Mosfet à 32 kHz ?

[neoirto]

Bonjour à tous,

Ma question va surement vous sembler un peu bête, mais je débute.
Je cherche à commander un petit moteur en PWM (à 32 kHz), avec une arduino. Apparemment, une diode et un mosfet suffisent d'après ce que j'ai compris, mais je ne sais pas trop comment choisir mon mosfet. Malgré de nombreuses recherches sur Farnell, je ne trouve pas l'info suivante :

Ou chercher dans les datasheets la valeur qui me permettra d'être sur que mon mosfet va correctement traduire ma PWM à 32 kHz ?

Par hasard, connaitriez-vous une référence de mosfet traversant en 15V max, 500mA ou 1A ?

Merci pour vos réponses !
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[f6bes]

Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,
32khz c'est du domaine de la BF, donc je dirais qu'il doit etre assez difficle de trouver un mosfet qui lui NE VEUILLE pas atteindre cette fréquence !!
Donc ...!
A+

[PIXEL]

piloter un MOSFET (surtout de puissance) à cette fréquence n'est pas anodin.

le comportement de la capacité de gate est à prendre en compte.

bref , et comme toujours :

contexte ?

tension ?

courant ?

etc etc etc.

comme DAUDET se garde la boule de cristal du club , nous devons connaitre les détails.

[neoirto]

Merci de vos réponses rapides,

Alors je comprends de vos réponses que la fréquence du mosfet n'apparait pas sur les fiches farnell car elles est implicitement très élevée et donc qu'il ne s'agit pas d'un critère de choix ??

Sinon, un élément important non précisé : la source de courant sera une batterie dont la plage d'utilisation devra pouvoir être (15v-6V). Et donc l'aspect efficacité energétique n'est pas négligeable !

Sinon le reste vous l'avez déjà :
15V max, 500mA ou 1A max, mais si vous connaissez des références pas chère à 1.5-2A max, ça fera le job !

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[neoirto]

A oui autre chose d'oublié : je n'ai besoin de faire tourner le moteur que dans un seul sens !
Et puis eventuellement si il existe des mosfets avec 2 sorties pour 2 moteurs, ce serait le top.

Voila, je crois n'avoir rien oublié...

[Qristoff]

Salut,
la sortie de ton Arduino ne tiendra pas la cadence à 32kHz, il faut donc ajouter un driver de mosfet du style TC1427par exemple et deux BUZ11 en low cost...

[alainav1]

Bonjour,
je n'ai jamais utilisé de driver pour un mosfet (je commute à des vitesses lentes ,200HZ)
pour ma "culture electronique" quand doit on utiliser un driver ?
quel est son utilité ?
est ce simplement à intercaler entre la commande et la grille ?
cordialement
Alain

[jiherve]

Bonsoir,
il faut un driver lorsque la fréquence augmente car il faut secouer une capa d'environ 1nF, ce qu'aucun micro ne sait faire de façon efficace au delà de quelques centaines de hertz.
JR

[neoirto]

Merci à tous pour vos réponses, et références.

En fait, je cherche aussi quel sera le meilleur compromis coût / efficacité, et je m'interroge du coup sur le driver de mosfet.

Les 32 kHz, c'était surtout pour éviter à coup sur les fréquences audibles lors du démarrage du moteur. Mais je peux déjà réduire à 16 kHz voir si c'est acceptable.

J'ai cherché à comprendre pourquoi la capacitance du mosfet créait problème à ce niveau de fréquence : et donc arrétez moi si je me trompe, je résume ce que j'ai compris :
Avec par exemple ce composant :
http://fr.farnell.com/on-semiconduct...-23/dp/1216187

une gate capacitance de 125pF et une Rds(on)=0.085ohm,
j'ajoute la resistance en serie depuis l'output arduino et le mosfet (1000 ohm par exemple)
on obtient un "time constant" = 12.5 microsecondes ce qui représente à 32 kHz de PWM à 1% 40% d'erreur, c'est pas négligeable, c'est sur !

Mais je n'aurai pas besoin de ce niveau de pwm bas. Il doit donc être possible de corriger en soft la commande de PWM de facon à avoir une sortie propre du mosfet.

On peut calculer l'erreur avec l'equation :
erreur = 1 / (249.98 * PWM_souhaitée% )

Du coup Cmde_PWM = PWM_souhaitée + erreur

Mais bon, je débute en électronique, il est possible que je passe complètement à coté du problème.

J'ai tout faux ?

[jiherve]

Bonjour,
Non mais tu négliges un paramètre :la dissipation du MOS.
Dans ton cas c'est peu être pas important mais dès qu'il y a beaucoup de puissance en jeu alors une commande de gate trop molle induit des pertes de commutation préjudiciables au rendement de la PWM et à la durée de vie du transistor.
JR

[neoirto]

Bonjour et merci jihervé,

Tu as raison, le rendement de conversion est important puisque ça devra tourner sur batteries. Par contre pour l'échauffement ça devrait aller car je pense passer 300 mA grand max dans chaque moteur.

Alors comment calculer ces pertes ? Elles vont être proportionnelles à cette "time constant" et à la fréquence c'est ça ?
Il faut que j'abaisse la valeur de résistance (1000 ohm) pour diminuer le "time constant" ?

Je comprends pas trop en quoi le driver de mos peut réduire ces pertes : il sert à réhausser la tension avant d'entrer sur la gate, c'est ça ?

Merci encore

[jiherve]

Re
avec une commande plus raide le transistor passe plus rapidement de l'état off : Vmax I= 0 => Ppertes = 0 à celui on : Vmin I max Ppertes = Ron*I².
C'est un sujet pour lequel il existe un grand nombre de docs sur le web.
http://www.btipnow.com/library/white...Parameters.pdf.
JR

[alainav1]

bonjour,
existe t il un driver "passe par tout " pour des applications qui se limiteraient à quelques ampères sous une tension max de 20 volts et de 50Khz maxi ?
ce serai un peu le 555 des MOS !
le composant à avoir dans sa boite à outil pas cher et efficace !
cordialement
Alain

[neoirto]

Re-merci !

C'est assez bien expliqué ton document, mais comme je débute un peu en électronique je suis pas sur de tout comprendre.

Les pertes par conduction ne sont pas énormes et pas difficles à calculer.
Pc = Rdson x I²
Avec Rdson fonction de Vgs et du courant (on le trouve dans les datasheet).
Si je n'utilise pas de driver de mosfet, du coup j'ai un Vgs = 5V, c'est ça ?
Comme mes niveaux de courants sont faibles, je m'en tire facilement avec un Rdson de quelques ohms en fonction du modèle.

Ca c'est ok. Mais j'ai plus de mal avec les pertes par switch... Psw.

En gros elles sont dépendantes des Rising et Falling time (dans certaines datasheets turn on et turn off time) ? Et bien sur de la fréquence de commutation.

Mais j'ai un peu de mal à trouver quel facteur apprécier dans la datasheet pour évaluer les pertes dans mon cas de figure.

Merci beaucoup de ton aide, en tout cas !

[neoirto]

Une autre question :

J'ai trouvé un paquet de références de mosfet logic-level qui accepteront une commande directe depuis le microcontrolleur, mais je m'interroge sur les datasheet : on y trouve des courbes représentant IDrain en fonction VGateSource.

Ces courbes démarrent à VGS = 3V.

Est-ce que ça veut dire que lorsque ma batterie présentera une tension < 8V (5V + 3V), le mosfet ne delivrera plus de courant ?

[Qristoff]

Je vais essayer de t'expliquer sans te prendre la tête..
la grille d'un mos est vu par le circuit qui le commande comme une capa (d'accord, ça a déja été dis..)
Donc, pour "driver" une capa de grille, il faut une puissance d'environs Pd=Cgs x Vgs² x F et si on ramène cela au courant de grille, cela donne ig=Cgs x dV/dt.
Un mos va dissiper par conduction comme tu as dit, mais il va aussi dissiper par commutation. C'est à dire la puissance qu'il doit dissiper durant son passage de ON à OFF et inversement. Durant cette période, le courant sera à peu près équivalent mais le RDSon voit croitre (ou décroite) de façon significative (de l'ordre de plusieurs ohms) et produire une puissance instantanée monumentale ! il faut donc réduire ce temps au minimum et envoyer une pêche de courant à la grille pour faire basculer le mos d'un état à l'autre, le plus rapidement possible. Un driver !

[neoirto]

Ca y est c'est gagné j'ai mal aux cheveux !

Est-ce que tu peux me réexpliquer ça comme si j'etais le fils du président (bin oui, les diplomes c'est pas mon truc...) stp ?
Ca signifierait en gros que tout le courant passé entre l'état 0 et l'état 1 serait purement dissipé c'est ca ? Donc l'intégration des parties montantes et descendantes servie aux petits oiseaux ?

En fait si c'est le cas c'est génant bien sur, mais comme je vais switcher à des niveaux de PWM relativement élevés (entre 50 et 80%), ça se discute encore un peu.

Sinon les courbes de Id =f(Vgs) qui démarrent à 3V, ça veut bien dire qu'à 8V plus rien ne passe ?

Merci en tout cas !

[jiherve]

Bonsoir,

bonjour,
existe t il un driver "passe par tout " pour des applications qui se limiteraient à quelques ampères sous une tension max de 20 volts et de 50Khz maxi ?
ce serai un peu le 555 des MOS !
le composant à avoir dans sa boite à outil pas cher et efficace !
cordialement
Alain

http://www.intersil.com/data/fn/fn2853.pdf.
Il en existe beaucoup.
JR

[neoirto]

Sinon, qu'est-ce qui renvient de plus cher entre un montage avec driver de mosfet et un à base d'aop comme celui-la :
http://www.sonelec-musique.com/elect...nsion_001.html

En sachant que je dois sortir 300mA grand max ?

Merci à tous

[Qristoff]

ce montage n'est pas fait pour produire du courant, il exploite la proportionalité d'un signal PWM pour faire une tension continue variable. Donc, rien à voir avec ton application..

[neoirto]

Désolé pour ces post à répétition, mais j'en tiens un bien je crois :
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BSH111.pdf

C'est un logic level mosfet plafonné à 335mA mais qui d'après la courbe ID = f(Vgs) laisserait passer le courant même lorsque la batterie serait déchargée, et avec une toute petite Cg et des temps de rising falling interessant ?

Je sais que vous trouvez ça un peu cavalier, mais bon, ça passe non ?

EDIT : OK Qristoph, autant pour moi et l'AOP...

[jiherve]

Re
335 mA pour 300 mA demandés, tu es joueur, mais la c'est perdant.
JR

[neoirto]

300 mA, c'est grand max et en cas de problème. La cible pour le moteur, si tout se passe bien c'est 180mA.
J'ai bien pigé qu'il y aurait des pertes par dissipation et les 300mA en tiennent compte plus que largement !

Mais il y a peut être autre chose que je ne vois pas ?

[Qristoff]

Ca signifierait en gros que tout le courant passé entre l'état 0 et l'état 1 serait purement dissipé c'est ca ? Donc l'intégration des parties montantes et descendantes servie aux petits oiseaux ?

exactement ! et la puissance par conduction devient dans ce cas presque négligeable...! essaie de faire le calcul.
2nF de capa de grille, tension de grille de 5V, temps de montée 100ns = 2nFx5V/100ns=100mA ! tu crois que ton pic ou ton Arduino va être à la hauteur ?

[neoirto]

Vu le faible niveau de courant, je cherche toujours à me passer de driver. Pouvez-vous me dire svp si je fais une erreur sur le calcul suivant :
http://datasheet.octopart.com/NTE415...eet-162150.pdf

915mA max
0.127 ohms à 4.5V
110pF
Tdon = 3.7 ns
Tdoff = 25 ns

Si je reprends ton calcul Qristoff :
110pF x 5V / (25 ns) = 22 mA
110pF x 5V / (3.7 ns) = 149 mA (la il y a un problème c'est sur)

Mais si j'ajoute une resistance en série entre la gate et le pin de l'arduino, je peux ralentir ce temps de montée non ? Ensuite je n'ai plus qu'a corriger en soft le decalage de PWM induit et j'ai une régulation correcte sans danger pour l'arduino ?

Je sais que pour des puristes c'est une hérésie, mais pouvez-vous me dire si ça vaut le coup d'essayer ?

Merci de votre patience !

[Qristoff]

Salut,
pas mal les perfos du petit mos !...

Les temps de monté et de descente à prendre en compte ne sont pas ceux du mos mais ceux de la sortie de ton Arduino ! il faut regarder dans la datasheet technique de ton micro.
Mais c'est peut être jouable sans driver vu les perfos du mos...
Toutefois, je serais de toi, j'intercalerais quand même une porte logique HCmos (inverseur ou non) entre l'arduino et le mos, ainsi qu'une résistance de 10 ohms sur la grille. Ainsi, cela fera tampon entre le mos et le µC si jamais il y a un probléme thermique. C'est aussi un peu le rôle du driver de protéger le µC !

[neoirto]

Merci Qristoff !

Bon bah j'ai bien fait de chercher un peu !

J'avai bien dans l'idée de commencer avec des résistances dont je ferai baisser progressivement la valeur.

Mais à présent je ne suis plus très sur de tous mes calculs. Comment faire pour calculer mes temps de montée avec une résistance de 10 ohms ?

(10 + 0.127)ohm x 110pF = 1.11 ns (0.36% d'erreur à 1% de PWM 32kHz) ?
Est-ce qu'il faut que j'ajoute le rise time de l'atmega328 à ces 1.11 ns (ce qui changerait tout bien sur) ?

Par ailleurs je ne trouve pas à quel composant se réfèrent ces HCmos, tu as une référence ou un mot clé qui me permettrait de trouver stp ?

Merci encore !