Convertir tension variable en PWM

[Forhorse]

Bon alors grande nouvelle, je pense avoir compris ce qui provoque la mort du driver...
J'ai fait un nouvel essai, avec un driver neuf. Pour en avoir le cœur net, j'ai pris un modèle soit disant plus costaud, un MCP1407, capable de délivrer 6A en sortie contre 0.5A pour le TC1410N
Tout fonctionnait parfaitement bien à vide. Pas d'échauffement du driver, des signaux parfait, rien à signaler...
Je branche une charge sur le montage, un simple lampe incandescence 55W comme lors de mes premier essais, et là paf direct, plus aucun signal sur la grille de mon MOSFET (enfin si du 12V permanent)

Il y a donc un je ne sais pas quoi qui se propage dans l'alim et qui fait dégager mon driver !
Reste à trouver quoi, et surtout comment s'en protéger...
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[Forhorse]

Oups, double post ! à effacer...

[Qristoff]

Salut,
Alimenter ton driver à travers une self est une trés mauvaise idée. ça augmente l'impédance de ta source inutilement et la capacité n'est pas suffisament grosse pour fournir les appels de courant.
Par contre, je trouve dangereux d'alimenter le driver directement sur la tension batterie si ne tient pas plus de 16V. Je pense qu'il serait plus judicieux de remonter toute ton alim à 8 ou 10V (changement de régulateur) et d'alimenter le driver avec cette tension.
10V convient parfaitement au 555 et la plupart des mosfet sont caractérisés à 10V. De plus, le driver sera mieux isolés des surtensions qui peuvent apparaitre sur le Vbat. Enfin, il faut augmenter la capacité réservoir aux bornes du driver, c'est cette capa qui est censé fournir tout le courant durant la transition. Remplace C7 par une tantale faible ESR de quelques µF.

[Forhorse]

Je ne peux pas alimenter le 555 en plus de 5V, car mon signal d'entrée ne depasse pas 4.2V, ça m'obligerais à amplifier le signal d'entrée, donc à ajouter des composants, etc...

Le problème ne vient pas pour l'instant de la tension d'alim, car je fais mes essais sur une batterie totalement autonome, d'une tension de 12.6V
Que ça claque sur le véhicule a cause d'une éventuelle surtension en sortie de l’alternateur je veux bien, mais que ça claque sur une batterie toute seule alors que le driver est prévu pour tenir 16V, (voir 18V pour le MCP1407) ce n'est pas logique.

Mais tu as sans doute raison, le problème vient de toutes façon de l'alim du driver puisque celui-ci fonctionne parfaitement bien jusqu'au moment où je branche la charge au montage.

PS : j'ai fait un essai en shuntant la self, idem ! le driver claque ! Je vais finir par épuiser mon stock (c'est le cinquième qui dégage...)

[Qristoff]

Je ne peux pas alimenter le 555 en plus de 5V, car mon signal d'entrée ne depasse pas 4.2V, ça m'obligerais à amplifier le signal d'entrée, donc à ajouter des composants, etc...

Le signal d'entrée ne rentre pas sur le 555 mais le pont en entrée comparateur. Il suffit de recalculer le pont ou attenuer la sortie du 555 pour revenir dans la gamme d'entrée..

[Qristoff]

Le problème ne vient pas pour l'instant de la tension d'alim, car je fais mes essais sur une batterie totalement autonome, d'une tension de 12.6V

je ny mettrais pas ma main au feu ! es-tu sur de ne pas avoir de surtension transitoire sur 12V. Quelle est la valeur de C7, je n'arrive pas à lire.

[Forhorse]

Le signal d'entrée ne rentre pas sur le 555 mais le pont en entrée comparateur. Il suffit de recalculer le pont ou attenuer la sortie du 555 pour revenir dans la gamme d'entrée..

Euh ouais c'est pas faux... j'avais pas vu les choses comme ça (sinon j'aurais pas mis le 7805)

Alors sinon pour l'instant j'ai tout simplement viré le driver. Le LM393 étant à collecteur ouvert, j'ai simplement mis une résistance de tirage au +12V (et viré celle au +5V) et connecté ça direct à la grille de mon MOSFET.
c'est "sale" mais ça marche impeccable... parce que bon, comprendre pourquoi ça marche pas c'est bien, mais à un moment faut quand même que le truc fonctionne ! Je pensais pas qu'un driver, qui est pourtant normalement un composant de puissance, puisse être aussi sensible !
Maintenant faut de nouveau que je monte en fréquence, parce que le moteur fait office de haut-parleur et le sifflement produit est très désagréable.
(Il faut aussi que je trouve un radiateur un peu plus gros pour mon MOSFET car il à tendance à pas mal chauffer avec ce genre de charge.)

[Qristoff]

Il faut aussi que je trouve un radiateur un peu plus gros pour mon MOSFET car il à tendance à pas mal chauffer avec ce genre de charge

ou alors parce qu'il est mal commandé... la sortie LM393 est un collecteur ouvert donc la tension remonte ave la constante de temps R4/Cgss, ce qui est probablement lent. Essaie de réduire R4. C'est quoi ton MOS ?

[invitefaaca50b]

Tout fonctionnait parfaitement bien à vide. Pas d'échauffement du driver, des signaux parfait, rien à signaler...
Je branche une charge sur le montage, un simple lampe incandescence 55W comme lors de mes premier essais, et là paf direct, plus aucun signal sur la grille de mon MOSFET (enfin si du 12V permanent)

Il y a donc un je ne sais pas quoi qui se propage dans l'alim et qui fait dégager mon driver !
Reste à trouver quoi, et surtout comment s'en protéger...

Avoir un driver qui claque si on raccorde UNE SIMPLE LAMPE sur le Mosfet... Ca veut simplement dire que tout le systeme est bancale... Je persiste: il y a une oscillation qui apparait ou un retour d'impulsion sur les alims. La lampe etant resistive, aucun parasite ne peut etre generé sur la puissance.

[Forhorse]

Avoir un driver qui claque si on raccorde UNE SIMPLE LAMPE sur le Mosfet... Ca veut simplement dire que tout le systeme est bancale... Je persiste: il y a une oscillation qui apparait ou un retour d'impulsion sur les alims. La lampe etant resistive, aucun parasite ne peut etre generé sur la puissance.

Donc tu préconises quoi ?

[invitefaaca50b]

deja, revoir la politique des condos e decouplage, revoir la notice d'application pour le driver. Il y a forcement quelque chose qui est passé a la trappe pour que la simple commutation d'une charge resistive mette le wai... La nature de l'alimentation peut aussi detruire le driver si l'alim se met en oscillation ou genere des parasites.

[Forhorse]

Bon alors suite des aventures de mon driver fou...

J'ai fait quelques essais sur le véhicule avec ma bidouille de piloter le mosfet directement avec la sortie du comparateur. Plusieurs observations :
- Même avec un radiateur un peu plus sérieux qu'un bout d'alu, le MOSFET chauffe à mort et devient vite bouillant. Il faut vraiment que je fasse une mesure d'intensité sur ce moteur car j'ai l'impression que j'ai sous estimé sa puissance.
- Le sifflement du 1.5kHz est tout simplement insupportable ! A faible vitesse le moteur se transforme en haut-parleur, c'est une horreur.
- Il faut que je revois en profondeur la logique de progression de la vitesse, avec un démarrage à 50% de rapport cyclique et une progression entre 50 et 100% pour la course du potentiomètre car actuellement les 3/4 de la course ne servent à rien sinon à faire siffler le moteur.
ça tombe bien puisque de toute façon il faut que je revois complétement l'étage d'alimentation aussi. On va dire que cette version était un proto vraiment loupé...

Donc suite aux échanges lu ici, j'ai essayé de l'alimenter en 10V à travers un regulateur de tension (j'ai utilisé un LM317) avec un découplage un peu plus costaud que ce que j'avais au repart, à savoir 110nF et 100µF en sortie du LM317 et 220nF et 1µF directement sur le driver.
Je suis également repassé en 23Khz.
J'ai remis une résistance de 27 ohms sur la grille.
Et... je suis tenté de dire miracle (mais on va me faire remarquer qu'on me l'avais dit, toussa...) le driver ne chauffe plus du tout ! il reste parfaitement froid. Et les connexion/déconnexion de charge ne lui font ni chaud ni froid. J'ai simulé des faux contacts, des rupture/reprise de charge, il a parfaitement tenu le coup.
Je retiendrais donc la leçon et à l'avenir soignerais l'étage d'alimentation de ce genre de composants.

Pour info, capture de la tension de grille avec le montage actuel.
echelles : 5V/div en vertical, 5µs/div en horizontal

[Tropique]

Une fréquence de 1.5KHz, pour un moteur moyen ou petit, c'est beaucoup trop bas: l'inductance est de ~100 à 500µH selon la puissance et la tension, et le courant varie beaucoup trop au cours du cycle, avec peut-être même une saturation à la fin.

Accessoirement, on constate que les transitions sont "festonnées", ce qui est signe d'instabilité. Ce n'est peut-être pas la cause principale du problème, mais quand quelque chose va mal, c'est le genre de truc qu'il vaut mieux examiner en profondeur.

Sur ton proto, tu mets directement des fils à certains endroits; c'est quelque chose qui peut être dangereux. Dans un circuit de puissance, une sonde X10 a peu de chance de perturber quoique ce soit (sauf si elle glisse malencontreusement), mais des fils directement raccordés aux points chauds me paraissent risqués.
Si tu veux faire des points-test, fais le proprement, avec des 1K série par exemple, c'est beaucoup plus sur

[Qristoff]

Tout est bien qui finit bien alors !
Le condensateur aux bornes de l'alimentation a un rôle trés important, c'est lui qui fournit tout le courant au driver à chaque commutation de la sortie, c'est pour cela je te conseillerais d'augmenter encore un peu sa valeur à 4,7µF par exemple. Ce courant n'est limité que par la résistance interne du driver (18 ohms) en série avec la résistance de 27 ohms que tu as ajouté. Ce qui fait approximativement des pics de courant de 220mA qui doivent être fournis justement par la capacité à faible ESR au plus prés de l'alim du driver, pour ne pas rajouter de résistances séries supplémentaires. Ces résistances séries (Ralim+Rsortie+Rgrille) associées à la capacité de grille de ton MOS (Cgss) influent sur le temps de monté/descente du signal de grille qui doit être le plus court possible car il est le contributeur majeur de l'échauffement de ton MOS.
Bonne continuation

[Forhorse]

Bon, je crois que je vais laisser tomber ! Il doit y avoir une grosse embrouille électrique dans cette voiture, je vais peut-être essayer de la faire désenvouter ou je sais pas...
Le circuit à marché 10 secondes avant que le condo de 4.7µF/50V en entrée du regulateur 5V éclate... et que le driver dégage à nouveau ! (oui malgré le LM317 en entrée) ça commence sérieusement à me saouler

[invitefaaca50b]

c'est ce que je disais, ton montage qui a "deja fonctionné avant" ben cette fois ci, il ne marche pas parceque tu ne respecte aucune des regles minimalistes de developpement...
tu as une photo du bazar???
Et avant de le faire fonctionner en reel, il y a une etape essentielle qui est le banc d'essai sur le bureau. Deja, avec une lampe ca ne marche pas... Alors comment veux tu que ca fonctionne avec le moteur qui est avec un effet selfique non negligeable...
Il faut tout revoir de A a Z par petites touches. Et là, ca fonctionnera.

Que le condo en entree explose, c'est signe qu'il y a un GROS probleme. Lequel, j'ignore, mais c'est grave. Quelle tension alimente le condo? et quelle est sa tension maxi?

[Forhorse]

C'est gentil de vouloir m'aider, mais faudrait peut-être lire la totalité du sujet avant : Il y a schéma, routage, photos, capture oscilloscope...
Après les dernière modifications le montage fonctionnait parfaitement bien sur l'établi avec une lampe (voir #42)
Je sais bien que je suis loin d'être un pro, mais faut pas non plus me prendre pour un abruti ! (pour rester poli)

Plus ça va, plus je me dit qu'il y a un problème en dehors de mon montage mais plutôt au niveau de l'alternateur de la voiture. Déjà que le variateur d'origine ai cramé c'est peut-être pas un hasard. Dernièrement j'ai eu les deux lampes de phares qui ont claqué exactement en même temps (pareil ça arrive, mais c'est quand même rare)

[Forhorse]

c'est ce que je disais, ton montage qui a "deja fonctionné avant" ben cette fois ci, il ne marche pas parceque tu ne respecte aucune des regles minimalistes de developpement...

Et plutôt que des faire des commentaires odieux sur mes compétences, dit moi plutôt ce que je ne respecte pas... A la limite la solution je peut me charger de la trouver, mais si je fais des erreurs si flagrantes que ça, il ne devrait pas être difficile d'en faire la liste...

[invitefaaca50b]

Tu sais ce qu'il te reste a faire...

[Forhorse]

Je sais j'aurais du commencer par ça... mais n'ayant jamais eu à piloter de grosses charges inductives, je ne pensais pas que ça pouvait avoir une telle influence.

Le véhicule n'a rien à se reprocher, la tension moteur en marche est de 14.5V parfaitement stable, c'est à peine si on voit les crêtes du redressement triphasé.
Par contre, une fois que mon circuit est en marche, bonjour le désastre ! Je pensais que la diode de roue libre suffisait à éviter ce genre de phénomène. Je pensais mal...
échelle : 10V/div - 10µs/div

En encore, ça va en augmentant rapidement (je suppose avec l’augmentation de la température du MOSFET)
Au cours de cette mesure un condo 1µF/50V à eclaté !

Maintenant comment pacifier tout ça ?
Est-ce qu'un snubber entre source et drain du mosfet est suffisant ? comment le dimensionner ?
Pour info le moteur absorbe 21A à pleine vitesse.

[Tropique]

Quel est ton schéma actuel (avec tous les détails)?
Sur ce schéma, où est pris cet oscillogramme?

[invitefaaca50b]

Le truc qui me chagrine, c'est la capa sur l'entree de l'alimentation qui explose. Hors l'entree de l'alimentation (et moteur) est relié a la batterie. Hors une augmentation de tension est impossible avec la batterie comme generateur a faible resistance....
Il y a un autre loup...

[Forhorse]

Voilà le schéma actuel, exacte représentation de ce que j'ai câblé.
Le driver est constitué de Q2-Q3, les performances sont loin d'un driver intégré, mais le temps de faire mes essais c'est le plus robuste que j'ai trouvé.
L’oscillogramme ci-dessus est l'image de la tension d'alimentation, prise entre le point indiqué "mesure" sur l'alimentation 13.8V et la masse.
C'est sûr que l’impédance très faible de la batterie devrait en théorie absorber ces pics, sauf qu'entre il y a les fils de liaison, les connecteurs, un relais de puissance (l'alimentation n'est présente que lorsque le moteur du véhicule est en marche)
EDIT : J'ai oublié de representer les condos de découplage aux bornes du "driver" à savoir un de 220nF et un de 1µF/50V (celui qui à explosé)

(j'ai essayé de pousser un peu la résolution histoire que ce soit un peu plus lisible, j'espère que c'est mieux)

[Tropique]

Voilà le schéma actuel, exacte représentation de ce que j'ai câblé.
Le driver est constitué de Q2-Q3, les performances sont loin d'un driver intégré, mais le temps de faire mes essais c'est le plus robuste que j'ai trouvé.
L’oscillogramme ci-dessus est l'image de la tension d'alimentation, prise entre le point indiqué "mesure" sur l'alimentation 13.8V et la masse.
C'est sûr que l’impédance très faible de la batterie devrait en théorie absorber ces pics, sauf qu'entre il y a les fils de liaison, les connecteurs, un relais de puissance (l'alimentation n'est présente que lorsque le moteur du véhicule est en marche)
EDIT : J'ai oublié de representer les condos de découplage aux bornes du "driver" à savoir un de 220nF et un de 1µF/50V (celui qui à explosé)
Pièce jointe 163830
(j'ai essayé de pousser un peu la résolution histoire que ce soit un peu plus lisible, j'espère que c'est mieux)

La première chose à faire est de mettre un découplage local sérieux, à calculer pour que dans le worst case courant/fréquence/duty-cycle, l'ondulation de tension reste à une valeur raisonnable (ex, 10%) en supposant l'impédance de l'alim infinie (ce qui semble être une bonne approximation ici).

Ensuite, D2 doit être au moins une 1N4004, et C3 pourrait être augmenté, à 47µ p.ex.
Pour les premiers tests, un 7805 peut convenir, mais pour l'utilisation réelle, il faut un régulateur grade "automotive", qui supporte les load-dumping, etc.

[Forhorse]

Oulà ça fait mettre un gros condo ça ! Je ne pense pas que le variateur d'origine en ai un. Mais je vais essayer.
Je ne connais pas de regulateur de ce type, un exemple de réfèrence ?

[Tropique]

Ceci par exemple:
http://www.onsemi.com/pub_link/Colla...NCV4276B-D.PDF
http://www.infineon.com/dgdl/TLE7279...1be54c333b00a0
http://www.national.com/pf/LM/LM9076.html#Overview
Un certain choix ici:
http://www.st.com/internet/com/SALES.../brautvolt.pdf
etc, etc

[Forhorse]

Bon alors entre temps j'avais fait un petit essais de snubber totalement au pif (470nF / 50ohms) ça ne change strictement rien (donc ça ne semble pas être la solution)

J'ai donc appliqué la solution du découplage (6600µF) et ça marche ! (en même temps, venant de Tropique, ça aurait été étonnant du contraire... )
Voilà ce que ça donne (5V/div - 10µs/div)
Decouplage.JPG

Un petit zoom
(2V/div - 2µs/div, avec un décalage la tension moyenne étant à 16V)
DecouplageZoom.JPG

La tension de grille avec le driver "maison" (bon ok c'est pas top, mais lui il à tenu le choc...)
GrilleFinal.JPG

J’hésite à remettre un vrai driver maintenant, commence à me couter cher cette histoire...

Ben en tout cas merci à tout le monde !

EDIT : ah oui est merci beaucoup pour les refs de régulateurs, j'ai mis ça bien au chaud dans mon HD. A mettre sur la liste de la prochaine commande.

[invitefaaca50b]

Message 41, je parlais deja des decouplages...

[Forhorse]

C'est sûr... mais il y a découplage et découplage. Tu n'as pas précisé qu'est ce qu'il fallait découpler...

[Tropique]

J'ai donc appliqué la solution du découplage (6600µF) et ça marche !

Ce n'est sans doute pas nécéssaire de monter si haut: si tu es à 20KHz, avec un duty-cycle de 50%, et que tu tolères 1.4V d'ondulation pour 21A, 375µF suffisent. Arrondis p.ex. à 470µ, mais de bonne qualité (low esr). Ou scindé en 2x220µ.