Contrôler une alim a découpage genre lm3404 avec un uP genre atmel en 3.3v

[Alain94360]

Salut,
je suis en train d'étudier un système ou je devrais contrôler des (4-5) contrôleur a découpage en mode courant (Pour LED haute puissance), avec un controleur atmel atmega2560 en mode économique 3.3v.

Or je voudrais contrôler le courant cible de ces contrôleurs, qui dépend de la LED et qui impacte sa durée de vie.

En effet les Led se pilotent typiquement avec des courants max de 350mA/500mA/700mA/1A... mais souvent le 350mA est préférable pour la durée de vie.

Il y a bien une entrée PWM (que j'utiliserai pour régler la puissance finement), mais mon problème c'est que je ne voudrait pas imposer du 1A modulé en PWM lente à 35%, en permanence juste pour avoir la liberté de monter à 1A 100% pendant quelques minutes.
Sans compter que certaines led seront limitées à 500 ou 700mA, et que les pertes ohmiques sont plus élevées à 35%@1A que 100%@0.350A (pertes en Ipk^2*txPWM, soit Imoy^2*(1/txPWM))

Je cherche donc des idées, ou plutôt la manière "orthodoxe" de faire ce genre de contrôle de la régulation. j'ai déjà creusé un peu:

La manière la plus orthodoxe c'est déjà le PWM, mais j'ai expliqué les inconvénients (usure à haut courant, perte ohmique en 1/txPWM).

Sinon, j'ai pensé a utiliser quelques MOSFET 2.5v genre RTR040N03 pour ajouter en parallèle des morceaux de shunt. ca semble le faire, avec un shunt initial de 1.14ohm pour 350mA (seuil à 0.4v), et quelques shunt additionnels... l'astuce est de prendre des mosfet à faible ron, en intégrant en plus le ron typique dans le total désiré... l'avantage c'est que mon shunt serait toujours presque optimal. le défaut c'est que je consommerait une I/O par transistor-shunt.

J'ai aussi pensé a utiliser des potentiomètres numériques genre AD5253, en parallèle sur un shunt unique (de 1.14), mais en choisissant les modèles à 1k car sinon la bande passante est mauvaise. le défaut c'est que quand le courant augmente le shunt reste le même et on divise juste sa chute de tension (1.2v de chute dans mon cas a 1A).un avantage c'est que je n'aurais pas de câble supplémentaire a utiliser car j'utiliserais les bus I2C ou SPI existant (utilisés pour les capteurs). l'autre c'est que ce serait très ajustable (mais défaut, trop ajustable, dangereux!).

Ici j'ai toujours supposé utiliser un circuit genre LM3404. c'est parce que j'ai abandonné l'idée d'utiliser l'atmega en pwmavec ses entrées analogiques. j'ai un peu déchanté quand je me suis rendu compte que :
- pour commuter entre 350mA et 1A, avec des self réalistes (genre 1mH maximum à 0.2ohms) il me faut des fréquences assez élevées (>>50kHz) de commutation de mosfet qu'une patte d'atmega ne peut piloter assez vite (<<5uS). Il faut donc des drivers compatibles 3.3v en plus des mosfet... finalement c'est pas moins compliqué qu'un circuit dédié genre LM3404
- il faut environ 65us (13 cycles à 200kHz) pour une conversion AD, et que pour 5 canaux simultanés ca fait du 3kech/s/canal, a comparer aux 50kHz, soit une mesure tout les 15-20cycles... de là a rater une self qui part en vrille et laisse passer plusieurs ampères dans son délire, ou un changement massif de tension/charge...

parmis les pistes restant, il ya
- des circuits dédiés, alim a découpage buck, contrôlables par uC (en i2C,SPI,I/O speciales)
- des shunts programmables (ou sondes de courants a gain programmable)
- une utilisation astucieuse de l'ATMega2560, ou un autre processeur similaire
- des montages de transistor astucieux

peut être me suis-je trompé sur toute la ligne.
c'est pour cela que je demande vos avis, conseils et idées.

nb: j'en suis qu'aux spec
-----

[Qristoff]

Bonsoir,
tu as plein d'idées dit moi ! et c'est tout à ton honneur, ça change de ceux qui vienne sans rien dans le cabas et qui veulent une solution toute faite.

A mon avis, le plus simple serait d'utiliser un régulateur Buck style LM2576 avec un asservissement en courant et non pas en tension en utilisant un shunt et un AOP.
L'AOP serait monté en soustracteur et la tension de consigne viendrait d'une tension analogique fabriquée à partir du PWM de ton Atmega.
Est ce que tu vois ce que je veux dire ?

[Qristoff]

Il y a encore plus simple.... ici

[Qristoff]

Ah désolé, je n'avais pas vu que tu parlais du LM3404 dans ton titre...
Le soustracteur pourrait être placé dans la liaison feedback du LM3404 dans ce cas...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite03481543]

Bonsoir,

si tu fais une recherche sur le forum en tapant LTC3783 tu trouveras un descriptif que j'avais fait il y a quelques temps sur le sujet.
Linear est plus au fait des commandes de leds avec interface pour µC que NS.
Le LTC3783 permet 2 types de PWM et s'adapte très bien en boost ou buck ou en boost suiveur très pratique pour un chainage de leds variable quelque soit la tension de source.
Ca me fait penser que j'avais dit que je posterai cette étude dans les projets, je ne sais plus si je l'ai fait depuis.
L'étude consiste en un driver pour led OSTAR de 15W piloté par un PIC en variateur et stroboscope.
Ca devait passer dans Elektor, mais pas eu le temps de m'en occuper à l'époque...
Je vais regarder et le poster si c'est pas déjà fait.
A+

[Alain94360]

Ah désolé, je n'avais pas vu que tu parlais du LM3404 dans ton titre...
Le soustracteur pourrait être placé dans la liaison feedback du LM3404 dans ce cas...

Ca reviendrait a faire un ampli sonde de courant réglable par potentiomètre numérique. J'ai juste peur pour la bande passante, sachant que je ne sais pas si c'est critique ici.
dans la doc ils indique que le tON dépend du délais du comparateur, et donc le iLmin. la performance dynamique du shunt semble donc importante (le comparateur met 200ns a détecter, et le shunt doit pas exploser cette valeur)... ca fait une bande passante au delà des 5MHz... avec un gain entre 1 (I=1A) et 3 (I=350mA)


pour le lm2576, je suis plus optimiste parce qu'il n'est pas hystérétique comme certains, enfin a ce que j'ai compris.
c'est une piste...
Mieux qu'un AOP j'ai trouvé des sondes de courant genre INA138, mais la BP dépasse pas les 500kHz(sans compter le potnum)... ca peut suffire si le contrôleur n'est pas hystérétique.

en tout cas passer d'un contrôleur buck en courant, a un buck en tension, avec une sonde de courant (moyen) et un potentiomètre numérique ca se tenterait...
mais moi qui voulait du simple ...

mon rêve c'est un LM3404 avec entrée I2C/SPI

[Alain94360]

c'est une piste alléchante.
c'est vrai que je me suis bloqué sur les LM a cause de contraintes de haute tension (genre 80v), mais ca a changé entre temps (c'est passé sur accus lifepo4).

merci

Bonsoir,

si tu fais une recherche sur le forum en tapant LTC3783 tu trouveras un descriptif que j'avais fait il y a quelques temps sur le sujet.
Linear est plus au fait des commandes de leds avec interface pour µC que NS.
Le LTC3783 permet 2 types de PWM et s'adapte très bien en boost ou buck ou en boost suiveur très pratique pour un chainage de leds variable quelque soit la tension de source.
Ca me fait penser que j'avais dit que je posterai cette étude dans les projets, je ne sais plus si je l'ai fait depuis.
L'étude consiste en un driver pour led OSTAR de 15W piloté par un PIC en variateur et stroboscope.
Ca devait passer dans Elektor, mais pas eu le temps de m'en occuper à l'époque...
Je vais regarder et le poster si c'est pas déjà fait.
A+

[Alain94360]

Bonsoir,

si tu fais une recherche sur le forum en tapant LTC3783 tu trouveras
[ ... ]
A+

ca m'a donné une piste qui m'a mené au LT3474 et qq frères.
ya aussi le ZXLD1360...
la pin REF me semble très intéressante, car c'est une tension de référence, donc pas de pb de bande passante, au contraire...

je creuse encore...

[Qristoff]

Bonsoir,

dans la doc ils indique que le tON dépend du délais du comparateur, et donc le iLmin. la performance dynamique du shunt semble donc importante (le comparateur met 200ns a détecter, et le shunt doit pas exploser cette valeur)... ca fait une bande passante au delà des 5MHz... avec un gain entre 1 (I=1A) et 3 (I=350mA)

je ne comprends pas ton raisonnement...
Le courant de sortie du Buck est continu et régulé suivant la valeur du shunt.
En utilisant un soustracteur dans la liaison de retour du feedback, tu modifies en continu la valeur du courant régulé.
Ainsi en utilisant, la sortie PWM pour produire une tension continue entre 0 et 3,3V, tu ajustes par une tension continue le courant dans la LED. Il n'y a pas besoin de bande passante !

[Alain94360]

Bonsoir,
je ne comprends pas ton raisonnement...
Le courant de sortie du Buck est continu et régulé suivant la valeur du shunt.
En utilisant un soustracteur dans la liaison de retour du feedback, tu modifies en continu la valeur du courant régulé.
Ainsi en utilisant, la sortie PWM pour produire une tension continue entre 0 et 3,3V, tu ajustes par une tension continue le courant dans la LED. Il n'y a pas besoin de bande passante !

c'est ce que j'ai compris de la doc.
l'idée c'est que le contrôleur détecte le moment ou la tension de shunt passe sous un seuil, et décide de relancer (variable toff - fixed ton, je crois, ou le contraire). si le soustracteur introduit du retard dans le signal de feedback (délais pur, slew rate, bande passante) alors le contrôleur va prendre sa décision en retard. ca va un peu dérégler le courant moyen final. c'est peut être pas énorme, mais à 500kHz ca se sent. mais comme le ton est fixe au moins on craint pas que la self sature et s'emballe.

c'est un peu comme les contrôleur hystérétiques en tension qui attendent que la tension de sortie dépasse un seuil haut ou bas pour commuter.

l'intérêt des circuits a seuil ajustable comme le LT3474 , c'est que le seuil lui ne pose pas de problème de bande passante

[invite03481543]

Bonsoir,

tous les circuit de commande permettent d'ajuster la consigne de sortie, il suffit de tromper la référence pour lui faire prendre des vessies pour des leds.

Par exemple une tension de ref à 1,6V, si on lui applique 1,3V le driver va augmenter le rapport cyclique pour compenser ce qu'il voit comme une tension trop faible.
A la vitesse de l'éclair en tout cas selon la compensation effectuée sur la pin qui va bien (compensation du comparateur).
Si le circuit est conçu pour tourner à 500KHz, c'est que le comparateur est "taillé" pour.
A+

[Alain94360]

Bonsoir,

tous les circuit de commande permettent d'ajuster la consigne de sortie, il suffit de tromper la référence pour lui faire prendre des vessies pour des leds....
A+

Avec toutes ces idées je crois que j'ai trouvé ma solution.
déjà comme j'ai 4 bloc de LED Haute-Puissance à piloter indépendamment (des rouges, des blanches, et deux chaines indépendantes d'ambre... vous devinez l'usage )
je compte utiliser le LT3575 qui est un double LT3574 (avec en bonus les deux canaux en opposition de phase)

ensuite pour le réglage du courant avec les entrées de consigne je devrait pouvoir régler le courant comme je veux.
j'hésite encore entre un filtre passe bas derrière une patte PWM de l'Atmega, un potentiomètre numérique I2C/SPI, ou un diviseur configurable avec qq mosfet.

j'hésite encore a utiliser la PWM truecolor de ces circuits, ce qui n'a d'intérêt que de conserver la couleur quelque soit la puissance... or la couleur n'est pas vraiment le problème, même pour le blanc. tant que ca reste vaguement rouge, ambre et blanc, c'est ok.