Convertisseur PWM (0-5V) => Tension (0 à 5V)

[invited6525aa8]

Bonsoir à tous,

J'aurais besoin de transformer un signal PWM 0/5V en tension moyenné de 0 à 5V.
Le rapport cyclique serait donc représenté par la tension de sortie (un rapport cyclique de 30% représenterait une tension de 1.5V par exemple).

J'ai donc designé un circuit à base de transistors travaillant en saturation.



Explications du montage :

• Le signal PWM 0V - 5V commande le transistor Q1
• Quand la PWM est à 5V, Q1 conduit, les bases de Q2 et Q3 sont donc à 0V => Q3 passant et Q2 bloquant => Le condensateur se charge (car relié au 5V via Q3)
• Quand la PWM est à 0V, Q1 est bloquant, les bases de Q2 et Q3 sont donc à 5V => Q3 bloquant et Q2 passant => le condensateur se décharge (car relié au 0V via Q2)
• R2 et C1 forment un filtre passe-bas qui permettre d'obtenir un signal analogique moyenné

J'ai donc voulu testé ce montage en vrai pour savoir s'il marchait.
Et bien, ça ne marche pas. J'ai refait le montage trois fois et j'ai grillé trois 2N2222...

Je n'arrive pas à voir ce qui cloche dans le montage. Pourriez-vous m'aider ?

Merci,
Black Templar
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[invite7a39c3be]

Pour pouvoir tirez un courant dessus ? tu as besoin de réaliser un convertisseur BUCK : http://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Buck
C'est relativement simple à réaliser. Faut juste prendre garde au layout, a la commande des MOSFET mais c'est surmontable. En cas de besoin j'ai fait un petit doc (brouillon) pour dimensionner les composants et je peut fournir un schéma.

[Antoane]

Bonjour, ta PJ n'est pas encore validée, donc pas d'indice sur le pourquoi de la destruction des 2N2222.
Le principe de base de ton système, c'est de filtrer la tension en créneau. Un simple filtre RC passe-bas peut suffire, on peut sinon en cascader plusieurs, voir par exemple ici : http://www.sonelec-musique.com/elect...nsion_001.html.

A quoi sert la tension de sortie du convertisseur PWM-> tension que tu souhaites faire ?

Que veux-tu dire Lytharan ? l'entrée PWM du montage commande le transistor de découpage ?


PS : fait une recherche sur le forum, c'est un problème assez récurrent.

[invite7a39c3be]

la solution d'Antoane va aussi très bien. C'est juste l'application qui change. Le convertisseur BUCK c'est si tu veux alimenter qqch (LED, Moteur, ...) et la version d'Antoane avec les OP c'est si tu as besoin d'une tension de références (avec un petit courant). Mais si c'est juste pour une référence (sans courant) tu peux aussi faire simplement avec un RC passe bas (resistance-condo) avec une bande passante très basse.

Pas encore vu le schéma mais a mon avis ton 2N2222 tu le détruit car tu le pilote de façon incorrecte.



Que veux-tu dire Lytharan ? l'entrée PWM du montage commande le transistor de découpage ?
Exactement, convertisseur DC/DC variable, commandé avec le duty-cycle du PWM.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited6525aa8]

Merci pour vos réponses aussi rapides !!
Je vais lire l'article wiki sur le convertisseur Buck ! J'avais déjà entendu parlé de la bête, mais je ne me suis jamais penché sur son fonctionnement !

Pour pouvoir tirez un courant dessus ?

Pas forcement !
Ce que je souhaite faire, c'est allumer une série de LED en fonction du rapport cyclique du signal PWM.
Je comptais ensuite envoyer la tension moyenné dans une série de comparateurs qui allumeraient chacun une LED.

Le montage que j'ai réalisé, c'est surtout pour isoler le signal PWM ! (ce signal sert à commander un pont en H pour moteur, je ne veux pas que mon circuit qui va allumer des diodes ait une influence sur le signal de commande du pont en H...)



Sinon, phénomène étrange, j'ai réussi à faire une simulation de mon montage sous proteus (première fois que je simule un montage... il y a un début à tout )
Le hic, c'est que ça me donne bien le résultat voulu !
J'en déduit donc que ce serait une erreur de manip lors de la réalisation du montage ?? (pourtant je l'ai refait trois fois en vérifiant les datasheet des transistors !!!!)

Voila la simulation :




++
Black Templar


EDIT : J'aimerais éviter d'utiliser un AOP par il y a une tension de déchet. Or, j'aimerais travailler sur toute la plage 0-5V !

[invitee05a3fcc]

Voila la simulation :

C'est normal que ton Q2 dégage ..... tu parts du 5V , jonction directe émetteur base de Q3 ,jonction directe base émetteur de Q2 et 0V . Ton alimentation débite sur deux jonctions , il faut bien que l'une des 3 explose !

J'aimerais éviter d'utiliser un AOP par il y a une tension de déchet. Or, j'aimerais travailler sur toute la plage 0-5V !

Et tu crois qu'en saturation un NPN ou un PNP c'est 0,0000V

Tu as des ampliOPs "rail to rail" qui sont proches de la perfection . Mais surtout que pour attaquer derrière un LM3914 .... on s'en moque de l'offset!

[invited6525aa8]

Merci pour ta réponse Daudet !

C'est normal que ton Q2 dégage ..... tu parts du 5V , jonction directe émetteur base de Q3 ,jonction directe base émetteur de Q2 et 0V . Ton alimentation débite sur deux jonctions , il faut bien que l'une des 3 explose !

Pourtant en théorie, pour Q2 et Q3, il n'y en a qu'un seul qui conduit à la fois ! Les deux ne peuvent pas conduire en même temps. Donc normalement, pas de court-circuit... :/
Je ne comprend donc pas pourquoi ça crame... Qu'est-ce que je dois rajouter pour que ça marche ?
C'est à cause du courant qui passe dans la base ?? Il faut donc rajouter des résistances su la base de Q2 et Q3 ?? Et si je remplace mes bipolaire par des MOSFET, ça n'irait pas mieux du coup ??

Et tu crois qu'en saturation un NPN ou un PNP c'est 0,0000V

?? C'est-à-dire ??

Tu as des ampliOPs "rail to rail" qui sont proches de la perfection . Mais surtout que pour attaquer derrière un LM3914 .... on s'en moque de l'offset!

Oh !! Le LM3914, c'est exactement ce dont j'ai besoin comme composant ! Merci pour la référence.
Tu aurais une référence d'un ampli-op rail to rail classique alimenté en 5V ??


Merci,
Black Templar

[invitee05a3fcc]

Pourtant en théorie, pour Q2 et Q3, il n'y en a qu'un seul qui conduit à la fois !

En pratique, tu as ton alimentation qui est court-circuitée par les deux jonctions base_émetteur de Q2 et Q3 .... donc ça crame en réel . Remplace tes transistors par les diodes équivalentes de jonction et tu pigeras le drame

Il faut donc rajouter des résistances su la base de Q2 et Q3 ?? Et si je remplace mes bipolaire par des MOSFET, ça n'irait pas mieux du coup ??

Oui

?? C'est-à-dire ??

Ton montage, si il marchait, aurait, en sortie, un Vcesat donc 0,4V en bas et 4,6V en haut. C'est moins bien qu'un ampliOP "Rail to Rail" !

Tu aurais une référence d'un ampli-op rail to rail classique alimenté en 5V ??

Oui, j'en ai .... mais je ne te la donnerai pas , tu n'en as rien à faire !

Ta bidouille sert à rien

Ton PWM, tu le filtres avec un bon RC et tu attaques le LM3914

PS : ton PWM est à quelle fréquence ?

[invitee05a3fcc]

Voilà l'explication du drame .......

[invited6525aa8]

En pratique, tu as ton alimentation qui est court-circuitée par les deux jonctions base_émetteur de Q2 et Q3 .... donc ça crame en réel . Remplace tes transistors par les diodes équivalentes de jonction et tu pigeras le drame

A oui. En effet... C'est pas malin

Oui

Ok, je vais rajouter des résistances de bases dans un premier temps.
Petite question au passage : Comment faire pour calculer les valeurs des résistances de bases ?
ça fait quelque temps que je recherche cette information sur le net, mais sans succès.
(J'ai trouvé ce site qui propose RB = 0.2 × RL × hFE dans la partie "Connecting a transistor to the output from an IC", mais je n'arrive pas à comprendre d'où il sort sa formule... : http://www.kpsec.freeuk.com/trancirc.htm )

Ton montage, si il marchait, aurait, en sortie, un Vcesat donc 0,4V en bas et 4,6V en haut. C'est moins bien qu'un ampliOP "Rail to Rail" !

Ok, donc, je pourrais remplacer mon montage par un simple suiveur avec ampli op puis mettre un filtre passe-bas.

Oui, j'en ai .... mais je ne te la donnerai pas , tu n'en as rien à faire !
Ta bidouille sert à rien
Ton PWM, tu le filtres avec un bon RC et tu attaques le LM3914

Ok, ça c'est dit ^^
Donc ça ne sert à rien de vouloir isoler le signal PWM avec mon circuit qui commande les LED.
Je vais donc revoir mon schéma et ne garder que R2 et C1
(Par contre, je vais quand même refaire des tests pour bien comprendre comment ça se passe avec les transistors !)

PS : ton PWM est à quelle fréquence ?

En simulation, j'ai mis 12kHz, mais en réalité, je vais plutôt prendre 25kHz je pense.


Merci pour ton aide Daudet !

[invitee05a3fcc]

Donc pas d'ampliOP, un simple RC 10K et quelques µF devrait suffire

PS : Un ampliOP avec du 25Khz PWM en suiveur ....... il ne va pas rester grand chose de la PWM si ce n'est pas une bête de course ! De plus il sert à rien .
Tu crois qu'une charge de 10K branchée sur ton PWM va changer quelque chose à sa forme ?

[invitee05a3fcc]

"Connecting a transistor to the output from an IC", mais je n'arrive pas à comprendre d'où il sort sa formule... : http://www.kpsec.freeuk.com/trancirc.htm )

Ce n'est pas comme ça qu'on calcule le courant base en saturation . Le Hfe n'a pas grand chose à voir, ça mesure le gain en petit signaux.
Il faut utiliser le gain en saturation

Qui est donné pour un courant collecteur et une tension de saturation. Pour un transistor classique c'est entre 10 et 20.

[invited6525aa8]

Donc pas d'ampliOP, un simple RC 10K et quelques µF devrait suffire

PS : Un ampliOP avec du 25Khz PWM en suiveur ....... il ne va pas rester grand chose de la PWM si ce n'est pas une bête de course ! De plus il sert à rien .

Ok, je vais faire ça ! ça va simplifier le montage !

Tu crois qu'une charge de 10K branchée sur ton PWM va changer quelque chose à sa forme ?

En théorie non, après en pratique, faut tester... (vu que j'ai 3 ans de théorie en élec et quasiment rien en pratique, je ne sais pas à quoi m'attendre ^^)



Merci,
Black Templar

[invite7a39c3be]

Si tu veux "isoler" ton signal PWM (je vois pas trop l'interet...) met un opto-coupler (avec éventuellement un MOSFET avant pour pas consommer de courant) comme ça de l'autre coté tu pourras faire ce que tu veux sans influencer ton signal. Pour des LED, si elle permette juste d'afficher une information tu met un RC et un OP r-2-r après (comme ça été dit). Si c'est des power LED (>200mA), là tu as meilleur temps de passer par un BUCK converter.

Qqch du genre : http://sketchtag.com/KSlDCpAuJ0

[invited6525aa8]

Si tu veux "isoler" ton signal PWM (je vois pas trop l'interet...) met un opto-coupler (avec éventuellement un MOSFET avant pour pas consommer de courant) comme ça de l'autre coté tu pourras faire ce que tu veux sans influencer ton signal. Pour des LED, si elle permette juste d'afficher une information tu met un RC et un OP r-2-r après (comme ça été dit). Si c'est des power LED (>200mA), là tu as meilleur temps de passer par un BUCK converter.
Qqch du genre : http://sketchtag.com/KSlDCpAuJ0

Je vais tester avec un simple filtre résistance/capa si ça marche. Sinon, je reverrais pour faire un truc plus simple à base de MOSFET plutôt.

Ce n'est pas comme ça qu'on calcule le courant base en saturation . Le Hfe n'a pas grand chose à voir, ça mesure le gain en petit signaux.
Il faut utiliser le gain en saturation
Qui est donné pour un courant collecteur et une tension de saturation. Pour un transistor classique c'est entre 10 et 20.

Hum, ok ! Donc si j'ai bien compris, pour un montage transistor en commutation (par exemple, la partie R1, R3, Q3 sur mon schéma). On a donc Rb = V / Ib = V . Gain / Ic = Gain . Rc ?
Donc ici, on aurait R3 = 20 . 10k = 200k ??? ça me parait bien grand, c'est normal ?

Bonne soirée,
Black Templar

[invitee05a3fcc]

On parle de R1 = 10K Q1 et on calcule R3 (et on retire tout le reste)
R3= max 200K

[invited6525aa8]

Ok, ça marche, j'ai compris !

Merci beaucoup,
Problème résolu

Black Templar

[Antoane]

Bonjour,
juste pour revenir sur ce que disait Lytharan : le but est d'utiliser un convertisseur buck dont l'entrée PWM du montage commande le transistor de découpage.

C'est juste l'application qui change. Le convertisseur BUCK c'est si tu veux alimenter qqch (LED, Moteur, ...) et la version d'Antoane avec les OP c'est si tu as besoin d'une tension de références (avec un petit courant). Mais si c'est juste pour une référence (sans courant) tu peux aussi faire simplement avec un RC passe bas (resistance-condo) avec une bande passante très basse.

C'est valable, mais :
- en conduction continue, pour un montage buck : Vout=Vin * dc, avec dc le rapport cyclique, donc il faut que la tension alimentant le montage buck soit régulée et connue pour que l'on puisse faire qqch de Vout ;
- et encore, le premier point n'est vrai que chez Oui-oui, en vérité, Vout sera fonction de Iout ;
- la fréquence du PWM est de l'ordre de 10 à 20kHz, soit 10 fois moins que les alim à découpage buck les plus lentes (généralement de 200kHz à 1MHz, voir 5MHz). Il s'ensuit qu'il est nécessaire de prendre une grosse inductance, d'autant plus si on compte tirer pas mal de courant sur Vout.

Au final, pour obtenir une source de tension de puissance à partir de la valeur moyenne d'un signal PWM, il faudra plutôt utiliser une vrai alimentation buck (avec oscillateur local et feedback) commandée par le signal PWM d'entrée (qui sera d'ailleurs probablement moyenné )

[invitee05a3fcc]

Au final, pour obtenir une source de tension de puissance à partir de la valeur moyenne d'un signal PWM,

Faut tout lire ..... il veut faire un VuMètre avec un LM3914 à partir de la valeur du PWM .......

[Antoane]

Bonsoir Daudet,
On est tous d'accord là-dessus, mais au post 4, on ne le savait pas encore, et comme on aime bien se masturber en public, on revient dessus !

«Quiconque trouve du plaisir à marcher en rangs serrés, au son de la musique est, pour moi, d'emblée, un objet de mépris. Il n'a reçu son cerveau que par mégarde puisque la moelle épinière lui aurait amplement suffi. Cette honte de la civilisation devrait être supprimée aussi vite que possible. Héroïsme sur commande, violence insensée, chauvinisme pénible, comme je le hais ardemment; comme la guerre me paraît basse et méprisable, je préférerais me laisser couper en morceaux plutôt que de participer à des agissements aussi misérables.» A. Einstein.