Aide au débuggage d'un pont en H

[invitea798a4ff]

Bonjour à tous,

Je suis confronté depuis un petit moment déjà à un problème sur un pont en H que j'ai grandement pompé sur le schéma d'elektor suivant : http://www.elektor.fr/DownloadFree.l...5-c74cffa17b75

le principal est strictement identique, j'ai changé les mosfet par des IRF8010. Ma premiere carte ne fonctionnait pas a cause de perturbations liées a un mauvais routage. Aujourd'hui j'ai une nouvelle carte mais je n'arrive a rien. La carte consomme en permanence entre 500mA et 1A dès que je veux activer le moteur. les condensateurs de boostrap sont très chaud mais je ne sais pas pourquoi.

Avez des pistes ou des mesures a me faire faire pour démerder le truc ?

Merci beaucoup par avance, je suis complètement perdu
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[erff]

Salut

Je n'ai pas de protocole précis pour ton cas, mais les trucs à regarder sont :
- Présence des alims au niveau des circuits intégrés, et vérification des soudures une à une (je sais c'est long...)
- Visualisation à l'oscillo des signaux de commande des MOS, des signaux délivrés par les drivers, et des tensions Vds des MOS (vérifier qu'on ne fait pas de court-jus temporairement etc...)

Dans ton cas, tu peux aussi regarder la tension aux bornes de ta capa bootstrap (au voltmètre numérique à défaut d'avoir un oscillo), pour voir si elle est bien chargée à une tension suffisamment positive (plus que Vgs_commutation de tes MOS)

Dans mes projets étudiants, toutes mes erreurs viennent dans un premier temps de mauvaises soudures (maintenant je les teste au fur et à mesure, toutes les 5 soudures en gros...et franchement le gain de temps au final est énorme)...ensuite vient la CEM (et là c'est casse c****) ... ...

Bon courage

[invitea798a4ff]

Bonjour,

Mes mesures sont tres mauvaises.

J'ai une enorme oscillation sur la commande des mosfet. A quoi ça peut etre du ?

Ma piste est très courte, j'ai juste une résistance de 33 ohm entre le driver et le mos.

La commutation est aussi très moche, j'ai un gros pic sur le front montant qui dépasse largement la tension d'alimentation ( 24V ).

Je vais bientôt recevoir un oscillo pour faire des captures et je poste ça.

En attendant, avez vous des idées ?

Merci d'avance

[invitee05a3fcc]

Donne déjà le schéma que tu utilises réellement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea798a4ff]

Bonjour DAUDET78,

Voila le schéma reel avec les quelques fioritures que j'ai ajouté ( codeur, RS485... )

Le routage en top et bottom.

[invitea798a4ff]

et voila deux captures d'écran d'oscillo.

La premiere c'est ce que j'ai sur la gate des mosfet connectés au même driver, Q2 et Q4,

La seconde c'est une mesure sur les cosses du moteur avec le moteur déconnecté.

Vous en pensez quoi de tout ça ?

[invitee05a3fcc]

Que tu as un problème sur la trace verte du JPG de droite. Tu n'as pas de commutation
- soit tu n'as pas de commande sur les grilles
- soit tu as un NMOS HS

Par contre, ton codeur dialogue en RS422 en full-duplex ? Ton interface ne me semble pas correct. Tu as un lien WEB sur la notice du codeur ?

[invitea798a4ff]

L'interface RS422 n'est pas pour le codeur optique mais pour relier la carte moteur à une télécommande qui pilote la carte moteur.

Le codeur optique est un codeur classique avec sortie sur deux canaux déphasés de 90° + index dont je ne me sert pas ici.


Pour la trace verte, c'est normal non ? quand le moteur tourne dans un sens il y a une broche qui commute ( la trace jaune ) et dans l'autre sens, c'est la verte qui commute.

Me trompe je ?

[invitea798a4ff]

Est ce normal que les mosfet Q1 et Q2, les deux mosfet de la partie haute du pont, soient toujours à l'état haut ( 12V ), il n'y a pas de commutation sur la grille de ces mosfet quelque soit le sens de fonctionnement ou le rapport cyclique du PWM...

[invitee05a3fcc]

L'interface RS422 n'est pas pour le codeur optique mais pour relier la carte moteur à une télécommande qui pilote la carte moteur.

il n'est pas correct .... Il n'y a pas de résistance série sur les fils, par contre, il faut une 120 ohms entre les entrées du récepteur

Le codeur optique est un codeur classique avec sortie sur deux canaux déphasés de 90° + index dont je ne me sert pas ici.

J'ai fais un tuto http://forums.futura-sciences.com/pr...cremental.html

Pour la trace verte, c'est normal non ?

Oui, j'ai répondu une connerie ! Daudet GOTO

[invitee05a3fcc]

Est ce normal que les mosfet Q1 et Q2, les deux mosfet de la partie haute du pont, soient toujours à l'état haut ( 12V ), il n'y a pas de commutation sur la grille de ces mosfet quelque soit le sens de fonctionnement ou le rapport cyclique du PWM...

Je ne vois pas trop ce que tu veux dire ... Il y a bien commutation sur le NMOS haut gauche ?

[Qristoff]

Est ce normal que les mosfet Q1 et Q2, les deux mosfet de la partie haute du pont, soient toujours à l'état haut ( 12V ), il n'y a pas de commutation sur la grille de ces mosfet quelque soit le sens de fonctionnement ou le rapport cyclique du PWM...

Salut,
en reprenant le fonctionnement des circuits logiques CD4001, il semble que tes transistors HS et LS soient inversés... en reprenant le fonctionnement des IR2184, lorsque l'entrée IN est à 0 (cas de la branche de pont inactive), c'est le LS qui doit être passant et non pas le HS !
Si tu vois les deux HS actifs, c'est qu'il y a inversion.

[bobflux]

Je reprends la discussion dans le topic suite au MP que tu m'as envoyé...

je recopie le lien de ton dernier layout : http://dl.free.fr/moX60JaUUhttp://dl.free.fr/moX60JaUU

reprise du MP :

Le problème que j'évoque dans le message est résolu, il s'agissait des deux diodes D1 et D2 près des condensateurs de bootstrap des drivers qui ne devaient pas convenir. J'ai remplacé ça par des MURS160
et depuis, plus aucun problème de chauffe de condensateur. Le moteur tourne bien dans un sens et dans l'autre avec un bruit normal de 0 à 99% de PWM.

Le problème que j'ai est que lorsque le courant augmente brutalement ( changement de sens brutal ou démarrage brutal ), mon microcontrolleur plante et consomme énormément de courant ( difficile a estimer mais la consommation au repos de la carte en 24V passe de 0.09A à 0.20A. Mais après un OFF-ON, tout rentre dans l'ordre. C'est largement mieux que ma précédente carte ou mon micro plantait très régulièrement.

Problème plus grave, je crame beaucoup de mosfet, 9 fois sur 10 c'est Q2 et Q4, parfois le driver vient avec. Quand tout va bien en programmation, ça va, mais si je fais n'importe quoi et que le moteur vient a s'emballer, j'ai ces deux la qui crament.

Quelques infos en vrac :

Tout ça est commandé par un PWM à 40 Khz
J'ai séparé les plans de masse logique et puissance qui sont reliés par une résistance de 0 Ohm a gauche de la carte entre les deux cosses GND.

Quelques questions supplémentaires :

* infos sur l'alimentation puissance : type d'alim, nombre et valeur des capas de découplage en sortie, inductance entre l'alim et la carte (cablage, etc)
* quelle est la protection anti surtensions de l'alim (pour absorber l'énergie du moteur quand il freine)
* qu'est-ce qu'il y a sur les différentes cartes et comment elles sont connectées ensemble (boucle de masse possible)
* capture à l'oscillo des tensions suivantes (pour éviter tout doute sur les sondes et te libérer les doigts, utilise un bout de coax 50 ohms, soude la tresse de masse au bon endroit, et l'âme du cable, à travers une résistance 50 ohms (ou 47...) au point de mesure) :

- Vin - GND_P (sonde entre les 2 plans à gauche sur le TOP mais pas directement sur C10)
- +36V - GND_P (sonde entre les 2 plans sur le TOP mais pas directement sur les capas, mets au milieu des 2 plans)
- ce qui sort sur J1 (du 5V normalement)
- le +15V par rapport à la masse

- au cours d'un cycle moteur complet (accélération à fond puis décélération à fond) donc ue trace pour le cycle qui doit durer plusieurs secondes
- au cours d'un fonctionnement normal (mettons PWM à 50%, zoome sur un cycle de commutation)

Sinon :

- pour D1,D2 il faut mettre des schottky. Avec des 1N4148 c'est normal que les capas souffrent, ces diodes sont tellement lentes à se bloquer que la capa doit se charger et décharger à moitié à chaque cycle...
- D3 D6 D7 D8 ne servent à rien (des 1N4148 en plus ? pourquoi faire ?) à part faire bugger le système...

[invitefe83b56b]

Salut Bobfuck !

En attendant de faire des captures, voila quelques éléments de réponse :

Alim : alimentation à découpage 1000W, aucune idée pour les condensateurs de filtrage.
Sinon pour tester j'ai une alimentation de labo DC de 150W avec affichage du courant.
Tout ça alimente ma carte a travers des câbles de 4mm² de 3 mètres avec des cosses 6.35mm.

Pas de protection contre les surtensions, la tension de mon alimentation grimpe mais ne se met pas en défaut. La tension augmente moins voir pas du tout suite a l'ajout de condensateur de filtrage aux bornes de la carte ( 2200µF et d'un slewrate pour ralentir l'accélération et la décélération ). Sur la carte, le petit régulateur 5V est après un TL783 qui résiste jusqu'à 125V.

Que veux tu dire par qu'est ce qu'il y a sur les différentes cartes ? Si tu parles de la télécommande, il y a juste un micro avec des entrées analogique pour un joystick, une liaison série pour communiquer avec la carte moteur et des I/O pour des boutons poussoirs. Les deux cartes sont reliées entre elles par le petit connecteur 6 point nommé RS485.

pour D1 et D2, ce ne sont pas des 1n4148 mais des MURS160. Depuis ça marche beaucoup mieux, je dois quand même changer ?
D3 6 7 et 8, je sais pas trop, avant je ne les avait pas, j'ai vu un schéma très ressemblant au mien donc j'ai testé pour voir sans aucun changement : a dégager !

Sur J1 c'est bien du 5V, j'ai juste placé ce connecteur la en dernier pour alimenter la logique séparément si besoin...

Que penses tu au premier abord du routage ? Merdique ? honnête ?

A bientôt pour plus d'images

[bobflux]

Boah à première vue, le routage a l'air bien, mais examiner tout ça dans les moindres détails prendrait pas mal de temps...

C'est quoi le courant moyen et crête du moteur ?

> Tout ça alimente ma carte a travers des câbles de 4mm² de 3 mètres avec des cosses 6.35mm.

Tu as pas mal d'inductance, tu devrais ajouter sur ta carte (directement sur les broches ou soudé sur le plan) une capa correcte. Elle doit être le plus près possible(genre au-dessus de C10). C10 devrait être composé de plusieurs capa céramiques d'ailleurs.
En gros quand tu as un courant moyen I dans le moteur, le courant dans l'alim est un signal rectangulaire entre 0 et I ou entre +I et -I suivant la façon dont ton pont commute. Ça, c'est le courant d'ondulation dans l'alim.
Si ton pont commute à une vitesse normale (donc quelques dizaines de ns) les flancs du courant sont très raides donc avec l'inductance de l'alim, ça provoque des pics (e=-L di/dt ...) qui claquent les MOSFET.

Il faut choisir une ou plusieurs capa en // avec un courant d'ondulation total (ripple current rating) correspondant à I ou 2*I, choisis des modèles "low-Z" pour alim à découpage qui ont un ripple current rating spécifié à 100 kHz, la spec à 50 Hz ne s'applique pas ici.

Les capa céramiques à placer en parallèle dépendent du courant et de l'impédance de tes grosses capas, au final quand tu observes à l'oscillo le Vcc pendant que le moteur tourne avec le PWM en marche, tu ne dois pas voir de pics suspects qui auraient tendance à dépasser le Vds maximum des MOS... (il y a toujours des pics, ça ne sert à rien d'abuser sur les capas, mais il faut "suffisamment" de capas).

Ça devrait réduire ton hécatombe de MOSFET !...

Pour les surtensions c'est autre chose, c'est un phénomène beaucoup plus lent, quand le moteur sert de frein pour arrêter la charge il réinjecte l'énergie dans l'alim, donc la tension augmente, il faut la limiter, par exemple avec une zener de puissance (prends un TL431, regarde la datasheet, i y a un schéma de régulateur shunt boosté avec un transistor de puissance, ça fonctionne très bien en limiteur de tension, on peut dissiper l'énergie dans une grosse résistance ou une ampoule). Ou si tu aimes vivre dangereusement, tu peux faire la limitation de tension avec le uC, mais si il plante...

> Que veux tu dire par qu'est ce qu'il y a sur les différentes cartes ?

je parle de ton agencement, qui est connecté à quoi et les différents cables, faut voir si t'as pas de boucle de masse

> pour D1 et D2, ce ne sont pas des 1n4148 mais des MURS160. Depuis ça marche beaucoup mieux, je dois quand même changer ?

si ça marche, laisse-les

> D3 6 7 et 8, je sais pas trop

ça doit servir à paramétrer les vitesses de commutation des MOS pour réduire les émissions RF et réduire le dV/dt ... mais bon vu le pic de courant qu'il faut envoyer dans la grille d'un MOS pour qu'il se bouge comparé au courant max d'une 1N4148... elles servent à rien.
A la limite avec des diodes adaptées pourquoi pas (des schottky) mais il y a d'autres emplacements (par exemple dans le Vcc ou le Vb du driver, et il n'est pas forcément nécessaire de ralentir les 2 transistors, probablement juste celui du haut, probablement aussi aucun).

[invitefe83b56b]

Il y a déjà un condensateur de l'autre coté de la carte pris directement dans les plan +36V et GND_P, à moins que tu parles d'autre chose !

2200uF 63V : http://www.vishay.com/doc?28325

J'ai pas beaucoup d'info sur le moteur, c'est un truc qui tourne à 7000 tours avec une réduction de 50 et un courant nominal de 4A. Je ne connais pas son courant de blocage mais si c'est la tension d'alim sur sa résistance interne, et que la résistance interne
se mesure avec un ohmètre, ça fait 36 / 1 = 36A.

Je vais avoir un oscillo cet après midi, pour les traces lors de la commutation, tu veux le résultat pris sur l'alimentation, sur la gate des mosfet, autre part ?

[invitefe83b56b]

Sinon mes MOS, des IRF8010, ont un Vds de 100V, ils peuvent dépasser 100V ses pics ?
Tu penses que c'est un bon choix ces MOS ? J'ai pas de diodes de roue libre...c'est nécessaire d'en ajouter ?
A un moment j'avais des 1N4936 mais sans effet donc j'ai enlevé.

J'avais vu lors de tes interventions sur un autre sujet que l'on pouvait placer une résistance de gate un peu plus importantes sur les MOS du haut du pont pour les ralentir.
J'ai donc des résistances de 4.7 Ohm en bas et 10 Ohm en haut...et ça marche pas trop mal pour le moment. J'ai pas encore testé à 100% C'est de la bricole de recourir a ce genre de manœuvre ?

[invitefe83b56b]

+24V en vert et +12 en jaune avec inversion de sens rapide.JPG+24V en vert et +12 en jaune en régime stabilise pwm 50pourcent.JPGDrain de Q4 petit calibre.JPGDrain de Q4.JPGGate de Q2 en jaune et son drain en vert.JPG

Voila quelques captures d'écran. Je sais pas si j'ai bien fait ça.
N'hésitez pas a me dire si je dois refaire des mesures. Je vais avoir l'oscilloscope encore pendant quelques jours.

Par contre je le maitrise pas encore très bien, je n'arrivais pas a avoir mon signal si je suis alimenté en 30V donc j'ai baissé à 24V

L'autre truc que j'ai oublié de dire est que mes drivers ne sont pas alimenté en +15V mais en +12V. Je ne pense pas ( à tord ? ) que cela change grand chose.

A très bientot

[invitefe83b56b]

Gate de Q4 en jaune et son Drain en vert.JPGGate de Q2 en jeune et son Drain en vert grand calibre.JPG

[bobflux]

ta capa n'est pas vraiment adapéte à cet usage, c'est un modèle "standard" (general purpose), il vaut mieux prendre un modèle spécifique alim à découpage (low ESR, etc) type snap-in par exemple

> Sinon mes MOS, des IRF8010, ont un Vds de 100V, ils peuvent dépasser 100V ses pics ?

ce serait un peu extrême ! (enfin pourquoi pas)

sinon, il y a des MOS plus récents !...

> J'ai donc des résistances de 4.7 Ohm en bas et 10 Ohm en haut...et ça marche pas trop mal pour le moment.
> J'ai pas encore testé à 100% C'est de la bricole de recourir a ce genre de manœuvre ?

non c'est pas de la bricole, c'est courant.

les graphes:

1 et 2 : les tensions d'alim sont quand même pas mal bruitées... mais on ne voit pas de surtension au changement de sens du moteur

le reste : ça a l'air correct...

bizarre...

[invitefe83b56b]

Ok merci, je vais essayer de trouver ça. J'espère que ça existe en axial parce que je manque de place en hauteur. Je vais tenter de trouver par exemple des 1000µF 63V que je mettrais en //
Concernant les capa céramiques en //, tu penses a de betes 100nF ? Il faut les placer a des endroits bien précis ou juste en ajouter a ceux déjà présents sur ma carte ?

Concernant les MOS, depuis que ceux du haut sont ralentis par les 10 Ohm, j'en ai encore cramé aucun. Mais j'ai mon slewrate aussi qui a la fois atténue très fortement les pics lors du changement de sens ainsi que l'augmentation de la tension d'alim.
Peut être que désactivant le slewrate, j'en suiciderais encore quelques uns. Par contre, malgré tout ça, j'arrive encore lors d'un appel de courant important à planter mon microcontroleur

Est ce que derrière le régulateur 5V, le fait d'ajouter une régulation par Zener peut améliorer la chose ? Est ce que la zener laisser passer des impulsions comme on peut le voir sur les graph 1 et 2 ou ça écrête a la valeur de la zener et point barre ?

Tu as une référence de MOS à me proposer ? Toutes les références de mos que je trouve n'ont pas l'air d'être terrible. Les diodes de roues libres sont indispensables ? ( sur les graphs j'en ai pas )

Je trouve bizarre le graph 5. La gate de Q2 me fait un truc étrange que je ne retrouve pas avec un calibre plus important ( graph 7 ) , c'est un bug de l'oscillo ?

Merci merci merci merci !!

[invitefe83b56b]

Ah oui et autre question : que penses tu des drivers ir2184 ? Je suis parti la dessus parce que j'avais besoin de faire une carte moteur rapidement.
Je suis tombé sur l'article d'Elektor avec cette carte moteur qui me paraissait simple a réaliser mais j'ai du mal a comprendre comment leur carte fonctionne avec tous les soucis que moi j'ai avec !

Le problème est qu'il n'y a que ces drivers qui ont cette disposition de pin, tous les autres sont différents, il faudrait refaire un carte.

Tu crois que ça vaut le coup ou ça n'a rien a voir avec mon problème ?

[polo974]

la masse coté micro n'est pas terrible, elle arrive par 2 cotés différents, et le micro est pris entre les 2...
le 5V,
le gros condo devrait se trouver entre la 150 ohm et le régul, pas après.
un LTC485 a sa patte in en l'air... (je n'ai pas fait le tour des autres entrées)
un 4001, c'est vraiment un très mauvais choix en 5V... (et en plus c'est pas pin compatible avec les 74hcXX)

[invitefe83b56b]

Merci pour ton intervention polo974

pour les LTC485 :

Les deux en fait ont une patte en l'air. RO pour l'un et DI pour l'autre étant donnée que je ne les utilise pas. Il faut que je les force à un potentiel ?

Pourquoi le CD4001 est un mauvais choix ? Il faudrait que je le remplace par quoi ?

OK pour le condensateur, je dois en laisser un quand même après ou je l'enlève ?
Ok aussi pour la masse du micro, je vais essayer d'arranger ça

merci encore

[polo974]

Merci pour ton intervention polo974

pour les LTC485 :

Les deux en fait ont une patte en l'air. RO pour l'un et DI pour l'autre étant donnée que je ne les utilise pas. Il faut que je les force à un potentiel ?

Il ne faut jamais laisser des entrées cmos en l'air, car quand elles se baladent à mi-chemin de la tension d'alim, les mos complémentaires entrent en conduction simultanée (même pb que le pont en H, mais en plus petit...).

Pourquoi le CD4001 est un mauvais choix ? Il faudrait que je le remplace par quoi ?

200 à 300ns de propagation sous 5V, un "bête" 74hc02 ou hct fait 10 fois mieux... (mais pas pin compatible...)

OK pour le condensateur, je dois en laisser un quand même après ou je l'enlève ?

mettre un condo à la sortie d'un ampli ou d'un régulateur, c'est ajouter une raison d'oscillation... ensuite, suivant l'impédance de la charge, ça passe ... ou pas ... ou pas toujours, ce qui est le pire ! ! ! disons un plus petit genre 1uF devrait suffire.

Ok aussi pour la masse du micro, je vais essayer d'arranger ça.

merci encore

j'ai vu aussi que ton régul 12V utilise la masse de puissance bruitée comme référence (du pont diviseur)...
il y a masse de travail qui va aux mos de puissance (et booster éventuellement) , et masse de signal qui va ailleurs.

[invitefe83b56b]

Bonjour polo974

Merci pour ces conseils, je suis en train de faire des modifications sur le routage. J'ai l'impression que je vais devoir refaire une carte...
J'ai mis une résistance de pull up sur les deux entrées concernées des LTC485.

Ok également pour le régulateur 5V, je vais rectifier ça.

Pour le 12V, étant donné qu'il alimente des drivers de MOS, je pensais bien faire en prenant comme référence la masse puissance. Je vais rectifier ça aussi.

Merci aussi du conseil pour le cd4001, je vais le remplacer, par contre, peux tu m'expliquer l'impact du temps de propagation sur une carte ?

Bonne journée

[invitefe83b56b]

Concernant le régulateur 12V, je laisse le condensateur en sortie C3 ? ou je le supprime comme pour le régulateur 5V ?
Si je le laisse, je le met entre +15V ( enfin 12V dans la vraie vie ) et la masse puissance ou la masse logique ?

[polo974]

avant de refaire une carte déjà voir avec des ponts en fil pas trop fin pour matricer la masse.
éventuellement un coup de cuter pour couper un bout du plan de masse et le relier ailleurs.
bref, prototyper sur l'existant...

pour le temps de propag, si par exemple tu as in inverseur qui te rajoute "un certain temps", le signal normal et le signal inversé auront un temps de recouvrement correspondant au temps de propag. ça peut poser des problèmes. bon là dans ton schéma, ça ne joue que pour l'inversion de sens...

pour les condos après régulateurs, il faut bien analyser les docs et les notes d'appli... (façon de dire "ça dépend...").

En résumé, un condo, c'est très bien pour ce qu'il y a derrière, mais ça craint pour ce qu'il y a devant...

[invitefe83b56b]

Ok nickel,

merci pour les explications

Je vais tenter de modifier ma carte avec du fil, même pour le 74HC02 et voir si le comportement du micro change

Le fait de prendre des mosfet plus récent peut il réduire les perturbations sur les alim ?

[invitefe83b56b]

Bonjour

Alors quelques nouvelles :

J'ai désactivé le slewrate et malgré ça je n'arrive plus a cramer de mosfet !
ça c'est la bonne nouvelle.

Par contre, j'arrive toujours a faire planter mon microcontroleur lors de fort appel de courant ( genre changement de sens...mais moteur libre )
La consommation de ma carte passe au repos de 0.04A à 0.2A, le microcontroleur devient brulant mais un simple arret-marche et tout rentre dans l'ordre.

Je n'ai pas encore remplacé le CD4001 mais j'ai enlevé le condensateur en sortie du régulateur 5V, j'en ai mis un après la résistance de 150Ohm ( 56 sur le schéma ).
J'ai remplacé le condensateur de filtrage de 2200µF par un 680µF mieux adapté et j'ai essayé de ramener de la masse partout autour de mon micro mais rien n'y fait.

Mon rail 5V est très perturbé, des pics lors de la commutation des mosfet. Une régulation par zener y changerait quelque chose ?

Merci pour tout.