Chargeur de batterie - convertisseur SEPIC

[Antoane]

Bonjour,
Je fais un chargeur de batterie Ni-Cd à partir d'un LT1513 (http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1513fas.pdf), depuis le premier schéma de la datasheet (typical application : SEPIC charger with 1.25A output current). Juste deux modification : R3=1ohm et le pin6 est tiré à la masse par 10k, un interrupteur le met au Vcc. Par ailleurs, C2 est constitué de deux électrochimiques de 47µF montée en série, anode contre anode ; C1=1mF et enfin, il y a une autre résistance de schunt (1ohm) entre le moins de la batterie et la masse (schéma en PJ). (Pour les matheux, ça fait 4 modifications).
Le pont R1/R2 est remplacé par un ajustable, positionné pour une tension de charge de la batterie de 14,5V.

Mon problème : ça marche pas.

Il ne me semble pas qu'il n'y ai pas d'erreur de câblage, la bobine semble faire plus des 10µH requis (une photo en PJ).

Quelques mesures, le montage étant alimenté en 17V :
- Lorsque le pin6 est à 0, pas de problème, tout fonctionne (càd : il ne se passe rien).
- En remplaçant la batterie par une résistance de 1ohm :
le courant "de charge" est de : 0,16A
le potentiel à la cathode de la schottky est de 0,330V
le potentiel du pin2 du LT1513 est de 1,260V.
je trouve une fréquence à l'anode de la schottky (tout comme à la cathode, d'ailleurs) de 200Hz (tout à l'heure, c'était 400Hz).
On entend un léger grésillement s'échapper du montage, de 200Hz ? c'est pas impossible.
- Avec une vraie batterie Ni-Cd de 12V déchargée (8,7V à vide) :
le courant de charge est de 0,7mA (pour une batterie de 1,2Ah, c'est pas génial...)
le potentiel à la cathode de la schottky est de 8,7V (évidement ), 0V à l'anode.
le potentiel du pin2 du LT1513 est de 1,244V.

Merci d'avance pour votre aide.

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[Tropique]

Hello,

Il y a vraisemblablement un certain nombre de problèmes possibles. Dans l'ordre:

C2 est soumis à des conditions sévères, et doit pouvoir y résister.
Des chimiques ne remplissent pas cette condition (en fait un non-polarisé ne serait à priori même pas nécéssaire, la polarité est bien définie, et constante). Cela est surtout un problème pour le fonctionnement à long terme (5 min.?), mais il est en plus possible que la résistance interne trop élevée pose des problèmes au circuit, qui avorte le cycle prématurément. La valeur plus élevée que recommandée pourrait éventuellement être la cause de problèmes également.
C'est donc un problème qu'il faudra résoudre, à un moment ou a un autre: même si ce n'est pas la cause immédiate de tes soucis actuels, tu seras forcé de le remplacer, sinon il s'en ira de lui-même, et pas sur la pointe des pieds!

Mettre un 1000µ à la place de 44µ ne devrait, en principe pas poser de problème, mais avec les circuits un peu spécialisés, on ne sait jamais: la logique n'est pas toujours un bon guide, et on a parfois des surprises. Envisager donc d'essayer autre chose, au moins temporairement.

La résistance de 1ohm ne devrait pas non plus être problématique, surtout avec le 1000µ, mais......?....

Le cablage, même s'il n'est pas strictement erroné, peut facilement poser des problèmes à 500KHz et fort courant: il doit être fait en tenant compte du passage du courant, sinon, la détection de courant risque de se déclencher instantanément, et de terminer un cycle aussitot commencé.

Ce qui est à coup sûr un problème est la self: c'est visiblement une self de mode commun: ce type de self a en général un inductance élevée, mais une totale inaptitude à stocker de l'énergie, et donc à supporter du courant: quand on lui applique une tension, elle va se comporter décemment pendant un certain temps: elle va suivre l'équation I=tE/L, et générer une jolie rampe courant. Et puis, son produit volt.seconde va être dépassé, la ferrite va saturer, et il ne restera dans le circuit que le bout de fil de cuivre enroulé, ce qui n'est pas grand chose.

Pour illustrer ce point, voici quelques exemples de mesures:
-CMC1mH est la soeur jumelle de la tienne: je l'ai mesurée à 1mH par section.
-Dual 50micro est une self double, de 50µH
-I vs. T 50micro est sa caractéristique courant en fonction du temps, pour une tension appliquée de 10V (0.5A/div, 2µs/div): c'est comme prévu une rampe, assez linéaire jusqu'à 3.5A.
-I/T pour la mode commun de 1mH est très différent: malgré sa valeur plus élevée (visible sur la pente presque plate au début) et sa taille plus importante, elle sort de l'écran avant d'avoir fini la moitié de la trace: en circuit, cette self va déclencher la limitation de courant.

Si on examine bien la 50µH, on voit que le tore de ferrite est coupé, ce qui introduit un entrefer, et est la raison de sa tenue correcte.
Les selfs doubles sont relativement rares, alors que les selfs de mode commun sont légion.
Une option est de prendre une self, bobinée en bifilaire pour des raisons de tenue en courant, et de séparer les deux enroulements: voir Bifilar. De cette manière, on est certain d'avoir une self double, sans avoir à faire de mesures délicates

[Antoane]

Bonjour, merci pour ta réponse.
J'ai donc repris le montage, changé tous les électrochimiques pour des plus jolis au tantale ou céramiques. En fait, j'avais augmenté les valeurs justement pour mettre des électrochimiques, dont l'ESR est plus élevée, qui ont un courant de fuite plus élevé etc, toutes ces histoires dont je ne sait rien. Bref. J'ai aussi retiré la 1ohm. Le pcb est compact, mais j'ai du mal à ne pas trop rapprocher les pistes "de signal" et celles véhiculant fort courant ou ayant un fort dI/dt (surtout qu'ya quand même peu de pistes).
J'ai trouvé une autre bobine, ressemblant de près à la tienne, et l'ai installée. Par contre, je n'ai pas compris grand chose à ton explication du pourquoi une telle bobine ne va pas : "elle a une forte inductance, mais est incapable de stocker de l'énergie", c'est pas contradictoire ? E=0,5.L.i² ? J'ai du mal aussi avec cette histoire de volt.seconde et de saturation qui arrive trop tôt (à mon gout tout du moins).

J'ai donc refait des essais : à la mise sous tension, avec le pin2 au niveau haut, le courant absorber par le circuit de charge (dc led éteintes) est de 40mA. J'essaye de le faire varier un peu en touchant l'arrière de la platine, ça fait rien. Jusqu'au moment ou ça commence à croitre, rapidement, et j'arrête arrivé à 5A, alors que le LT1513 est brulant ! Sans compter que ce bon die* de courant a mauvais gout de ne pas passer par la batterie . Le composant désoudé, en position diode, je mesure 0,093V entre le pin5 (Vsw) et la masse. Dans les deux sens. S'en serait-il allé vers un monde meilleur ?

Juste pour être sûr, sur la bobine que tu m'as conseillé de prendre, les fils reliés ensembles sont tous deux ceux qui "portent le point" (du sens de bobinage) ou non, mais un point et un !point ne sont pas reliés ensembles (sinon, le flux global dans le noyau serait nul ?).

La pin2, Vfeedback, c'est juste une entrée comme toutes les autres ? dans mes premières mesure, je trouvais à peu près Vref=1,245V, alors que la tension au "sommet" du pont diviseur variait. A moins que ce ne soit une histoire de tension efficaces que je mesure avec mon multimètre (et encore, c'est pas un "true RMS"), alors que...

Autre question sur le composant : page 6, sur block diagram, quelle fonction assure le comparateur à deux entrées inverseuses ? il suffit que l'une des deux soit inférieure à Vref pour que la sortie passe à 0 ?


Merci beaucoup pour ton aide.

PS : et après, on ira essayer de nous faire croire que "l'électronique c'est pas du Vaudou" !

[Tropique]

Bonjour, merci pour ta réponse.
J'ai donc repris le montage, changé tous les électrochimiques pour des plus jolis au tantale ou céramiques. En fait, j'avais augmenté les valeurs justement pour mettre des électrochimiques, dont l'ESR est plus élevée, qui ont un courant de fuite plus élevé etc, toutes ces histoires dont je ne sait rien.

C2 ne peut pas non plus être un tantale; le seul type de condo polarisé qui pourrait peut-être convenir est un OSCON, mais il vaut mieux s'en tenir à ce qui est recommandé, un céramique.
Pour les autres, c'est moins critique, mais il est préférable d'éviter des valeurs fortement différentes.

Bref. J'ai aussi retiré la 1ohm. Le pcb est compact, mais j'ai du mal à ne pas trop rapprocher les pistes "de signal" et celles véhiculant fort courant ou ayant un fort dI/dt (surtout qu'ya quand même peu de pistes).
J'ai trouvé une autre bobine, ressemblant de près à la tienne, et l'ai installée. Par contre, je n'ai pas compris grand chose à ton explication du pourquoi une telle bobine ne va pas : "elle a une forte inductance, mais est incapable de stocker de l'énergie", c'est pas contradictoire ? E=0,5.L.i² ? J'ai du mal aussi avec cette histoire de volt.seconde et de saturation qui arrive trop tôt (à mon gout tout du moins).

Elle suit toujours la loi 0.5LI², mais le probléme c'est que L varie (diminue) quand le courant augmente, et elle ne stocke jamais beaucoup d'énergie.

J'ai donc refait des essais : à la mise sous tension, avec le pin2 au niveau haut, le courant absorber par le circuit de charge (dc led éteintes) est de 40mA. J'essaye de le faire varier un peu en touchant l'arrière de la platine, ça fait rien. Jusqu'au moment ou ça commence à croitre, rapidement, et j'arrête arrivé à 5A, alors que le LT1513 est brulant ! Sans compter que ce bon die* de courant a mauvais gout de ne pas passer par la batterie . Le composant désoudé, en position diode, je mesure 0,093V entre le pin5 (Vsw) et la masse. Dans les deux sens. S'en serait-il allé vers un monde meilleur ?

A 99% il est cuit...

Juste pour être sûr, sur la bobine que tu m'as conseillé de prendre, les fils reliés ensembles sont tous deux ceux qui "portent le point" (du sens de bobinage) ou non, mais un point et un !point ne sont pas reliés ensembles (sinon, le flux global dans le noyau serait nul ?).

Oui, c'est ça. Le tore, il est jaune et blanc? Ca ne se voit pas très bien sur la photo. Si c'est le cas, ça devrait aller pour les essais. Il est possible qu'en fonctionnement, il chauffe excessivement, mais ça, ce sera un probléme à gérer après.

La pin2, Vfeedback, c'est juste une entrée comme toutes les autres ? dans mes premières mesure, je trouvais à peu près Vref=1,245V, alors que la tension au "sommet" du pont diviseur variait. A moins que ce ne soit une histoire de tension efficaces que je mesure avec mon multimètre (et encore, c'est pas un "true RMS"), alors que...

Quand tout fonctionne normalement, et que l'IC régule en mode tension, la tension doit rester à 1.25V, mais pour l'instant il est logique que ce ne soit pas le cas.

Autre question sur le composant : page 6, sur block diagram, quelle fonction assure le comparateur à deux entrées inverseuses ? il suffit que l'une des deux soit inférieure à Vref pour que la sortie passe à 0 ?

Ce serait plutot le contraire: il doit suffire que l'une ou l'autre soit supérieure à la référence pour que la sortie de l'ampli d'erreur passe à 0.

En revoyant ton schéma, je viens de constater que R4 (R3 pour toi) est à 39K. Est-ce juste typographique, ou est-ce physique?
Si c'est physique, il est normal qu'il y ait des soucis, il n'y a plus de régulation de courant possible.

PS : et après, on ira essayer de nous faire croire que "l'électronique c'est pas du Vaudou" !

Il y a des fois, il y a de quoi avoir des doutes...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Merci pour ta réponse.
J'ai bien mis un céramique (3,87µF) comme capa "de liaison" (?) entre les deux bobines.
Le tore est... entre le blanc cassé et le jaune clair ; j'ai pas eu le temps de le voir chauffer.
"L varie (diminue) quand le courant augmente", donc quand une bobine est dite d'inductance L, c'est quand elle est traversée par un courant nul ?
J'ai effectivement soudé une 39k ! Est-ce que ça pourrait être la source de mes problèmes ? pas de régulation (limitation) en courant, donc il augmente jusqu'à détruire le composant ? et lorsque je mesure que "ce bon die* de courant a mauvais gout de ne pas passer par la batterie ", c'est parce que régulateur est déjà en cours-circuit ; la batterie a été rechargée, pendant un très cours instant, entre le moment ou mon doigt s'est posé là ou il fallait et le moment ou le transistor de découpage à lâché ?
Je ne vais pas pouvoir vérifier tout de suite, cette journée me verra bien occupé : il faut que je m'occupe des funérailles du composant, et que je lui trouve un remplaçant.
Merci pour tes explications

[Tropique]

Merci pour ta réponse.
J'ai bien mis un céramique (3,87µF) comme capa "de liaison" (?) entre les deux bobines.
Le tore est... entre le blanc cassé et le jaune clair ; j'ai pas eu le temps de le voir chauffer.
"L varie (diminue) quand le courant augmente", donc quand une bobine est dite d'inductance L, c'est quand elle est traversée par un courant nul ?

Par défaut, oui. Pour les selfs de puissance, ça dépend de la manière dont c'est spécifié: parfois c'est à un courant arbitraire, parfois au courant nominal, parfois c'est sans courant, mais avec la garantie que ça ne baissera de pas de plus de 10% au courant nominal, etc.

J'ai effectivement soudé une 39k ! Est-ce que ça pourrait être la source de mes problèmes ?

Oui, sans aucun doute: un rapport de 1:1000 pour un composant critique, ça peut expliquer pas mal de choses...

[Antoane]

Bonjour,
Un doute massaï : "une self en mode commun", dans ce cas, pourquoi deux enroulements ? pour qu'ils soient mis en parallèles.
Dans ce cas, quelle différence avec un self en mode différentiel ?
Merci.

[Tropique]

Par rapport aux perturbations qu'elles ont à supprimer, les selfs de mode commun sont fonctionnellement en parallèle.
Par exemple pour l'application typique, où elles sont insérées dans le raccordement au secteur d'un appareil, le résultat est que d'un point de vue HF, l'appareil reste déconnecté, comme si la fiche n'était pas insérée dans la prise. Bien sur, le 50Hz passe sans être affecté: en mode différentiel, les deux sections sont comme les enroulements d'un transfo mis en opposition, càd un court-circuit.
Par contre, si les deux fils du secteur varient de façon identique par rapport aux deux fils de l'appareil, les deux enroulements sont en // et présentent une impédance élevée.

Il serait à la limite possible d'obtenir un résultat identique avec deux selfs séparées, mais ce serait techniquement couteux: chaque noyau de chaque self aurait à supporter la totalité des ampères-tours requis par la charge, alors que si les selfs sont bobinées sur le même noyau, ces At se compensent et se neutralisent, sans affecter la réjection de mode commun.
Pour une même inductance, il faut donc une surface de fer beaucoup plus réduite.
Mais le corollaire est que ces selfs ne peuvent servir qu'à ça: si on essaye de les employer en mode différentiel, elles saturent immédiatement.