Générateur de fonction à base de DDS: amplification

[Tropique]

C'est effectivement possible, et nettement plus simple si on souhaite travailler à large bande.
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[invitedc4c7c69]

Mais tu es d'accord avec moi sur le fait que je dois augmenter la tension dans la partie secondaire du transformateur, cela signifie N1<N2... J'aurais sous la main de quoi faire quelques tests (ferrite-tore). Aurais-tu des inputs concernant des erreurs de base à éviter. Je vais faire une petite approximation pour ne pas faire saturer le fer au courant max...

Merci

[Tropique]

Effectivement, pour toi N1<N2.
Pour ton transfo, il y a un certain nombre de choses à assurer:
Il faut éviter de saturer la ferrite; vu le niveau auquel tu travailles, c'est un risque réel. C'est facile à éviter avec quelques vérifications élémentaires.
La formule applicable à ce cas est:
N=Ueff/(4.44*B*F*S)
N= nbre de tours minimal du primaire
Ueff= valeur efficace de la tension primaire appliquée (sinus)
B= induction maximale tolérée dans la ferrite
S= surface effective du noyau de ferrite
Toutes les unités sont SI.
Pour ce type d'application, il est préférable de choisir une ferrite MnZn (groupe 3 pour les fabricants suivant la nomenclature Philips). Les ferrites NiZn (groupe 4) peuvent travailler à plus haute fréquence, mais ont des pertes importantes à induction élevée, et seraient plutot désavantageuses dans ton cas.
Pour reconnaitre le matériau, il y a un test simple: ceux du gr. 3 ont une conductivité importante, et en mettant les pointes d'un ohmmètre en contact avec le matériau nu, on va lire une résistance de qques Kohms à qques dizaines de Kohms. Dans le cas du gr.4, le même test donne l'infini ou des dizaines de Mohms.
Ces matériaux tolèrent une induction maximale supérieure à 300mT, et même beaucoup plus pour des ferrites de puissance.
Cependant, vu la fréquence et la nécéssité d'avoir une bonne qualité de signal, il est préférable de rester sous les 150mT; 100mT p.ex.
La surface effective peut être approximée à la section du tore (hors laque ou isolation éventuelle).
Avec le nombre de spires obtenu, on peut alors calculer ou mesurer l'inductance résultante du primaire L=N²Al.
Cette inductance doit présenter une impédance suffisamment élevée par rapport à la charge réfléchie au primaire, pour ne pas encombrer l'ampli d'une charge réactive supplémentaire excessive.
Normalement, en suivant ces directives, le transfo devrait fonctionner sans problème. Cependant, il faut faire l'essai à la tension maximale pendant quelques minutes pour s'assurer que le noyau ne chauffe pas excessivement: certaines ferrites pour le déparasitage sont dissipatives, et risqueraient d'avoir des pertes excessives. Si la référence n'est pas connue, c'est le test le plus simple.
Il faut essayer de répartir les bobinages sur toute la circonférence du tore, aussi bien primaire que secondaire.
Si on doit ajuster le nombre de spires pour ne pas avoir de tours fractionnaires avec le rapport choisi, il faut le faire dans le sens de l'augmentation.

[invitedc4c7c69]

admettons

Ueff = 15 V
Bmax = 0.15 T
S = 3mm^2*Pi ~= 3 e-5 m^2 (comme première valeur)
F = 1'000'000 Hz

N = 15 / 18 < 1 spire

J'obtiens quelque chose inférieur à 1 spires. cela correspond au nombre de tours minimal. Donc si j'augmente le nombre de tour, je ne devrais pas saturer ma ferrite, j'ai presque envie de dire qu'il s'agit du nombre de tour maximum... en augmentant le nombre de tour, j'augmente mon flux, bon la resistance du bobine augmente aussi et le courant diminue, mais je pense pas que la formule prend en compte ceci...
Si c'est une valeur minimal, je vais donc augmenter le nombre de tour... 1 spire semble pas un très bon choix ! Je peux éventuellement faire une simulation Femm, mais je pense que c'est pas nécessaire...

"Cette inductance doit présenter une impédance suffisamment élevée par rapport à la charge réfléchie au primaire, pour ne pas encombrer l'ampli d'une charge réactive supplémentaire excessive"

Cela signifie que l'impedance de la charge rapporté au primaire doit être inférieur à l'impedance du primaire de mon transfo (dans la charge, dois-je inlcure l'impedance du secondaire (secondaire + bobine d'excitation)? avec N1 < N2 je calcule l'impedance secondaire ramené au primaire ainsi:

Z2' = Z2 x N1/N2

J'ai effectivement des ferrite MnZn sous la main, mais elles sont petites (pin de 2 mm de large par 10 mm de long, je pense pas que ce soit très approprié) sinon j'ai des tore de plusieurs taille, mais le voltmètre semble voir une R infini, il bouge pas en fait. P-e y'a-til un coating sur la ferrite...à voir, avec les pins MnZn, le test correspond effectivement à tes valeurs de resistance )

[invitedc4c7c69]

Penses-tu qu'une ferrite comme ceci puisse faire l'affaire pour des premiers tests : http://ch.farnell.com/jsp/search/pro...sp?SKU=3877693

Sinon j'ai des tores, mais apparrement la resistance est très grand, même en grattant la surface pour enlever une laque éventuelle!

J'ai dit une bètise avant : c'est plutot Z2' = Z2 (N1/N2)^2

[Tropique]

admettons

Ueff = 15 V
Bmax = 0.15 T
S = 3mm^2*Pi ~= 3 e-5 m^2 (comme première valeur)
F = 1'000'000 Hz

N = 15 / 18 < 1 spire

J'obtiens quelque chose inférieur à 1 spires. cela correspond au nombre de tours minimal. Donc si j'augmente le nombre de tour, je ne devrais pas saturer ma ferrite, j'ai presque envie de dire qu'il s'agit du nombre de tour maximum... en augmentant le nombre de tour, j'augmente mon flux, bon la resistance du bobine augmente aussi et le courant diminue, mais je pense pas que la formule prend en compte ceci...
Si c'est une valeur minimal, je vais donc augmenter le nombre de tour... 1 spire semble pas un très bon choix ! Je peux éventuellement faire une simulation Femm, mais je pense que c'est pas nécessaire...

"Cette inductance doit présenter une impédance suffisamment élevée par rapport à la charge réfléchie au primaire, pour ne pas encombrer l'ampli d'une charge réactive supplémentaire excessive"

Cela signifie que l'impedance de la charge rapporté au primaire doit être inférieur à l'impedance du primaire de mon transfo (dans la charge, dois-je inlcure l'impedance du secondaire (secondaire + bobine d'excitation)? avec N1 < N2 je calcule l'impedance secondaire ramené au primaire ainsi:

Z2' = Z2 x N1/N2

J'ai effectivement des ferrite MnZn sous la main, mais elles sont petites (pin de 2 mm de large par 10 mm de long, je pense pas que ce soit très approprié) sinon j'ai des tore de plusieurs taille, mais le voltmètre semble voir une R infini, il bouge pas en fait. P-e y'a-til un coating sur la ferrite...à voir, avec les pins MnZn, le test correspond effectivement à tes valeurs de resistance )

Il y a très peu d'inconvénients à mettre plus de spires que nécéssaire, à part les pertes cuivre et l'inductance de fuite qui ne devraient pas te poser de problème. Et effectivement, mettre une seule spire sur un tore n'est pas fameux. Il vaut mieux un minimum de 3 ou 4 pour que la forme du bobinage sans noyau ressemble au moins vaguement à un tore.
A la limite, tu peux essayer du NiZn dans ces conditions: avec suffisamment de tours, l'induction sera très faible et l'échauffement peut-être acceptable. Attention que certains tores ne sont pas du tout en ferrite: il y en a aussi en poudres métalliques, et en ruban d'alliage amorphe. Ceux-là ne conviennent pas du tout.

J'ai dit une bètise avant : c'est plutot Z2' = Z2 (N1/N2)^2

C'est la formule correcte.

La ferrite de Farnell est une self de stockage d'énergie à circuit ouvert qui ne convient pas.
Par contre, à peu près n'importe quel noyau en circuit fermé (sans entrefer) peut convenir: Pot RM ou D, Xcores, double U, double E, EI, etc

[invitedc4c7c69]

Bon je n'ai malheureusment pas le bonnes ferrites... je vais p-e en commander, j'ai mailer un ditributeur de ferroxcube. Je fais des petits tests et quelques calculs qui mènent à rien !

Admettons que je me limite mon etage de sortie à 10 V rms (courant limitation à 4 A peak (ApexPa09)...

La sortie de l'apex ira directement sur le tranformateur. mettons N2 = 2N1.
La tension au secondaire sans charge sera de 20V. lorsque je mettrais une charge, cette tension va changer... J'ai réalisé un peit calcul dans le .pdf ci-joint. Je calcule en phaseur la chute de tension aux borne de ma charge (bobine d'excitation). Je pense que les calculs sont justes, je me base sur un shéma equivalent du transformateur, et néglige la reactance de l'inductance mutuelle (branche du milieu dans le schéma équivlanet d'un transfo).

Ce que je souhaite, c'est avoir comme U2 quelque chose de proche des 20V ( quelque chose qui ne dépend pas de la charge en gros), Or j'ai de la peine à trouver un couple Z1 Z2 (les valeurs actuelles sont choisi au pif mais j'ai fais des tests avec des valeurs expérimentales) qui me permettent d'augmenter la chute de tension dans la charge (donc augmenter le courant dans la charge)... j'ai besoin d'être aiguillé

Peux-tu jeter un coup d'oeil à ces calculs et me dire ce que tu en penses et comment tu poursuivrais ? MErci

Bonjour JAQPOT et tout le groupe

Pour être conforme à l'épinglé

http://forums.futura-sciences.com/el...ointes-pj.html

l'image pdf a été supprimée. Elle doit être présentée à nouveau, en extension jpg, gif ou png.

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[Tropique]

Je n'ai pas vu la PJ, mais ce n'est pas trop important à priori: un transfo suffisamment proche de l'idéal théorique se comporte comme un fil, excepté pour le rapport de transformation. Il suffit d'aller revoir la théorie du transformateur, en gros le courant du secondaire crée un flux démagnétisant qui augmente le courant primaire en proportion, et il y a donc une "régulation" automatique.
Si la tension primaire reste stable (impédance du générateur négligeable), la tension secondaire le sera aussi.
Dans la pratique, les déviations éventuelles vont venir des éléments que tu as négligé, l'inductance de fuite et la résistance ohmique des enroulements; ces éléments vont être en série dans le circuit équivalent et vont introduire une impédance parasite supplémentaire.
La résistance du cuivre peut facilement être rendue négligeable vu le faible nombre de spires, et l'inductance de fuite peut être maitrisée en réalisant des enroulements primaires et secondaires physiquement proches. La manière la plus efficace de le faire est de bobiner en multifilaire: pour un transfo 1:2, tu bobinerais trois brins, l'un servant au primaire, et les deux autres mis en série, au secondaire. Comme tu n'as probablement pas besoin d'isolation, tu peux encore améliorer le couplage et simplifier le bobinage en faisant un autotransfo: il ne faut plus que deux brins.
Le tore (ou son complément topologique avec fer et cuivre inversé) est la forme qui donne théoriquement l'inductance de fuite la plus faible. Mais en fait, un transfo bien réalisé sur une autre forme donnera des performances largement suffisantes pour ton application.
Un détail pratique important si tu utilises un transfo est de prévoir un bloquage du DC: la ferrite se sature facilement, et il n'y a pas d'entrefer qui pourrait donner une certaine protection. Comme la résistance du primaire sera très faible, que la résistance de sortie de l'ampli sera quasi-nulle, le moindre offset fera circuler un courant élevé qui saturera le noyau, avec des effets catastrophiques.
Le moyen le plus simple de bloquer le DC est de mettre en série un condensateur. Son impédance devra être négligeable aux fréquences de travail, mais il ne faut pas non plus grossièrement le surdimensionner: ça risquerait de déstabiliser l'ampli à cause de phénomènes de flux-walking et de résonance ferro-magnétique.
Ce n'est d'ailleurs pas nécéssaire, et il est même possible d'exploiter sa réactance pour compenser celle de l'inductance de fuite: il faut qu'il soit résonant avec celle-ci pour la fréquence moyenne d'utilisation.
Si le sytème doit pouvoir travailler à vide, il est peut-être prudent de prévoir un amortissement, sur le condensateur ou le transfo, pour "tuer" une éventuelle résonance basse-fréquence entre le condensateur et l'inductance magnétisante.

[invitedc4c7c69]

Salut, merci pour les informations, je vais relire tout ça tranquillement !

J'avais fait quelques calculs, pour connaitre la chute de tension au travers de la bobine d'excitation (charge)... Je ne vois pas comment obtenir l'effet d'amflication désiré. Effectivement, les valeurs des impédances du primaire et secondaire ont été mis au pif sur l'image jointe, mais en ayant introduit des valeurs expérimentales (13uH primaire, 110 uH secondaire), la chute de tension aux bornes de la charge est très faible !

Sympa si tu peux jeter un oeil !

[invitedc4c7c69]

Lorsque tu parle du transfo 1:2, tu parles de brins, entends-tu "spires" ? Car deux fils (brins) suffisent pour réaliser un transfo standard avec isolation. L'auto-transfo, je ne connaissais pas vraiment : http://www.sonelec-musique.com/elect...e_transfo.html, mais c'est effectivement possible. existe-t-il sur le marché des transfos tels que je souhaite réaliser ?

[Tropique]

Salut, merci pour les informations, je vais relire tout ça tranquillement !

J'avais fait quelques calculs, pour connaitre la chute de tension au travers de la bobine d'excitation (charge)... Je ne vois pas comment obtenir l'effet d'amflication désiré. Effectivement, les valeurs des impédances du primaire et secondaire ont été mis au pif sur l'image jointe, mais en ayant introduit des valeurs expérimentales (13uH primaire, 110 uH secondaire), la chute de tension aux bornes de la charge est très faible !

Sympa si tu peux jeter un oeil !

Tu confonds, tu prends l'inductance magnétisante comme si c'était l'inductance de fuite.
En réalité, tout ce que tu as à faire est de réfléchir l'impédance secondaire au primaire, et mettre en série l'inductance de fuite (et éventuellement la résistance) ramenée au primaire. Voir graphique pour le schéma équivalent à utiliser.

Pour le bobinage multifilaire (à plusieurs brins), voir ici, p87:
http://books.google.be/books?id=fhYR...esult#PPA87,M1

[Tropique]

existe-t-il sur le marché des transfos tels que je souhaite réaliser ?

Würth par exemple a des transfos standard modulables; c'est plutot destiné à des convertisseurs, mais ça devrait pouvoir convenir.
Sinon, ils ont tout ce qu'il faut pour faire des transfos soi-même.
http://www.we-online.de/katalog/media/pdf/749197101.pdf
Il y a d'autres fabricants qui ont des solutions similaires, il faut un peu chercher.

[invitedc4c7c69]

L'inductance magnétisante (Lm sur le graphique) se calcule-t-elle comme ceci :

impedance du primaire // impedance secondaire ramené au primaire ?

L'inductance de fuite est-elle négligeable dans la plupart des cas ?

Merci

[Tropique]

L'inductance magnétisante se calcule comme si le primaire était une simple self, seule sur le noyau.
Il faut avoir une donnée genre Al, ou µ apparent, ou similaire pour la calculer.

L'inductance de fuite est-elle négligeable dans la plupart des cas ?

Ca dépend. Dans le cas du transfo Würth en exemple, elle vaut environ 1°% de l'inductance magnétisante. C'est un transfo fabriqué de façon industrielle, mais la forme n'est pas optimale pour ce paramètre, et il n'a vraisemblablement pas d'enroulements multifilaires.
Sur un tore bobiné en multifilaire, il est possible de faire nettement mieux.

[invitedc4c7c69]

Hello,

Voilà, je reviens sur le système... je te joins une image de quelques résultats :

Tu peux observer sur l'image le courant dans la charge. Il s'agit de pulse de 1.25 ms environs... les interruptions que tu peux voir montrent un changement de fréquence du DDS (après mise à zero du control gain).

Penses-tu que j'arrive à obtenir qqchose d'encore plus flat en modifiant la valeur de capa de l'intégrateur ? Bien-sûr, ce n'est pas une régulation "instantanée", j'aimerais avoir ton avis !

Sinon j'ai fait des tests avec un RMS-to-DC converter et c'est vraiment pas mal, le AD637... mieux que mon redresseur apparemment (zero-crossing -> gain variable +/-1)

[Tropique]

Le comportement me parait assez logique: pendant les interruptions de signal, l'intégrateur commence à compenser ce qu'il voit comme un drop dans le signal. Et après, quand l'amplitude redevient normale, il se retrouve avec trop de gain, et il compense dans l'autre sens.
Modifier la constante de l'intégrateur pour combattre ce phénomène n'est pas une bonne solution: par exemple, si tu l'accélères, il augmentera plus le gain pendant les interruptions, et l'overshoot qui suivra sera plus important bien que plus court.

La bonne solution est de faire un hold pendant les changements. Une possibilité est de mettre un switch commandé par ton controleur entre le point commun des résistances de 10K et l'entrée de l'intégrateur.

[invitedc4c7c69]

ok, cependant entre chaque changement de fréquence (interruption du signal), je mets le gain (consigne) de la leveling loop à 0, le gain ne devrait pas être "trop" gros lorsque le signal revient, non ? il devrait plutot être sur sa phase descendente vu que je demande j'impose 0 V comme consigne ... p-e qu'il y a un trop grand délai entre ma commande "mettre le gain" et la commande "set frequency" et l'intégrateur à le temps de se remplir durant ce délai... faut que je check, mais il me semble que c'est correct !

[Tropique]

En principe, ça devrait fonctionnellement revenir au même, mais en pratique, il y a inévitablement de petites erreurs statiques (genre 0 décalé) et dynamiques (temps d'établissement, etc) qui vont faire que ce sera moins parfait.
Si tu soignes les offsets, temps de réponse , et autres tu pourras arriver à un résultat décent, mais c'est plus simple de faire un hold en dehors des périodes de mesure.

[invitedc4c7c69]

Bon suite à une mesure, je vois bien le problème, la tension DC de controle du gain n'a pas le temps de venir à zero pendant la mini-interruption, donc c'est comme si je ne coupais pas le gain !
En fait je ne pense pas que je puisse couper le gain à cette fréquence avec cette méthode PWM... tu me conseilles de mettre un switch ou ? j'ai pas super bien compris, je tire à la masse l'entrée inverseuse de l'intégrateur?

[invitedc4c7c69]

J'ai plusieurs sortes de sample d'analog switch... ça pourrait faire l'affaire pour tirer l'entrer inverseuse de l'intégrateur à la masse, non ?

voici quelques ref... normalement les SPST devraient suffire ?

http://www.planetonecomponents.com/v...85/MAX4707.png

http://ch.farnell.com/vishay-silicon...questid=103730

[invitedc4c7c69]

http://www.datasheetcatalog.org/data...16-MAX4517.pdf

Y'a aussi celui là qui est dual supply, je pense pas que les deux autres fonctionneraient, c'est pour des signaux 0-V+... T'en penses quoi ? Merci

[invitedc4c7c69]

J'ai essayé d'utilisé le dual supply analog switch, mais finalement je l'ai alimenté GND +5V, passant, ça fonctionne la meme chose, par contre ouvert, ça me fait saturer le système... Bon, je le commande pas encore avec le DSP, mais avec un signal DC à 5V ou a GND. A GND (-> switch ouvert) ça sature... bizarre ou pas bizarre ?

[Tropique]

Il ne faut pas mettre l'entrée de l'intégrateur à la masse, mais au contraire la laisser flottante en mode hold (à part le condo):

Une possibilité est de mettre un switch commandé par ton controleur entre le point commun des résistances de 10K et l'entrée de l'intégrateur.

Il faut que tu utilises le dual-supply: quand il est ouvert, il peut voir une certaine tension négative.
Le 4517 devrait convenir, mais il a des caractéristiques inutilement bonnes dans ce cas ci. Un modèle plus quelconque conviendrait également.

[invitedc4c7c69]

J'ai le 4516 avec le pin COM sur l'entrée inverseuse de l'intégrateur... je l'alimente en 0 +5V, ça fonctionne bien lorsque le switch conduit (donc apparrement pas trop de problème avec la single supply) si change l'état de du switch, "le tout" se met à saturer-osciller...

Arghhhh... je dois laisser la contre réaction (enfin la capa connecté)... quel con ! C'est ça hein? Je pensais dans ma tête qu'elle était connectée, mais vu comme j'ai fait ma bidouille, elle ne l'est pas !

[invitedc4c7c69]

Hello,

En fait j'ai trouvé chez farnell de quoi faire un transfo 1MHz... le matériau ideal serait le 3F4, cependant je n'ai trouvé que ce type de ferrite et support avec ce matériau :
http://ch.farnell.com/ferroxcube/efd...pair/dp/482614

C'est utilisable cela ? j'ai de la peine à me rendre compte !

J'ai cependant pris d'autres type comme ; http://ch.farnell.com/ferroxcube/er1...aar/dp/3057069

mais c'est du 3F3, ça conviendra quand même pour les tests.

[Tropique]

Le matériau ne devrait pas poser de problème, par contre, il me semble que tu t'orientes vers des tailles fort petites. Es-tu sûr que pourras tout mettre dessus sans faire d'acrobatie?
Tu n'as pas pu trouver tore en 3B1 p.ex., qui est archicourant, et plutot mieux adapté à ton cas?

[invitedc4c7c69]

non j'ai pas trouvé chez farnell.. cependant megatron (distributeur de feroxcube) devait me donner des samples... pas encore recu donc j'ai commandé chez farnell pour tester, je vais utiliser le 3F3 avec ce format :

http://ch.farnell.com/ferroxcube/ep1...questid=655293

J'espère qrriver à quelque chose !

[Tropique]

Ca me paraît déjà plus adapté.

[invitedc4c7c69]

Hello,

Voilà j'ai réalisé mon premier transfo, ça à l'air de marcher, mais c'était juste un test !

Je joins les signaux suivants :

entrée du transfo en jaune avec et sans charge (j'ai pas de resistance ou capa en serie, j'attaque direct le primaire)
Courant dans le primaire en rouge.

Pour le secondaire, c'est la même chose mais la tension est double et le courant divisé par 2 environs.

Le primaire fait 10 spires pour 300 uH et le secondaire 20 spires pour (oups je sais plus, mais > 600 uH)

pourquoi le signal d'entrée du transfo est-il "...." (je ne connais pas le terme) avec la charge ?

ma charge fait 5 uH avec une resistance de 1-2 Ohms (à 1MHz)

Je souhaite 1A rms dans le secondaire, je vais augmenter les spires au secondaire.

Que penses-tu de ce bricolage ? j'ai pas dimensionné grand chose, faudra que je prenne garde à la saturation, mais je pense pouvoir l'observer avec des mesures...

[invitedc4c7c69]

J'ai augmenté le nombre de tour au secondaire : j'ai maintenant un rapport 1:4
Sans charge tout va bien 5Vrms entrée - 20Vrms secondaire, avec la charge, j'obtiens :

primaire : 3.4V - 760 mA
secondaire : 4.6V - 200 mA

Valeurs rms. ça me plait pas trop comme tu peux le comprendre !