Convertir tension variable en PWM

[Forhorse]

Bonjour à tous,

Pour un petit variateur de vitesse pour moteur CC 12V j'aurais besoin d'un circuit qui permet de convertir une tension analogique variable (la consigne) en rapport cyclique variable.
J'ai trouvé le LTC6992 qui correspond à 100% a mes recherches... mais avez-vous en tête d'autres références de circuit réalisant la même fonction ?

Au départ je voulais détourner un MC34063 de son usage initial (j'en ai des dizaines en stock) mais ça s'est avéré être une usine à gaz !
Je voulais aussi utiliser un µC (j'ai un stock de 18F258 qui dorment) mais c'est un peu la masse pour écraser une mouche !
Je me tourne donc vers des circuits spécialisé ou des applications connues...

Au cas ou, merci d'avance.
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[Qristoff]

Salut,
un simple comparateur avec sur une entrée une tension en dent de scie à la fréquence PWM que tu souhaites et sur l'autre entrée, ta tension analogique ajustée entre 0 et 100% de l'amplitude de ta dent de scie... pas plus compliqué !

[DAUDET78]

Une solution .....

[Forhorse]

J'étais plutôt parti sur une solution à base de circuit intégré spécifique, mais la solution à base de 555 est pas mal, et a surtout l'avantage que j'ai tous les composants nécessaires en stock.
Voilà ce que je compte réaliser. En simulation ça semble fonctionner... La puissance du moteur est inconnue mais doit faire approximativement 200W, je pense être largement dimensionné (bien mieux que le circuit d'origine dont le transistor de puissance à grillé...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitefaaca50b]

facile a faire avec un micro... Tu regarde combien de bits se compose ton PWM. Exemple si tu as 8 bits, tu utilise directement les 8 bits issus de ton CAN (convertisseur analogique numerique) et tu charges ton registre PWM avec ta valeur CAN. Solution la plus simple en fait. Meme si ton CAN est sur 10 bits, tu n'utilises que le nombre de bits utile a ton PWM. Un Atiny4 sera amplement sufisant (si il possede un PWM en hard, sinon uin simple PIC12F683 ira aussi. Il te suffira de pondre (ou de faire pondre par un connaisseur) les quelques dizaines de lignes necessaires en ASM ou en basic, ou en C, et en avant.... Apres, reste de fabriquer la partie puissance avec un N-MOS assez costaud.

[Antoane]

Bonjour,
concernant le schéma post 4 :
- as-tu vraiment besoin de toute la linéarité qu'apporte le générateur de courant constant formé autour de Q1 ? une résistance ne suffirait-elle pas ?
- qu'est ce qui fournie la consigne ?
- une résistance en série avec la broche de décharge 7 du 555 rendrait les choses bien plus propres.

[Forhorse]

Non la linéarité n'est pas indispensable, loin de là ! Je me disais simplement que 1 transistor et 2 résistances CMS c'est pas grand chose en plus. Je vais peut être simplifier avant le routage de cette partie.
La consigne est fournie par une "boite noire". Je suppose que l'étage final est un potentiomètre car la mesure hors tension entre ce point et la masse donne une résistance variable d'environ 1k, mais je n'ai aucun idée de ce qu'il y a en amont.
Quel serait l'utilité de la résistance sur la broche 7 ? (histoire de la dimensionner correctement)

[Forhorse]

facile a faire avec un micro... Tu regarde combien de bits se compose ton PWM. Exemple si tu as 8 bits, tu utilise directement les 8 bits issus de ton CAN (convertisseur analogique numerique) et tu charges ton registre PWM avec ta valeur CAN. Solution la plus simple en fait. Meme si ton CAN est sur 10 bits, tu n'utilises que le nombre de bits utile a ton PWM. Un Atiny4 sera amplement sufisant (si il possede un PWM en hard, sinon uin simple PIC12F683 ira aussi. Il te suffira de pondre (ou de faire pondre par un connaisseur) les quelques dizaines de lignes necessaires en ASM ou en basic, ou en C, et en avant.... Apres, reste de fabriquer la partie puissance avec un N-MOS assez costaud.

Ouais je sais, mais pour une fois j'aimerais bien faire un truc sans µC...

[Antoane]

3 CMS, c'est pas grand chose, mais autant de risques de boulettes (pont de soudure, micro-coupure...)
La résistance en série avec la broche 7 permet de ne pas court-circuiter le condensateur via le transistor de décharge interne au 555.
Si tu as possibilité d'utiliser directement un potentiomètre pour la commande, vas-y, ça évitera le 7805 et 1 résistance.
Pas sûr que le driver de MOSFET allimenté en 12V comprenne 5V comme un 1. Il foudra sans doute alimenter le LM311 en 12V et tirer R4 au +12V.

[invitefaaca50b]

l'usine a gaz... Pourquoi ne pas faire du PWM avec des lampes pendant qu'on y est...

[Forhorse]

3 CMS, c'est pas grand chose, mais autant de risques de boulettes (pont de soudure, micro-coupure...)
La résistance en série avec la broche 7 permet de ne pas court-circuiter le condensateur via le transistor de décharge interne au 555.
Si tu as possibilité d'utiliser directement un potentiomètre pour la commande, vas-y, ça évitera le 7805 et 1 résistance.
Pas sûr que le driver de MOSFET allimenté en 12V comprenne 5V comme un 1. Il foudra sans doute alimenter le LM311 en 12V et tirer R4 au +12V.

Le problème de la résistance sur la broche 7 c'est qu'elle introduit une bande morte dans le cycle PWM, au delà d'une certaine valeur on se retrouve avec un saut de vitesse entre le maxi du PWM et le moment ou la valeur de consigne dépasse les 2/3VCC, pas franchement génant pour l'application, mais j'aimerais l'eviter. J'ai donc choisit une résistance de 110 ohms pour avoir une influence minimum. J'espère qu'a cette valeur elle à encore une utilité...

Non je ne peux pas utiliser directement le potentiomètre, il faudrait que je déglingue tout pour y accéder, ça me prendrais plus de temps de démontage/remontage que la mise au point complète de ce circuit.
Au départ j’espérais même que la consigne soit en 0-12V(13.8V) ça aurait effectivement évité l'utilisation d'un 7805. Mais les équipementiers auto on souvent de drôle de façons de voir les choses !

Le driver TC1410N est prévu pour avoir une commande en 0-5V ou même 0-3.3V même en ayant une alim en 12V ou plus. Il considère un niveau haut a partir de 2V (et un niveau bas en dessous de 0.8V) donc pas de problème de ce côté là (c'est pour ça que je l'ai utilisé)

[Forhorse]

J'oubliais, la version normalement finale du schéma, telle que j'ai quasi finit de router.

[Forhorse]

J'ai finit de routeur la carte, j'ai gravé et assemblé.
Pour l'instant le circuit est en phase de test sur une charge résistive (une lampe de phare) et tout semble fonctionner correctement


Une photo du montage finale suivra si ça vous intéresse.

[Forhorse]

Je reviens vers vous car j'ai un soucis que je ne comprend pas.
Les essais ont été laborieux et j'ai grillé 2 drivers de MOSFET (TC1410N) avant de mettre le doigt dessus si je puis dire, et me rendre compte que ce composant chauffait énormément avant de finir par cramer.
Je pensais trop le solliciter (malgré avoir un seul transistor à piloter) j'ai donc remplacé R8 par une résistance de 100ohms, le résultat est identique : échauffement très rapide du composant.

Normalement je suis dans les spécifications, mon alim est au pire à 14.5V alors que le composant est prévu pour 16V (mais il crame à 16.1V j'en ai fait l’expérience sur un autre montage) même même à 12V le résultat est identique.
Mon PWM tourne à 20Khz, ce qui est beaucoup je suis d'accord (même si ce genre de driver doit au moins supporter du 100Khz), est-ce là l'origine de mon problème ?

[invitefaaca50b]

Ma soluce du µC finalement ne serait pas plus viable???

[Forhorse]

Ma soluce du µC finalement ne serait pas plus viable???

Qu'est-ce que ça changerais puisque mon problème ce situe au niveau du driver de mosfet ?

EDIT :
Ah oui, j'ai oublié de le préciser dans mon précèdent message, mais j'ai fait un essais du driver "a vide" s'est a dire en retirant le mosfet du montage, le driver ne chauffe pas du tout.
Le problème se trouve donc dans le couple driver/mosfet.

[invitefaaca50b]

parceque ton mosfet sera piloté directement par le µC... Comme sur tous les outils PWM qu'on trouve sur le net...

[Antoane]

Bonjour,
un petit coup d'oscillo en sortie du comparateur pour s'assurer qu'il n'y a pas d'hésitations ?
sinon mettre sans plus réfléchir un peut de réaction (hystérésis).

Avant de cramer, le montage fonctionne bien ?
Pas de µ-court-circuit ?
Combien vaut L1 ? c'est bien une self de choc ?
C7= ? (c'est écrit petit).
Tu as promené la sonde de l'oscillo un peu partout voir ce qu'il en pense ?

D'après ce qu'on sait, le problème vient justement de la seule fonction (exceptée la fonction "roue-libre) qui ne serait pas assurée par le micro-contrôleur, donc la qualifier de plus viable...
"Bonjour M. le garagiste, il faudrait réparer mon pneu percé s'il vous plait.
- Ah... Mais je vous avais pourtant bien dit de changer l'essuie-glace !"


Edit : bon, ok, j'ai été un peu long à écrire
Référence du MOSFET ?

[Forhorse]

parceque ton mosfet sera piloté directement par le µC... Comme sur tous les outils PWM qu'on trouve sur le net...

Et le MOSFET dégage à la première sollicitation un peu sérieuse car le port de ton µC ne sera jamais en mesure de fournir le courant necessaire pour charger correctement et franchement sa grille. Si c'était si simple de piloter un MOS de puissance, les drivers n'existeraient pas...

[Forhorse]

Bonjour,
un petit coup d'oscillo en sortie du comparateur pour s'assurer qu'il n'y a pas d'hésitations ?
sinon mettre sans plus réfléchir un peut de réaction (hystérésis).

Avant de cramer, le montage fonctionne bien ?
Pas de µ-court-circuit ?
Combien vaut L1 ? c'est bien une self de choc ?
C7= ? (c'est écrit petit).
Tu as promené la sonde de l'oscillo un peu partout voir ce qu'il en pense ?

Edit : bon, ok, j'ai été un peu long à écrire
Référence du MOSFET ?

Le montage fonctionne parfaitement bien, aussi bien sur une charge résistive (lampe) que sur le moteur pour lequel il est prévu, jusqu’à ce que le driver finisse par claquer.
J'ai branché l'oscillio en "sortie" du 555, en sortie du 339 et en sortie du TC410N et les signaux semblent parfaitement propre quelque soit l'endroit où je fais la mesure.
L1 et L2 sont des perles de ferrites BLM21PG221SN1D
C7 vaut à l'origine 1µF/16V en tantale mais il à cramé aussi lors du premier essais*. Je l'ai remplacé par un 220nF céramique.
Le MOSFET est un IRFB4410 (mais j'ai fait un essais avec un IRF3170 et ça donne la même chose)

* Lors de mon premier essais, sur une batterie 12V hors véhicule, j'avais branché un chargeur de batterie "intelligent" afin de ne pas trop décharger la batterie pendant mes essais. Je suppose que ce genre de chargeur envois des pics de tension haute fréquence (je n'ai pas encore vérifié) d'amplitude supérieur à 16V, qui a provoqué le claquage de ce condo, j'avais aussi mis sur ce fait le premier claquage du driver qui ne supporte absolument pas plus de 16V

[invitefaaca50b]

Ton mosfet ne va pas commuter des KA quand meme... Et si tu pilotes un moteur, faudrait t'assurer que tu n'as pas de FCEM qui posent des soucis... auquel cas, ton driver n'aime pas du tout...

[Forhorse]

Ton mosfet ne va pas commuter des KA quand meme... Et si tu pilotes un moteur, faudrait t'assurer que tu n'as pas de FCEM qui posent des soucis... auquel cas, ton driver n'aime pas du tout...

C'est pas ce qui explique pourquoi le driver chauffe à mort, même sans moteur ni lampe de connecté...

Alors bon, je me suis dit que mes 20kHz de fréquence de découpage c'était peut-être un peu prétentieux pour quelqu'un de mon niveau. Normalement faut savoir de quoi on cause pour travailler a ces fréquences. J'ai donc modifié mon montage et remplacé C2 par un condo de 220nF, histoire de descendre à une fréquence de 1.6Khz
ça change strictement rien ! Mon driver chauffe toujours autant...
J'ai fait des captures des signaux à l'entrée et à la sortie.

Voilà l'entrée, echelles: horizontale 0.2ms/div, verticale 2V/div
Entree.JPG

La sortie, echelles : horizontale 0.2ms/div, verticale 5V/div
Sortie.JPG

Si vous avez une piste, merci d'avance, parce que là je sèche complètement !

[invitefaaca50b]

ton montage est a source a la masse? avec le + du moteur sur le + alim???
Dans ce cas en effet, rien ne devrait chauffer sauf si le routage est mal fait, et ton driver se met a osciller sur sa sortie. Et a mon avis, c'est ce qui se passe pour que sans consommation, ca fasse ca.
As tu respecté les decouplages sur le driver et sur les alims???

[Tropique]

C'est pas ce qui explique pourquoi le driver chauffe à mort, même sans moteur ni lampe de connecté...

Alors bon, je me suis dit que mes 20kHz de fréquence de découpage c'était peut-être un peu prétentieux pour quelqu'un de mon niveau. Normalement faut savoir de quoi on cause pour travailler a ces fréquences. J'ai donc modifié mon montage et remplacé C2 par un condo de 220nF, histoire de descendre à une fréquence de 1.6Khz
ça change strictement rien ! Mon driver chauffe toujours autant...
J'ai fait des captures des signaux à l'entrée et à la sortie.

Voilà l'entrée, echelles: horizontale 0.2ms/div, verticale 2V/div
Pièce jointe 163288

La sortie, echelles : horizontale 0.2ms/div, verticale 5V/div
Pièce jointe 163289

Si vous avez une piste, merci d'avance, parce que là je sèche complètement !

Tu n'as que 7.5V en sortie du driver, tu devrais avoir près du double, as-tu investigué dans cette direction?

[Forhorse]

Ah ben c'est sans doute qu'il à encore claqué !
J'avais bien quasi 12V en sortie juste après en avoir mis un neuf...

[invitefaaca50b]

ca confirme bien le probleme d'auto oscillation de ton bazar. Par curiosité, tu nous fais une photo de ton proto en live???

[Forhorse]

Tu as le routage de la carte en #13, je ferrais une photo demain.
Ce qui est étrange c'est que j'ai déjà utilisé ce modèle de driver dans des conditions bien pire que ça, sur une plaque d'essais sans soudure, quasi sans decouplage, avec une boucle de masse énorme... et ça fonctionnait parfaitement!
Je suis en train de me demander si mon problème ne vient pas de la perle de ferrite.

[invitefaaca50b]

si c'est la premiere fois que tu en utilise une, possible... c'est tengeant d'utiliser sur des plaques a essai... un rien... et ca chauffe

[Forhorse]

Voici une photo de la zone qui pose problème

Forcement le CI commence un peu à souffrir des divers soudage/dessoudage successifs mais l'isolement entre les différentes pistes est bon, j'ai encore recontrôlé avant de prendre la photo.

[Forhorse]

Une autre photo.
Image du courant de grille, mesure au bornes de R8 (100ohms) toujours avec mon driver HS donc 7.5V en sortie a la place de 12.6V
Echelles : verticale 1V/div, horizontale 5µs/div