien elle ne communique qu'en WIFI ?
     

  15. francoisc75007

    Date d'inscription
    février 2013
    Messages
    62

    Re : Charge contrôlée de capa avec contrôle par OPAMP de MOSFET

    Citation Envoyé par bobflux Voir le message
    OK, tu dis une tablette (je pensais que c'était un écran) ; quels sont les câbles qui y sont connectés à part l'alim ? de l'USB ? Autre ? Ou bien elle ne communique qu'en WIFI ?
    *

    Seulement l'alim via port USB (donc 5V). Communication sans fil dans 90% des cas.
     


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