Schéma pont en H pour moteur

[black templar]

Bonjour à tous !

Je suis en train de me construire un petit robot à 2 moteurs cc.
Pour commander ces moteurs, je réalise donc une carte de puissance à base de pont en H à MOSFET.
Après pas mal de recherche sur internet sur l’utilisation de divers composants, j'ai fini le premier jet de la carte de puissance. J'ai néanmoins plusieurs questions dont je n'ai pas trouver la réponse.


Tout d'abord, voici mon schéma de la carte de puissance pour un moteur.
L'alimentation du moteur se fait en 12V. celui-ci peut tirer au maximum 5A. La carte peut monter jusque 10A. La tension d'alimentation pour la partie contrôle est de 5V et la fréquence de la PWM sera supérieure à 20kHz.

Le schéma se décompose en trois parties :

• La partie du haut, c'est le pont en H
• La partie en bas à droite, c'est la partie commande. Cette partie reçoit le signal PWM de contrôle du moteur ainsi qu'un signal 0V ou 5V qui déterminera le sens de rotation du moteur.
• La partie en bas à droite sert juste à visualiser le sens de rotation du moteur à l'aide de deux LED

Voici les questions que je me pose suite à la réalisation de ce schéma :

• Comment calculer la valeur de la résistance de grille des MOSFET ?
• Comment calculer la valeur de la résistance de pull-up des MOSFET ? Je vois souvent la valeur 10k bien que certaines personnes conseillent de monter jusque 100k, mais je ne sais pas pourquoi ...
• Je n'arrive pas à calculer, en fonction des données des datasheet des MOSFET la température pour un courant de 10A et donc, je n'arrive pas à savoir s'il me faut des dissipateurs thermiques.
• J'ai mis des optocoupleurs pour dissocier la partie commande de la partie puissance. ça permettra de laisser le choix par la suite d'alimenter le tout à l'aide d'une batterie ou alors, à l'aide de deux batteries ! Ma question : dans le cas de l'utilisation d'une seule batterie, les masses sont donc toutes communes. Est-ce que les optocoupleurs protègent quelque-chose ?? Ou alors est-ce que des perturbations peuvent remonter par la masse ?
• Comment savoir si les diodes de roues libres intégrés aux MOSFET suffisent dans mon cas ?

ça fait pas mal de questions ... Moi qui pensais savoir à peu près comment designer un pont en H, je me rend compte qu'au final, quand on essaye réellement d'en mettre un en œuvre, il surgit pas mal de nouvelles interrogation !! XD


Merci à vous,
Black Templar
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[Lytharan]

Comment calculer la valeur de la résistance de grille des MOSFET ?
> C'est très compliqué pour pas grand chose... tu peux lire de la doc mais tu vas vite abandonner... c'est une question de soft-switching pour éviter les perturbations. Met une valeur entre 10 et 50ohm, 100 ça me parait beaucoup ça risque de pose des problèmes de cross conduction (court-circuit car les 2 MOSFET conduisent) ce qui les fait chauffé inutilement. Surtout que tu n'as pas de dead-time.

Comment calculer la valeur de la résistance de pull-up des MOSFET ? Je vois souvent la valeur 10k bien que certaines personnes conseillent de monter jusque 100k, mais je ne sais pas pourquoi ...
> Ça me parait bon mais 100k aussi, ca change rien pour moi. J'ai pas l'habitude d'utiliser des P-MOSFET car j’utilise des drivers avec 4 N-MOSFET.

Je n'arrive pas à calculer, en fonction des données des datasheet des MOSFET la température pour un courant de 10A et donc, je n'arrive pas à savoir s'il me faut des dissipateurs thermiques.
> Tu peux calculer facilement les pertes de conduction (Pc = RDSon x Id²) mais à ça tu dois ajouter les pertes de commutation un peu plus difficile a calculer (Ps = ½ x VDS x ID x ( tr + tf ) x f).

J'ai mis des optocoupleurs pour dissocier la partie commande de la partie puissance. ça permettra de laisser le choix par la suite d'alimenter le tout à l'aide d'une batterie ou alors, à l'aide de deux batteries ! Ma question : dans le cas de l'utilisation d'une seule batterie, les masses sont donc toutes communes. Est-ce que les optocoupleurs protègent quelque-chose ?? Ou alors est-ce que des perturbations peuvent remonter par la masse ?
> Franchement ? boah... c'est pas plus mal... Mais design et place bien tes condensateurs et soigne ton layout tu n'auras pas de soucis

Comment savoir si les diodes de roues libres intégrés aux MOSFET suffisent dans mon cas ?
> Elles le sont, sans l'être... Elles sont valable mais c'est des diodes de merdes. Comme diode de roue libre ça va, mais à ta place ajoute 4 diodes externes bien meilleurs. Vaut mieux ça que griller un MOSFET. A savoir qu'un MOSFET ça casse très facilement avec un Vgs trop élevé ou une tension Vds trop haute.

[DAUDET78]

Avec 10K et les capacité d'entrée des MOS .... tu vas avoir une commutation plus lente . Hors, ton montage n'as pas de gestion du temps mort. Pour une tension grille de 6V, ton NMOS et ton PMOS sont tous les deux conducteurs. Tu vois la suite ?

Utilise un vrai driver de MOS (A3941 par exemple) ou un circuit tout fait (VNH3ASP30 par exemple)

[black templar]

Salut !

Merci pour ces informations.

Comment calculer la valeur de la résistance de grille des MOSFET ?
> C'est très compliqué pour pas grand chose... tu peux lire de la doc mais tu vas vite abandonner... c'est une question de soft-switching pour éviter les perturbations. Met une valeur entre 10 et 50ohm, 100 ça me parait beaucoup ça risque de pose des problèmes de cross conduction (court-circuit car les 2 MOSFET conduisent) ce qui les fait chauffé inutilement. Surtout que tu n'as pas de dead-time.

Ok, pour gérer le dead-time, je n'ai pas 36 moyens ? Je dois passer obligatoirement par un driver ?

Comment calculer la valeur de la résistance de pull-up des MOSFET ? Je vois souvent la valeur 10k bien que certaines personnes conseillent de monter jusque 100k, mais je ne sais pas pourquoi ...
> Ça me parait bon mais 100k aussi, ca change rien pour moi. J'ai pas l'habitude d'utiliser des P-MOSFET car j’utilise des drivers avec 4 N-MOSFET.

Avec des NMOS, tu as quand même besoin de résistance de pull-down, non ?
Si dans mon montage, je remplace mes 2 PMOS par des NMOS, la seule modification à faire, c'est de commander ensemble les grilles de Q1-Q4 et de Q2-Q3 (à la place des couples Q1-Q3 et Q2-Q4) ??
C'est mieux d'utiliser 4NMOS à la place de 2NMOS/2PMOS ?? Je sais que les PMOS chauffent plus que des NMOS, mais y a-t-il d'autres avantages ??

Comment savoir si les diodes de roues libres intégrés aux MOSFET suffisent dans mon cas ?
> Elles le sont, sans l'être... Elles sont valable mais c'est des diodes de merdes. Comme diode de roue libre ça va, mais à ta place ajoute 4 diodes externes bien meilleurs. Vaut mieux ça que griller un MOSFET. A savoir qu'un MOSFET ça casse très facilement avec un Vgs trop élevé ou une tension Vds trop haute.

Ok, je mettrais donc 4 diodes 1N5400 en plus !


Merci,
Black Templar

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

la seule modification à faire, c'est de commander ensemble les grilles de Q1-Q4 et de Q2-Q3 (à la place des couples Q1-Q3 et Q2-Q4) ??

Donc il faut 22V sur la grille de Q1 (la source est à 12V)
Donc tu mets 22V aussi sur la grille de Q4 ..... et il explose ! la tension max sur un MOS c'est généralement 20V en grille source

[black templar]

Donc il faut 22V sur la grille de Q1 (la source est à 12V)
Donc tu mets 22V aussi sur la grille de Q4 ..... et il explose ! la tension max sur un MOS c'est généralement 20V en grille source

?? Je n'y comprend plus rien ! Pourquoi 22V ? Je ne peux pas commander mes MOSFET en 12V ??

[DAUDET78]

Je ne peux pas commander mes MOSFET en 12V ??

Si le NMOS Q1 est conducteur, il y a 12V sur le drain .... et un poil de moins de 12V sur la source
Si on veut rendre conducteur le NMOS Q1, il faut mettre une tension de 10V entre la grille et la source

Donc la tension de commande est de 20V+12V=22V C.Q.F.D

[Lytharan]

Oui 12V différentielle Vgs, d’où l’intérêt d'un driver, LM5106 je l'aime bien, pas trop chère et plutôt bon. Avec un tel driver tu n'as plus besoin de P-MOS et pas d'emmerdement avec pull up/down ou de tension différentielle le driver s'occupe de tout (ne pas déconnecter le driver des MOSFET en fonctionnement par contre). Tu peux choisir ton dead-time avec une résistance et tu as une entrée Enable bien pratique.

Regarde la discussion : http://forums.futura-sciences.com/el...er-mosfet.html

[black templar]

Ok, donc je vais refaire le montage en intégrant un driver.
J'ai trouvé celui-là qui semble répondre à mes besoins : HIP4080A

++
Black Templar