AOP + Shunt de mesure

[Flatox]

Bonjour,

Je projette de réaliser une alimentation linéaire de forte puissance, qui servira "d'alimentation d'atelier". Cette alim sera équipée d'une protection contre les courts circuit qui consiste en un shunt de mesure, et un circuit flip flop commandant un MOSfet placé sur la ligne de puissance. Lorsqu'un court circuit (tension mesurée sur le shunt dépassant 0,6V) est détecté, le MOSfet est bloquant, et il suffit d'appuyer sur un bouton "reset" pour remettre le MOSfet passant.

Les spécifications futures de l'alim ne sont pas importante, alors voilà mes questions :

Est-ce que je pourrais utiliser un AOP en amplificateur non inverseur (j'ai sous la main un NE5534) pour rehausser la tension mesurée sur le shunt ? Je pourrais ainsi réglé la valeur de coupure de manière simple avec un potar sur l'AOP. C'est possible ?

Deuxième question : dans la datasheet du NE5534, il y a 3 broches que je ne sais absolument pas câbler :ce sont "Balance", "Balance/Compensation" et "Compensation". Si je veux utiliser mon AOP en amplificateur non inverseur, comment dois-je câbler ses 3 broches ?

Troisième question : est-ce que pour l'application citée ci-dessus je peux alimenter mon AOP en non symétrique, c'est a dire Vcc- = 0V et Vcc+ = 12V L'AOP reussira-t-il a amplifier une faible tension de l'ordre de la centaine ou dizaine de millivolts avec cette alimentation ?

Merci de votre aide
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[PIXEL]

pourquoi n'utilises-tu pas un circuit fait pour comme le 723, qui comporte tous ces contrôles pour une alim de labo ?

[Qristoff]

Salut et bienvenue sur le forum FUTURA,
ça veux dire combien "alim forte puissance" ?
Parce que pour une alim linéaire, tu peux envisager plusieurs type de protection:
- limiteur de courant
- limiteur de courant à repliement
- disjoncteur en surcourant (ce que tu a l'air de décrire)
- limiteur en court-circuit et protection thermique
....
il faut déja être sûr du besoin réel !

[Qristoff]

pourquoi n'utilises-tu pas un circuit fait pour comme le 723, qui comporte tous ces contrôles pour une alim de labo ?

tu ne dis pas bonjour Pixel au monsieur qui t'as dit bonjour ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Flatox]

Merci de vos réponses rapides ! J'entends par forte puissance, une alimentation 12V capable de délivrer 50A Max, et je voudrais donc que la coupure de courant soit "reglable" pour faire un limiteur de courant.

C'est quoi la référence complète du 723? ça pourrais m'intéresser

[Laboum]

Bonjour à tous,

C'est quoi la référence complète du 723?

C'est le LM723 mais il va falloir booster, pour atteindre les 50 A
le data http://www.alldatasheet.fr/datasheet...NSC/LM723.html
Bon courage

[Flatox]

Ah oui en effet...

Je ne souhaite pas avoir une tension régulée en sortie, simplement redressée, filtrée mais avec un disjoncteur pour les courants trop fort. Donc je pense faire comme je comptais faire au début. Seulement, pour mes questions du premier post, est-ce ça fonctionnerait ?

C'est a dire utiliser un AOP pour élever la tension mesurée sur le shunt, aussi petite soit-elle (quelques dizaines voire centaines de millivolts) avec une alimentation non symétrique ? Et que faire des broche "Compensation", "Balance/compensation" et "Balance" de l'AOP ?

merci beaucoup

[Tropique]

Ce que tu veux faire n'est pas impossible, mais il y a un nombre de difficultés potentielles.
A commencer par le NE5534 qui est destiné aux applications audio professionnelles, et va devoir se plier en 4 pour répondre à tes exigences.
Qui pourraient d'ailleurs être remplies avec une circuiterie beaucoup plus simple.
Il faudrait que tu définisses précisément ce que tu attends de la protection: vitesse, précision, plage notamment.
Il se peut que ce soit possible avec une demi-douzaine de composants.

[Flatox]

Je souhaites réaliser ce schéma :


Sauf que ma sortie n'est pas 50V mais 12V et que le courant de coupure c'est 50A et non 25A(pas le même pont de diodes). Je souhaitais rehausser la tension prise sur le shunt, pour me permettre d'en réaliser un avec une résistance plus faible.

Je m'explique : pour avoir 0,6V sur l'entrée du flip flop, il me faudrait un shunt de 0.012ohm, le problème c'est qu'à 50A (je n'est pas d'applications tirant cette puissance en 12V mais on sait jamais), le shunt devra dissiper 30W ce qui est beaucoup. Donc je voudrais faire un shunt avec une résistance plus faible pour moins altérer la tension de sortie et lui éviter de dissiper ces 30W. Qui dit résistance plus faible, dit tension de mesure plus faible, il faut donc que je la rehausse pour atteindre les 0,6V sous 50A. L'avantage serait également que la coupure puisse être réglée, mais ça, c'est un détail.

Niveau précision, avec un shunt fait maison, je ne m'attend pas a des miracles, j'aimerais juste qu'il coupe avant de dépasser le courant maxi du pont redresseur . Si c'est trop compliqué comme modif, il vaudrait peut être mieux que je me cantonne aux schéma d'origine.

Merci

[Tropique]

Le circuit suivant devrait, sauf erreur de ma part, réaliser la fonction.
Un shunt de 2 milliohm est mis en exemple, et avec les valeurs indiquées, le courant devrait être réglable entre ~0 et un peu plus de 50A.
Il y a un poussoir de réarmement, et une LED d'indication de disjonction.
Il n'est pas possible de réarmer si le court-circuit persiste.

Ce circuit n'a pas été testé ou réalisé.

[Flatox]

Merci beaucoup, ce circuit est plutôt simple et j'ai tout sous la main. Cependant, s'il n'a jamais été testé... Alors que le schéma avec flip flop a été réalisé. En plus, pour des tensions d'alimentations supérieures, on peut alimenter séparément le montage en 12V. Ça me semble bien, je vais étudier tout ça. Merci beaucoup en tout cas

[Tropique]

Le schéma étant soumis à la sagacité de tous les forumeurs, il sera scruté sous toutes les coutures, et peut-être quelqu'un aura-t-il des remarques, ou des idées d'amélioration.

[louloute/Qc]

Pardonne, Tropique, mais il me semble qu’il faille inverser R5 et R6, sinon, U2 le latchera pas le dépassement vu par U1.

[Tropique]

Tu ne dois pas t'excuser, l'erreur est humaine, et je peux te garantir à 200% que je suis humain (à ce point de vue , au moins).

Mais ici je pense que tu as été induit en erreur par le symbole du poussoir (je n'avais rien de mieux sous la main) qui semble être normalement fermé, alors qu'il est normalement ouvert.
Il me semble que dans ce cas, ça fonctionne normalement, mais encore une fois, n'hésite pas à exercer ton sens critique, tu sais comme moi qu'il est très difficile de détecter ses propres erreurs.
C'est pour ça qu'un avis indépendant est irremplaçable.
Je ne vais même pas dire comment je pense que ça doit fonctionner, de peur de contaminer des esprits "vierges".

[Flatox]

Il y a peut être quelque chose que je n'ai pas compris dans ce schéma, mais lorsque qu'une surintensité est détectée, le mosfet devient bloquant, mais comme le courant chute, la mesure sur le shunt retombe a 0 et le système va osciller autour d'une position d'équilibre, fixée a la valeur de courant de coupure ? Si c'est le cas (je suis sûr de rien) le bouton reset est inutile. Eclairez-moi de vos lanternes

La valeur du potentiomètre est-elle critique (je pense que non) ? 1kohm fonctionnerait ?

Merci !

[Tropique]

Il y a peut être quelque chose que je n'ai pas compris dans ce schéma, mais lorsque qu'une surintensité est détectée, le mosfet devient bloquant, mais comme le courant chute, la mesure sur le shunt retombe a 0 et le système va osciller autour d'une position d'équilibre, fixée a la valeur de courant de coupure ? Si c'est le cas (je suis sûr de rien) le bouton reset est inutile. Eclairez-moi de vos lanternes

La valeur du potentiomètre est-elle critique (je pense que non) ? 1kohm fonctionnerait ?

Merci !

U2 fonctionne en bistable, et mémorise le déclenchement grâce à R7.
Il ne doit donc pas y avoir d'oscillation.
Si on fait un reset, R8 peut sortir U2 de cette condition, mais pas si U1 détecte à nouveau un dépassement.
Dans ce cas (durant la pression du bouton) il y aura une oscillation.
Mais ce n'est pas évitable, piusqu'il n'est pas possible de savoir que la charge est excessive tant qu'elle n'est pas mise en service.
On pourrait essayer d'aller plus loin, et imaginer un système de double interlock: si on essaye de réarmer pendant une condition d'erreur, le système passe en erreur de niveau supérieur, et ne permet le déblocage que si l'alimentation est coupée et restaurée, par exemple.
mais ça ne fait pas partie du cahier des charges initial.

Ps
1Kohm (ou n'importe quoi) fonctionnerait, à condition d'adapter les autres valeurs.
Il faut juste éviter d'aller dans des valeurs trop élevées, vu les niveaux assez faibles en jeu.
on pourrait aller de 10 ohms à 1Kohm sans trop de problème. En dessous, le courant consommé va devenir rédhibitoire, et au dessus on risque de ramasser des parasites.

[Flatox]

Merci pour l'éclairage

[louloute/Qc]

Ce que je voulais dire, c’est qu’avec tes valeurs de R6 et R5, ça ne latche pas parce que U2 aura 9,8V à son entrée non-inverseuse et 2,1V à son entrée inverseuse.

En chageant les valeurs pour 3,9k et 24k, tu obtiens 10,3V sur In- et là ça va latcher.

[Qristoff]

Salut Louloute,
je n'ai pas encore vu ta pièce jointe..

c’est qu’avec tes valeurs de R6 et R5, ça ne latche pas parce que U2 aura 9,8V à son entrée non-inverseuse

c'est plutôt le contraire, V-=2.2V et c'est V+ qui suit la sortie de U2 grace à R7 et comme la sortie est passée à 0 par la disjonction, le V+ reste coincé en dessous de 2.2V.
Pour le libérer, R8 va remonter V+ au dessus de cette valeur en pressant le poussoir.
Astucieux ! bien joué Tropique

Simplement une petite remarque, je trouve que la constante de temps d'une µs sur U1 est un peu juste pour une détection de courant (moi je tablerais plutôt dans la ms) et je rajouterais bien un poil d'hystérésis sur U1. A vérifer grandeur nature...

[Flatox]

Pour la rapidité de la disjonction, le plus rapide ne serait pas le mieux ? Je voudrais juste qu'en cas de court circuit accidentel, tous les composants presents sur la ligne de puissance ne rendent pas l'ame

[Tropique]

Ce que je voulais dire, c’est qu’avec tes valeurs de R6 et R5, ça ne latche pas parce que U2 aura 9,8V à son entrée non-inverseuse et 2,1V à son entrée inverseuse.

En chageant les valeurs pour 3,9k et 24k, tu obtiens 10,3V sur In- et là ça va latcher.

N'oublie pas que le poussoir est N.O..
Et dans ce cas, la 22K n'est normalement pas en service et ça devrait fonctionner (Qristoff est du même avis, ce qui me rassure).

Simplement une petite remarque, je trouve que la constante de temps d'une µs sur U1 est un peu juste pour une détection de courant (moi je tablerais plutôt dans la ms) et je rajouterais bien un poil d'hystérésis sur U1. A vérifer grandeur nature...

Par défaut, j'ai mis la valeur minimale permettant d'éviter des instabilités.
Mais effectivement si on veut implémenter un délai, cette valeur peut être augmentée.
L'hystérésis sur U1 ne semble pas utile: dès que sa sortie dépassera ~2V, U2 se verrouillera, et ce qui se passe ensuite est sans importance.
Il y a le cas où on fait le reset en présence d'un court-circuit: là on aura toujours des oscillations, hystérésis ou pas.
Avec l'hystérésis, l'amplitude sera un peu plus grande, mais ça ne change pas grand chose.

PS
Pour la rapidité, je vois que Flatox a le même raisonnement que moi.
Mais dans la réalité, il faudra peut-être se montrer plus souple, si ce qu'on branche a un certain courant d'appel: moteur, lampe à incandescence, etc.
A voir en fonction de l'application

[Flatox]

Il faudrait paufiner une fois le circuit réalisé. Je vais commander les composants que j'ai pas et je vous tiens au jus !

Merci de votre aide !

[Qristoff]

Qristoff est du même avis, ce qui me rassure

En electronique, j'ai pas l'impression que tu ais besoin qu'on te rassure...

Mais dans la réalité, il faudra peut-être se montrer plus souple, si ce qu'on branche a un certain courant d'appel: moteur, lampe à incandescence, etc.
A voir en fonction de l'application

c'est à ça que je pensais et en plus en disjonction à réarmement manuel, ça peut vite devenir pénible à la longue...
J'avais fait un truc dans le genre avec réarmement automatique avec un monostable de quelques secondes (histoire de laisser passer le choc thermique pour les transistors) et ça tient la route avec le temps et plus besoin de bouton poussoir.

[louloute/Qc]

Vu Tropique, c’est astucieux de prendre R7 R3 comme charge au collecteur ouvert de U1, et U2 latche bien vu qu’aucun courant ne vient de R8.

Et le reset se passe bien, même si le court jus est toujours présent en sortie.

[Flatox]

Bonsoir,
je me demandais comme ça a tout hasard, serait-il possible d'utiliser la résistance interne du mosfet comme shunt de mesure ? Est-elle fixe ou bien variable en fonction du courant/tension/température ?

[Tropique]

Bonsoir,
je me demandais comme ça a tout hasard, serait-il possible d'utiliser la résistance interne du mosfet comme shunt de mesure ? Est-elle fixe ou bien variable en fonction du courant/tension/température ?

En principe, ce serait possible, mais en pratique, c'est une fausse bonne idée: cette résistance varie en fonction de la tension de gate et la T° entre autres, et puis, cela va compliquer sérieusement le réarmement, et il ne sera plus possible de réarmer sans risque si la surcharge est encore présente.

[Flatox]

OK pas de soucis, je reste donc sur le shunt maison. Le but était de simplifier le circuit, mais si ça le complique, ce n'est pas la peine

merci en tout cas !

Une autre question qui n'a pas vraiment avoir avec l'intitulé du post mais qui concerne l'alim en général :

La puissance dissipée par un pont de diode est égale à la tension de chute du pont (1,2V pour mon modèle) multiplié par le courant ?

[Tropique]

Pour un pont normal, il faut plutot tabler sur 2V, à multiplier par le courant moyen.
Donc, le courant de sortie, après un condensateur de filtrage éventuel.

[Flatox]

Pour les 2V, c'est parce qu'il y a deux diodes par "branches", c'est a dire que deux diodes sont passantes a chaque alternance, et que la chute de tension s'applique des deux côtés ?

J'utiliserai des condensateurs de filtrage.

[Tropique]

Pour les 2V, c'est parce qu'il y a deux diodes par "branches", c'est a dire que deux diodes sont passantes a chaque alternance, et que la chute de tension s'applique des deux côtés ?

C'est bien ça. A leur courant de travail, des diodes au Si normales ont environ 1V de chute de tension (c'est en général une estimation assez prudente, mais ça ne fait pas de tort de prendre quelques petites marges à gauche et à droite).

J'utiliserai des condensateurs de filtrage.

Dans ce cas, le courant qui est à prendre en compte est le courant de sortie, parce que l'on considère que la chute de 1V est indépendante du courant (une approximation, évidemment).
Le courant rms qui traverse les diodes est beaucoup plus élevé.