Asservissement Alim à découpage

[invite713791de]

Bonjour à tous !
Je souhaite réaliser une alimentation pour des leds de puissance :
J’utilise les leds luxéon nwg8 (350 mA, 1W, Vf = 3.4 V)
La charge (les leds) est variable : 2 à 6 leds montées en série.
Le courant est fixé avec un miroir de courant (DD311).http://www.sitikorea.com/DD311.pdf
Je dispose d’une alimentation DC 24V

Dans le cas le plus défavorable lorsque je branche uniquement 2 Leds j’obtiens :
Puissance dissipé dans le DD311 = [24 – (2x Vf)] / 0.35 = 49 w
Or mon miroir de courant ne dissipe que 3.5 w max à TA = 40°c

J’ai donc décidé de mettre en place une alimentation en tension régulée, qui s’adapte en fonction de la charge. Pour cela j’utilise le schéma ci-joint que j’ai construit autour du buck LT1074 et de son schéma d’application (basic positive). J’ai déterminé R1 = 820 ohm et R2 = 4,7k ohm par une série de mesures (en simulant la charge des leds et du DD311 par des résistances de puissance) pour avoir Vout =2.5V lorsque le LT débite 350 mA. La régulation opère bien

Malheureusement un problème subsiste lorsque je branche mon câblage réel :

Il est très difficile de stabilisé le courant qui traverse les leds à 350 mA même en agissant sur la commande du miroir de courant DD311. Je pense que c’est du au fait que Vout = 2,5V et non pas 1V comme semble le préconiser le constructeur. Es ce que je me trompe ?
Dans ce cas est-il possible de ramener Vout à 1V sachant Vfb = 2.21V Fixe.

J’espère avoir été assez explicite :s
Je vous remercie d’avance pour toute l’aide et bien sur les critiques constructives que vous pourriez m’apporter.
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[alayn91]

Bonjour,

Est-ce que En est connecté à une tension supérieure à 3,3 V ?

Salutations.
Alain.

[invite936c567e]

Bonjour

Correction. La puissance dissipé dans le DD311 est :
[24V – (2 x V_f)] x 0,35A = 6W

C'est beaucoup moins, mais c'est encore trop.

La raison de cette dissipation est la trop grande différence de tension entre l'entrée et la sortie du DD311.

Une solution simple consiste à placer une résistance en série avec les leds.


Par exemple pour 2 leds, avec une résistance de 39Ω/5W on soulage le DD311 de 4,8W.

Avec un courant de 350mA, il ne subsiste plus que 3,6V entre l'entrée et la sortie du DD311, soit une dissipation d'environ 1,25W.

Si différence de tension est trop faible, la régulation devient trop mauvaise (c'est en faisant varier cette différence de tension que le circuit ajuste le courant de sortie).

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[invite713791de]

Bonjour Alain et merci de prêté attention à mon problème .

En est piloté par pwm en sortie d'un micro.
Pour le moment afin d'effectuer les tests EN est maintenu à 5v.

Je ne pense pas que le problème vienne de là :s

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite936c567e]

Comme le suggère alayn91, il faut que la tension de commande du switch (V_EN) soit suffisante. Elle de doit pas dépasser 18V, mais doit être suffisamment élevée au dessus de la tension de sortie visée pour rendre le transistor passant.

Si la régulation impose une tension de sortie élevée, je crains que V_EN=5V soit très insuffisant.


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[invite713791de]

Bonjour PA5CAL

Par exemple pour 2 leds, avec une résistance de 39Ω/5W on soulage le DD311 de 4,8W.

Avec un courant de 350mA, il ne subsiste plus que 3,6V entre l'entrée et la sortie du DD311, soit une dissipation d'environ 1,25W.

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Mon asservicement justement régle ce problème : le montage actuel permet d'obtenir une tension aux bornes du DD311 constante de 2,6 V pour une puissance dissipé de 0.91 W
En fait je cherche un moyen d'abaisser cette tension à 1V

En ce qui concerne EN il est vrai que je ne me suis pas posé la question de savoir si 5V était suffisant .

[invite713791de]

Bonjour

Correction. La puissance dissipé dans le DD311 est :
[24V – (2 x V_f)] x 0,35A = 6W

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Merci pour la correction la j'avoue j'ai fait fort :P

[alayn91]

Bonjour,

Quelle est la valeur de Rext, et ou est-elle connectée ??

Salutations.
Alain.

[invite936c567e]

Il y a, à mon sens, deux erreurs de raisonnement :
- vouloir réguler la tension aux bornes des leds, alors que ce type de composant doit impérativement être contrôlé en courant,
- vouloir abaisser la tension du DD311 jusqu'à sa limite basse, ce qui lui retirera toute marge de tension pour réguler correctement le courant de sortie.

[alayn91]

Bonjour,

Et pourquoi ne pas utiliser le LT1074 pour limiter le courant ?

C'est une de ses caracteristiques.

Salutations.
Alain.

[invite936c567e]

Quelle est la valeur de Rext, et ou est-elle connectée ??

R_EXT doit être la résistance à brancher entre l'entrée REXT du circuit et une source de tension externe V_bias afin d'obtenir le courant de contrôle I_REF.

La formule donnée est :
I_LED ≈ 100 x (V_bias - V_REXT) / R_EXT

Le graphe qui l'accompagne indique, pour I_LED=350mA :
- R_EXT ≈ 800Ω pour V_bias = 5V
- R_EXT ≈ 2,7kΩ pour V_bias = 12V
- R_EXT ≈ 6,5kΩ pour V_bias = 24V

[invite936c567e]

Et pourquoi ne pas utiliser le LT1074 pour limiter le courant ?

Le LT1074 est un régulateur à découpage.

On peut donc l'utiliser seul, sans le DD311, pour réaliser un régulateur de tension ou bien un régulateur de courant. Les deux montages sont différents, et seul le second convient aux leds.

Mais il paraît aberrant de l'utiliser en régulateur de tension pour pouvoir bénéficier de son système de protection destiné à limiter le courant. C'est un peut comme si, en voiture, on roulait habituellement sur sa roue de secours.

[invite713791de]

R_EXT doit être la résistance à brancher entre l'entrée REXT du circuit et une source de tension externe V_bias afin d'obtenir le courant de contrôle I_REF.

La formule donnée est :
I_LED ≈ 100 x (V_bias - V_REXT) / R_EXT

Le graphe qui l'accompagne indique, pour I_LED=350mA :
- R_EXT ≈ 800Ω pour V_bias = 5V
- R_EXT ≈ 2,7kΩ pour V_bias = 12V
- R_EXT ≈ 6,5kΩ pour V_bias = 24V

Justement je n'utilise pas de résistance Rext.
Le courant de sortie est commendé uniquement par la tension Vbias.

Vbias est généré par la pwm de mon micro puis filtré pour en obtenir la valeur moyenne. ce montage me permet de régler facilement et avec précision mon courant de sortie.

Je me sert donc du deuxième schémat d'application (cf pièce jointe).

Aprés avoir effectuer les tests en mettant en oeuvre uniquement le DD311 et l'étage de commande cela fonctionne trés bien car je retombe aproximativement sur les valeurs donné par le constructeur (cf pièce jointe 2).

Si je souhaite essayer d'abaisser encore la tension Vout aux borne du DD311 c'est justement par ce que le constructeur nous donne Vbias en fonction de Iled lorsque Vout =1V et VEn = 5V.

[invite713791de]

Bonjour,

Et pourquoi ne pas utiliser le LT1074 pour limiter le courant ?

C'est une de ses caracteristiques.

Salutations.
Alain.

Mon cahier des charge impose que la régulation du courant soit effectuée par le DD311 :P

[invite713791de]

Le LT1074 est un régulateur à découpage.

On peut donc l'utiliser seul, sans le DD311, pour réaliser un régulateur de tension ou bien un régulateur de courant. Les deux montages sont différents, et seul le second convient aux leds.

Mais il paraît aberrant de l'utiliser en régulateur de tension pour pouvoir bénéficier de son système de protection destiné à limiter le courant. C'est un peut comme si, en voiture, on roulait habituellement sur sa roue de secours.

Non je ne pense pas. J'explique mon résonnement :

Il faut que mon système permette de connecter de 2 à 6 leds en série sans qu'il nécessite aucun réglage.

Mon asservissement me permet de réguler ma tension d'alimentation c'est a dire que lorque je ne connecte que 2 leds mon alimentation à découpage ne fournira qu'une tension de 9,25 V (slon mes tests) pour 3 leds 12,6V
pour 4 leds 15,9V
pour 5 leds 18,9V
pour 6 leds 20,3V

de plus il impose (grâce à la tension Vfb, R1 et R2) une tension aux borne du DD311 Vout max à 2,5v ce qui protége le composant de toute surchauffe.

la gestion du courant quand à elle est imposé par le DD311.

le tout fonctionne parfaitement seulement mon courant n'est pas assez stable a mon goût. c'est a dir qu'il met au moins 3 min avant d'arrivé à une valeur stable et je doit obligatoirement agire sur ma commende pour le régler précisément à la valeur qui me convient :s

je pensais que que cela serai dû à la valeur de Vout qui devrai être à 1V comme le préconise le constructeur. Je cherche donc un moyen (sans utiliser d'amplificateur si possible) d'asservir la tension Vout a 1V sachant que Vfb = 2,21 V .

Cette solution est inconvenable ?

merci pour l'aide apportée!

[alayn91]

Bonjour,

Quelle est la tension d'alimentation du LT1074 ??

Salutations.
Alain.

[invite936c567e]

Oups... désolé alayn91. J'ai répondu à tes interventions en pensant que c'était celles de AERO88.

[invite713791de]

La tension d'entrée du LT1074 est de 22.8V environ.

Cette tension correspond à ma tension d'alimentation 24v moins 2x0.6v perdu dans un pont rédresseur.

[invite936c567e]

la gestion du courant quand à elle est imposé par le DD311.

Pas si sûr.

Imposer la tension de sortie d'un miroir de courant (ce qui est déjà en soi une aberration) revient à fixer définitivement son point de fonctionnement. Il n'y a plus de contre-réaction possible pour contrôler efficacement son courant de sortie.

Dans le cas présent, le DD311 n'est plus utilisé que comme un vulgaire transistor à effet de champ avec tous ses défauts intrinsèques.

Il paraît donc normal que le courant puisse évoluer en fonction de perturbations extérieurs, et notamment de la température (d'où la stabilisation seulement après 3 mn de fonctionnement).

[invite713791de]

A dire vrai je n'ai jamais eu de cours sur le miroir de courant (oubien je n'en ai pas souvenir). C'est d'ailleur le premier que je met en application.

je ne suis pas certains d'avoir compris les causes du problème que tu soulève :s

Par ailleur je m'interroge :

Si il n'est pas possible de fixer une valeur maximale aux bornes du composant comment limimité la puissance à dissipée?

Pourquoi le montage serait instable si je me met dans les conditions données par le constructeur (Vout = 1V , VEn = 5V ) ?

[invite936c567e]

Il est tout-à-fait possible de limiter la tension aux bornes du circuit et de limiter ainsi la puissance dissipée. C'est ce que j'ai décrit plus haut en insérant une résistance de 39Ω en série avec les deux leds.

V_OUT=1V ne correspond qu'à l'une des conditions de mesure dans lesquelles le graphe a été réalisé. La tension a été obtenue grâce à un montage extérieur particulier réalisé pour l'occasion.

Si l'on a fixé V_OUT=1V, c'est simplement parce que pour réaliser un graphe en seulement deux dimensions, il faut bien se fixer des valeurs pour tous les paramètres qui n'y figurent pas. Le graphe donne la courbe typique (pouvant varier d'un composant à l'autre) donnant I_LED fonction de V_bias (ou plus exactement V_EXT), alors que par ailleurs la température du circuit, la tension de commande du switch V_EN et la tension de sortie V_OUT interviennent également. On indique donc V_EN et V_OUT correspondant à la courbe, la température étant probablement fixée à une valeur normale (T_a=25°C).

En utilisation normale, il n'est pas obligatoire de se conformer à la condition V_OUT=1V, bien au contraire, surtout que cette tension apparaît plutôt comme une conséquence de la commande du miroir, du comportement du circuit extérieur et de la température.

[invite936c567e]

Or ici, ce n'est pas V_OUT=1V qu'on cherche à obtenir, mais I_OUT=350mA. C'est seulement cette dernière condition qu'on doit chercher à maintenir à l'aide du montage. La valeur de V_OUT doit impérativement rester libre, afin de ne pas représenter une contrainte supplémentaire qu'il ne serait possible de réaliser qu'au détriment de la stabilité de I_OUT.

[invite713791de]

Merci beaucoup pour toutes ces précisions !

Malheureusement la solution que tu me propose ne peut convenir pour mon application : l'objet technique doit pouvoir fonctionner pour 2 à 6 leds en série.

sachant que mon alimentation fournie est 24v DC et que mon pont de diode me prend déjà au minimum 1,2V le calcule est rapide!

Pour 6 Leds on a : 22,8 - (6x Vf) - VR = 22,8 - (6x 3,4) - (0,35x39) = -11,25

[invite936c567e]

S'il n'est pas possible de choisir la résistance en fonction du nombre de leds, alors il reste la solution d'utiliser un régulateur à découpage comme source de courant.

Le montage de la source de courant diffère du montage de la source de tension dans le sens où la tension de feedback (V_FB) ne provient plus d'une fraction de la tension de sortie mais de la mesure aux bornes d'une résistance de shunt du courant traversant la charge.

Compte tenu de la faible chute de tension permise (24V-2x0,7V-6x3,4V=2,2V) il faudrait choisir un modèle présentant une faible tension de référence (celle du LT1074 me semble trop juste).

[alayn91]

Bonjour,

La nuit porte conseil.

2 points !
- Le régulateur LT1074 a sa contre-réaction connectée à un élément non-linéaire, le transistor MOS du DD311, et sa tension de sortie sur un autre élément non-linéaire, les LED.
Ca qui veut dire que sa tension de sortie ne peut pas être proportionnelle à sa tension de consigne.
Je comprend qu'il ait du mal a gérer tout ça.

- Seule une moitié du DD311 est utilisée.
C'est du gachis !
Il suffirait de le remplacer par un MOS suffisament puissant pour
piloter les LEDs dans toutes les configurations.
Il n'y aura pas besoin du régulateur LT1074.
Comparaison prix de revient du DD311 et d'un IRFxxx.

Pourquoi es-tu obligé d'utiliser le DD311 ?

Par ailleurs, tu nous parles d'un PIC.
Quelle est la finalité de ce montage ??

Salutations.
Alain.