Pont en H de Puissance

[inviteb61e4847]

Bonjour,

Je suis en réalisation d'un projet de pont en H de puissance avec des E-MOSFET à canal N(le schéma suivra) IXFN73N30. Il est noté que le Mos a une diode de roues libre, mais les surtensions(~300V) du moteurs sont présentes sur le drain. Est-ce normal ?

Aussi, pour l'attaque des Mos, Je dois faire une adaptation de tension. Le problème c'est l'attaque des gates qui me pose problème. On m'a dis d'utiliser des opto-coupleurs pour séparer la commande de la puissance, mais est-ce que cela se fait-il ? Les IC's qui commande les ponts sont-il fiables ou pas ?

Cordialent,

Weldod
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[Antoane]

Bonjour,
Il y a plusieurs problèmes dans ton montage :
- Tes MOS sont des gros MOS, avec une charge de grille relativement élevée, donc selon la fréquence de découpage, les bloquer à l'aide d'une résistance de 6.2k peut ne pas suffire. A quelle fréquence découpes-tu ?
- Il est tout à fait possible d 'utiliser un opto-coupleur pour transmettre l'info. Ce n'est probablement pas la meilleurs solution si il n'y a pas besoin d'isolation entre la commande et la partie puissance, mais c'est possible.
- Les diodes intégrées aux MOSFET sont de mauvaise qualité et doivent se voir ajouter une diode de roue-libre externe.
- La commande en high-side (T1) est mauvaise : pour saturer le MOSFET, il faut lui appliquer une tension Vgs suffisante (~12V). Or, ici, tu lui mets une tension de grille de 12V, par rapport à la masse. Il te faut donc ou bien utiliser un P-MOSFET, ou bien disposer d'une alimentation de 24+12=36V.
- ces deux premiers points pourront être réglés par l'utilisation d'un driver de MOSFET, high side et low side.
- pourquoi avoir choisi un MOS tenant 300V si c'est pour jouer avec du 24V ? Si le composant est "optimisé" pour fonctionner à haute tension, c'est au détriment d'un autre paramètre. Pour le même pris, tu pourrais avoir un transistor beaucoup plus performant du point de vue de ton système.
- R2 et R6 sont en parallèle.
- R5 tente de mettre la grille de T1 à la masse, donc d'apporter une tension Vgs<0. C'est inutile, c'est à une résistance placée entre grille et source de bloquer le transo : R1 (qui est du coup trop grosse ).

IC's qui commande les ponts sont-il fiables ou pas

De quel IC parles-tu ?
D'une manière générale, un CI est fiable. Parfois un peu fragile, mais c'est au concepteur de s'en accomoder.

Combien consomme le moteur ?

[inviteb61e4847]

Bonjour,
Il y a plusieurs problèmes dans ton montage :
- Tes MOS sont des gros MOS, avec une charge de grille relativement élevée, donc selon la fréquence de découpage, les bloquer à l'aide d'une résistance de 6.2k peut ne pas suffire. A quelle fréquence découpes-tu ?

Les 6k2 sont là pour décharger le transistor de mon opto (sinon il reste toujours enclenché), comme il n'y a pas de courant dans les gates des Mos.
Je veux attaquer avec un signal PWM de 5Khz, est ce trop grand ?

- Il est tout à fait possible d 'utiliser un opto-coupleur pour transmettre l'info. Ce n'est probablement pas la meilleurs solution si il n'y a pas besoin d'isolation entre la commande et la partie puissance, mais c'est possible.

Je les met pour protéger ma commande (micro-contrôleur).

- Les diodes intégrées aux MOSFET sont de mauvaise qualité et doivent se voir ajouter une diode de roue-libre externe.

Les 1N4007GP iraient pour ce soucis de diode ? Comme je travaille sur des batteries de voitures, je ne risque pas grand chose au niveau des pics de tension ?

- La commande en high-side (T1) est mauvaise : pour saturer le MOSFET, il faut lui appliquer une tension Vgs suffisante (~12V). Or, ici, tu lui mets une tension de grille de 12V, par rapport à la masse. Il te faut donc ou bien utiliser un P-MOSFET, ou bien disposer d'une alimentation de 24+12=36V.

Les 500K sont là pour faire différence de potentiel par rapport au point milieu, le souci serai la 6k2 qui donne une référence à la masse ?

- ces deux premiers points pourront être réglés par l'utilisation d'un driver de MOSFET, high side et low side.

Auriez-vous une idée de drivers ?

- pourquoi avoir choisi un MOS tenant 300V si c'est pour jouer avec du 24V ? Si le composant est "optimisé" pour fonctionner à haute tension, c'est au détriment d'un autre paramètre. Pour le même pris, tu pourrais avoir un transistor beaucoup plus performant du point de vue de ton système.

j'en avais pas d'autre en stock d'aussi puissant :/

- R2 et R6 sont en parallèle.

Vu que la branche ne conduira jamais en même temps, quand une conduis, l'autre sera en Très haute impédance (dépendant du transistor de l'opto)

- R5 tente de mettre la grille de T1 à la masse, donc d'apporter une tension Vgs<0. C'est inutile, c'est à une résistance placée entre grille et source de bloquer le transo : R1 (qui est du coup trop grosse ).

je l'ai prise pour faire passer le PWM à travers l'opto-coupleur.

De quel IC parles-tu ?
D'une manière générale, un CI est fiable. Parfois un peu fragile, mais c'est au concepteur de s'en accomoder.

Il y aurais par exemple le LM5110, mais c'est pour des faibles courants (5A)

Combien consomme le moteur ?

C'est un moteur de 350 W, Il consomme 2 ampères à vide et environ 6 Ampères en charge avec des appels de courant assez élevés (~40 A) sous 24V (batteries de voiture 42Ah)

Merci pour l'intéret porté à ce topic,

Weldod

[polo974]

350W/24V = 15A environ, donc il faudrait 15 diodes 1n4007 en parallèles pour supporter le choc (à condition bien sûr qu'elles soient assez rapides, ce qui n'est pas le cas...)

Bref, il faut regarder du coté des schottky de puissance... (ou bien piloter le mos en conduction tant qu'il y a besoin, mais ça devient chaud, là...)

En fouillant un peu dans ce forum, tu peux trouver des ponts en H au schéma correct.
bon, je ne parle pas du routage, car à ces puissances, les pistes sont des composants dont il faut tenir compte...

Sinon, tu cherches (half bridge mosfet driver), et tu fais tes courses... (regarde aussi les notes d'applis, on y trouve des choses intéressantes)

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb61e4847]

350W/24V = 15A environ, donc il faudrait 15 diodes 1n4007 en parallèles pour supporter le choc (à condition bien sûr qu'elles soient assez rapides, ce qui n'est pas le cas...)

Bref, il faut regarder du coté des schottky de puissance... (ou bien piloter le mos en conduction tant qu'il y a besoin, mais ça devient chaud, là...)

En fouillant un peu dans ce forum, tu peux trouver des ponts en H au schéma correct.
bon, je ne parle pas du routage, car à ces puissances, les pistes sont des composants dont il faut tenir compte...

Sinon, tu cherches (half bridge mosfet driver), et tu fais tes courses... (regarde aussi les notes d'applis, on y trouve des choses intéressantes)

BONJOUR,

Les diodes de roues libres sont là pour absorber les pics d'énergies dans cette utilisations, en aucun cas elles vont se prendre en continu autant de puissance.

Merci

[Antoane]

Les 6k2 sont là pour décharger le transistor de mon opto (sinon il reste toujours enclenché), comme il n'y a pas de courant dans les gates des Mos.
Je veux attaquer avec un signal PWM de 5Khz, est ce trop grand ?

Il n'y a pas de courant des la gate d'un mosfet en statique. En revanche, dans la mesure où on peut modéliser l'entrée d'un mos par un condensateur entre gate et source, un courant va s'établir à chaque commutation, pour charger/décharger ce condensateur. Le MOSFET sera saturé lorsque sera chargé la capa et bloqué lorsqu'elle sera déchargée. C'est lorsqu'elle est "à moitié" chargée que le MOSFET est "à moitié" saturé, donc qu'il se comporte comme une résistance entre drain et source, et donc qu'il dissipe de la puissance. Au final, pour minimiser les pertes, il faut faire commuter le MOS le plus vite possible, et sa passe par un driver de mos correct (intégré, à transistor ou avec une simple résistance - comme tu l'as fait).
Donc, au final, les 6k2 servent à décharger cette capacité parasite.

La fréquence du PWM dépend du moteur utilisé (de l'inductance de son bobinage) et de l'ondulation max acceptable pour le courant. 5kHz parait a priori raisonable, plutôt trop faible que trop grand.

Les diodes de roues libres sont là pour absorber les pics d'énergies dans cette utilisations, en aucun cas elles vont se prendre en continu autant de puissance.

Tu veux sans doute parler de courant, et non de puissance.

Ceci dit : les diodes verront la totalité du courant traversant le moteur leur passer dedans pendant tout le temps off du cycle PWM. Donc oui, il faut qu'elles soient capables de tenir 15A en continu, 40A en pointe. Plus une marge de sécurité : 20A en continu, 60A en pointe.
Impossible de mettre des diodes en parallèle : elles ne sont pas identiques, donc l'une d'entre elle aura une tension de seuil plus faible, donc elle se mangera plus de courant. Donc elle chauffera plus. Donc sa tension de seuil diminuera, donc elle se mangera.... Donc elle va cramer (c'est l'emballement thermique). Et ainsi de suite, jusqu'à détruire l'ensemble du pont en H.
Par ailleurs, même pour de faibles courants, une 1n4007 ne conviendrait pas : il faut une diode rapide.
Une diode Schottky serait en effet sans doute l'idéal, voir par exemple une MBR40100.

Les 500K sont là pour faire différence de potentiel par rapport au point milieu, le souci serai la 6k2 qui donne une référence à la masse ?

- R6 et R2 sont en parallèle, on en a déjà parlé.
- Lorsque le transo de sortie de TC1 est bloqué, à quel potentiel est portée la gate de T1 ? A quel potentiel souhaiterais-tu qu'elle soit ?

Vu que la branche ne conduira jamais en même temps, quand une conduis, l'autre sera en Très haute impédance (dépendant du transistor de l'opto)

Je ne vois pas ce que tu veux dire : R2 et R6 sont en dérivation, et pis c'est tout.

je l'ai [R5] prise pour faire passer le PWM à travers l'opto-coupleur.

R1 fait aussi bien le boulot, même si elle est trop grande.

Le LM5110 est un driver de MOSFET, ce n'est pas un pont en H dédié au pilotage de moteur.

[inviteb61e4847]

Hello,

Le montage avec les 500K fonctionnais avec des VNP20N07. Or, c'est des Omnifet qui conduisent avec un seuil de 2 V, c'est pour celà qu'elles étaient là.

Je commande désormais les gates du haut avec du 24V et celles du bas aussi. J'ai mesuré une tension Vds de 2V, sous max 10 Ampères, celà me fait une dissipation de 20 W, c'est négligeable vu la bestioles ! ou pas ?

- Lorsque le transo de sortie de TC1 est bloqué, à quel potentiel est portée la gate de T1 ? A quel potentiel souhaiterais-tu qu'elle soit ?

Lorsque le transistor est bloqué, on a une tension Vgs de 0V, donc bloqué. C'est ce que je veux.

Les diodes ne prennent que l'énergie est non le courant en continu, Le pic de tension mesuré dure 25us, c'est comme les para-tonnerre qui font 2-3 cm2 pour se ramasser une monstre énergie qui dure aussi quelques micro-secondes!

Merci !

[Antoane]

Le montage avec les 500K fonctionnais avec des VNP20N07. Or, c'est des Omnifet qui conduisent avec un seuil de 2 V

Non : inpout Threshold voltage : min = 0.8V, max = 3V.
Ce qui signifie que la conduction commence (on est loin d'une saturation) entre 0.8V et 3V.
L'état saturé est spécifié à 5V (ou 10V) : Rdson=70mohm (50mohm@Vgs=10V).
http://www.st.com/internet/com/TECHN...CD00000218.pdf

Le montage avec les 500K fonctionnais...

De même, le montage fonctionnait avec une résistance de 4,56ohm aux bornes de l'alimentation. Donc il faut la laisser
Un composant inutile n'empêche pas forcément le montage de fonctionner, mais il est possible de l'économiser (donc augmentation de la fiabilité), et parfois de gagner en capacités du système.

J'ai mesuré une tension Vds de 2V, sous max 10 Ampères, celà me fait une dissipation de 20 W, c'est négligeable vu la bestioles ! ou pas ?

C'est négligeable pour la bestiole, qui peut tenir 500W à 20°C.
Mais pas pour ton montage : 20*10/24*10=83% de rendement... En statique, sous 24V, c'est assez pitoyable.
2V sous 10A, ça fait une Rdson de 200mohm. Ton transo est spécifié pour 45mohm, soit 4fois moins... il y a une erreur, revois ton montage (mos mal saturés) et tes mesures (au cas où).

Lorsque le transistor est bloqué, on a une tension Vgs de 0V.

Nope, revois ton calcul, n'hésites pas à faire des dessins.
Place-toi dans le cas ou T3 est bloqué.

Les diodes ne prennent que l'énergie est non le courant en continu, Le pic de tension mesuré dure 25us.

Choisi deux transistors, un high-side et un low-side (i.e. : fixe un sens de rotation pour le moteur).
Flèche alors le courant lorsque le PWM est "on" et lorsqu'il est "off". Conclusion ?
Si tu n'as pas changé d'avis, poste ton schéma sur le forum.

Je commande désormais les gates du haut avec du 24V et celles du bas aussi

C'est trop pour les transos du bas, et pas assez pour que ceux du haut soient saturés.

[inviteb61e4847]

C'est trop pour les transos du bas, et pas assez pour que ceux du haut soient saturés.

Je suis coincé dans un rendement minable, que puis-je faire afin d'augmenter la tension de commande de ceux du haut ? je vais pas m'amuser à faire une alim à découpage pour celà ...! Une solutions ?

Choisi deux transistors, un high-side et un low-side (i.e. : fixe un sens de rotation pour le moteur).
Flèche alors le courant lorsque le PWM est "on" et lorsqu'il est "off". Conclusion ?
Si tu n'as pas changé d'avis, poste ton schéma sur le forum.

Ok, tu m'as convaincus !

[Antoane]

Bah si : une alimentation à découpage. A inductance ou pompe de charge, vue le courant nécessaire.
C'est faisable "à la main", ou bien en utilisant un driver de MOSFET High-side et low-side, qui intègre le tout, fournit des signaux sufisament péchus pour bien faire commuter le MOS et sépare bien logique de commande et puissance.

Autre solution : le P-MOSFET.

[polo974]

BONJOUR,

Les diodes de roues libres sont là pour absorber les pics d'énergies dans cette utilisations, en aucun cas elles vont se prendre en continu autant de puissance.

Merci

Les diodes de roue libres doivent supporter le courant max, car quand tu coupes le transistor, le courant dans la self veut continuer à passer, et la tension montera jusqu'à ce qu'il trouve un chemin.
Si le chemin est trop étroit, ça va (finir par) fumer pour cause de sur-intensité dans la diode (enfin si le chemin s'ouvre assez vite, sinon, ça va fumer pour cause de sur-tension)...

Mais, si tu veux, tu peux aussi mettre des 1N4148...

[inviteb61e4847]

Mais, si tu veux, tu peux aussi mettre des 1N4148...

C'est dans 13h et quelques minutes le nouvel an, j'ai pas envie d'un feu d'artifice avant l'heure

La commande des pont en H avec mes jolies bêtes fonctionnent, je commande mes mos du bas avec du 12V et ceux du haut avec du 36 V !

Merci à tous !