hacheur buck

[invite0fc7251b]

Bonsoir à tous ,
je serais reconnaissant à chaque personne qui m'aide à résoudre un problème qui je vous ci-après.dans le cadre de mon stage, je suis amené à piloter une LED de puissance par une alimentation à découpage de type buck.A ce stade j'ai dimensionné les différents éléments du hacheur tel que le condensateur ,l'inductance etc....en passant , au test réel au moyen de la carte labdec , le hahceur fonctionnent , une seule fois .au plus claire , en le mettant en marche pour la deuxième fois , il ne fonctionne plus sachant que j'ai prise toute les précautions telque l'utilisation d'un dissipateur pour le mosfet etc ....merci de bien vouloir m'aider à identifier la faille .Vous trouvez en pièce jointe le shéma du hacheur en question.
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[invite936c567e]

Bonsoir

Dans le montage correspondant au schéma, le transistor MOSFET ne peut jamais entrer en saturation. Dissipation maximale garantie.

[invite0fc7251b]

je vous remercie Pascal pour la réponse .Par contre je souhaite que vous me donniez une des indications sur la marche à suivre pour pallier à ce problème.merci d'avance.

[invite0fc7251b]

Pa5scale
pour indication , le signale PWM est généré par un micro-contrôleur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef9ccb542]

Bonsoir,

Pour fermer le mosfet il faut une tension de grille supérieure à la tension de source (c'est un type N). Le transistor Q1 au contraire abaisse la tension de grille en dessous de la tension de source, donc lorsque Q1 est fermé Q3 reste ouvert. Au contraire lorsque Q1 est ouvert R1 ramène la grille un peu au-dessus de la source mais certainement sans atteindre la saturation, donc sa résistance est élevée et il chauffe.
Pour avoir un fonctionnement correct il faudrait plutôt un Mosfet type P, ou alors mettre un driver de Type-N.

Ensuite pourquoi la diode D1 a son anode reliée à la tension de commande au lieu de la masse?

[invite0fc7251b]

@ jlcms .
je vous remercie pour les informations précieuse.Quant à la diode de roue libre , elle est reliée directement à la masse.la question à la quelle je souhaite avoir une confirmation est la suivante , un transistor IGBT est- il capable de remplacer un le mosfet canale N .

[invitef9ccb542]

Un IGBT n'est utile qu'avec des fortes tensions (plus de 200V).
Je pense qu'un P-Mosfet serait plus approprié

[invite0fc7251b]

@jlmc
je viens de simuler le montage en remplaçant le le transistor canal n par un transistor canal P ,mais, ce dernier ne commute pas .

[invite5637435c]

Bonjour,

je t'ai répondu suite à ton message en MP.
J'ai décidé de ne plus répondre aux posts qui me parle de simulateurs, je boycotte tout simplement.
Comme il a été déjà dit plus haut la diode de roue libre n'a pas son anode à la masse, et tu réponds que le schéma n'est pas à jour...
Et la tension d'entrée la puissance de la led, etc c'est moi qui doit la deviner aussi? La fréquence du hacheur également?
Comme je n'ai pas de temps à perdre, reviens poster un schéma à jour et montre moi une maquette concrète.
J'en ai marre de ces gens qui croient que l'électronique se fait et s'apprend avec des simulateurs, on a plus que ça maintenant et résultat ils comprennent que dalle.
Il y a des centaines de bonnes raisons que ton montage ne fonctionne pas, même lorsque ton simulateur te dira le contraire!

C'est quoi cette génération qui n'écoute plus rien et ne veux plus rien apprendre de ses mains ?

[invite5637435c]

Un IGBT n'est utile qu'avec des fortes tensions (plus de 200V).
Je pense qu'un P-Mosfet serait plus approprié

Et bien désolé mais tu penses mal.
Un Mosfet canal N est parfaitement indiqué, si ça ne fonctionne pas ce n'est pas lui le coupable.

[invite5637435c]

Comme on ne connait pas la fréquence de découpage choisit, on peut juste s'étonner d'une résistance de 1K sur la grille du Mos.
On ne choisit pas un Mos au pif non plus, il faut regarder la charge de la grille et la puissance à fournir pour la charger.
Bref il faut choisir des paramètres PUIS choisir un candidat PUIS ouvrir la doc PUIS.... se servir de sa tête, ne pas tout attendre des logiciels.

C'est pas le loto l'électronique, il faut des méthodes.

[invite0fc7251b]

Bonjour monsieur hulk
J'avoue que sur le montage il n'est pas visible la l'annode de la diode de roue libre n'est pas connectée à la masse.depuis 30minutes le montage est en marche sur une plaque labdec .Pour le moment ,j'ai réussie à faire varier la luminosité de la led de puissance en faisant varier le rapport cyclique.le seule problème que j'ai c'est qu'il ya une chute de tension au niveau de la base .

[invite5637435c]

Poste ici tes questions, pas en MP stp.

Comme l'a dit PA5CAL plus tôt le Mos ne peut conduire ainsi, puisqu'il faut appliquer une tension sur la grille de quelques volts supérieure à la tension de la source pour assurer sa mise en conduction.
On a l'équation de maille suivante:

V(SM)+V(GS)+V(DG)=V(in) V(SM) étant la tension Source référencée à la masse.

soit V(GS)=V(in)-V(SM)-V(DG)

Lorsque le NPN est bloqué V(DG)=0 donc V(GS)=V(in)-V(SM)

Pour assurer une tension V(GS) suffisante il faut que V(in)-V(SM)> V(th)

En commutation si le Mos était passant sa tension de Drain serait la même que sa tension de source V(DS)=0 donc nous aurions V(in)=V(SM) donc V(GS)=0 pour respecter la maille donc du coup le mos ne peut conduire... sauf un très bref instant réellement et en mode linéaire donc un échauffement très important.

Pour qu'il puisse être bien passant il faut donc que V(GS)>V(in)+V(th)

Pour cela il faut apporter une tension supplémentaire sur la grille.
Plusieurs méthodes dont les 3 principales:

1/utiliser la fréquence de découpage pour charger des condensateurs configurés en doubleur de tension.
2/utiliser un circuit spécialisé pour commander un Nmos en high-side.
3/utiliser un transformateur driver.

La 1/ est la plus économique et suffit la plupart du temps pour des Nmos à très faible V(th).
La 2/ est la plus intéressante quand on bataille avec le rendement
La 3/ est la plus universelle et a l'avantage d'isoler la commande de la puissance, c'est aussi la moins économique.

On pourrait aussi envisager un optoMos pour 25KHz si la puissance est faible:
http://www.eurocomposant.fr/fr/Nouve...T-et-Thyristor

Il existe de nombreuses autres solutions plus ou moins complexes selon la puissance et les tensions en jeu.
Donc je te conseille une charge capacitive avec un montage classique.

Pour finir le Nmos est plus avantageux que son cousin Pmos car moins cher, plus répandu, moins de pertes, Rds(on) plus faible.
Cela dit pour relativiser ce que je disais à jlcms si la puissance est faible un Pmos aussi peut suffire d'autant si la tension d'entrée est inférieure à 15V.
@+

[invitef9ccb542]

Et bien désolé mais tu penses mal.
Un Mosfet canal N est parfaitement indiqué, si ça ne fonctionne pas ce n'est pas lui le coupable.

Je suis désolé mais je ne suis pas d'accord!
Je ne vois pas comment on pourrait commander un canal N, sans driver permettant de monter au dessus de la tension source avec un écart au moins de quelques V?????


Si

[invite0fc7251b]

merci à tous pour les explications que vous m'avez exposez.
@jlcms le transistor bipolaire n'est -il pas capable de faire office d'un driver.

[invite5637435c]

Je suis désolé mais je ne suis pas d'accord!
Je ne vois pas comment on pourrait commander un canal N, sans driver permettant de monter au dessus de la tension source avec un écart au moins de quelques V?????


Si

La encore que tu sois d'accord ou pas ne change rien au probleme, on ne met pas un Pmos dans un Buck sauf quand on est un neophyte.

[invitef9ccb542]

on ne met pas un Pmos dans un Buck sauf quand on est un neophyte.

Ah bon et pourquoi les "néophytes" de chez TI le font?
J'ai utilisé le bq24703 de chez eux et le circuit buck est à base de P-Mos.

Evidemment le N-Mos est à privilégier, et maintenant tous les controleurs DC/DC pilotent du N-Mos, mais sur un montage simple le P-Mos est une bonne solution.

Dans le cas présenté le passage à un P-Mos rendra le circuit fonctionnel!

[bobflux]

oups double post

[bobflux]

> on ne met pas un Pmos dans un Buck sauf quand on est un neophyte.

C'est un compromis différent du NMOS (sauf si la raison du choix est "je ne sais pas utiliser un NMOS" naturellement...)

ex. LM25085

[invite5637435c]

On voit bien que vous êtes un néophyte justement avec ce genre de réponse.
Une note d'application ne constitue pas une vérité loin de là, tout le monde c'est ça.
Une note d'application met en relief l'application d'un circuit avant tout, ce qu'il y a autour n'est que fonctionnel dans le principe.
D'ailleurs si vous regardez de plus près les solutions utilsées dans la note que vous indiquez vous constaterez des âneries inexploitable dans la vraie vie.
Texas n'a jamais été spécialiste du découpage, ils ont rachetés des entités elles spécialistes telles que Bq, Unitrode etc et vivote dessus sans faire évoluer quoique ce soit, chez Bq ou Unitrode jamais vous n'auriez trouvez de telles âneries (même dans leurs notes d'appli).

Si vous voulez des infos sérieuses vous les trouverez chez Linear ou ST.

[bobflux]

TI a aussi racheté National, qui ne sont pas des débutants en matière de conversion à découpage...

Un exemple de buck utilisant un PMOS :

http://www.digikey.com/product-detai...MTR-ND/1095940

C'est un compromis différent. Évidemment, le PMOS est moins performant qu'un NMOS... mais il y a d'autres avantages, en premier, le prix très faible (du National au prix de la puce des frères Tong, en gros), et la complexité (enfin plutôt l'extrême simplicité du schéma)... et l'extrême simplicité interne du contrôleur, qui entraîne un courant de repos assez faible. C'est un petit DC-DC assez atypique mais qui doit trouver sa niche.

C'est juste une histoire de compromis. Hulk je te trouve un peu catégorique sur ce coup là.

Bon, ceci dit, la question originale étant d'alimenter une LED de forte puissance, apparemment rouge (donc Vf dans les 2V voire moins) en partant d'une tension de 12V, ce chip est totalement hors sujet, et l'utilisation d'un éventuel PMOS aussi.

On pourrait utiliser un driver de LED à découpage tout fait, dont voici un exemple parmi des centaines, ce qui présente l'avantage notable d'être tout fait, y compris la régulation de courant et autres petits détails. Ce genre de chip donne un montage ultra-dépouillé, et puis bon, c'est fait pour, normalement ça marche. Tous les "usual suspects" ont ce genre de chip sur les étagères, c'est pas le choix qui manque.

Si on garde le schéma classique 1 NMOS + schottky y'a pas vraiment d'autre choix. Bien sûr, on peut toujours mettre un converto DC-DC à sortie en tension et le bidouiller pour en faire une source de courant, ou un truc à PMOS, etc, mais c'est se prendre le chou pour pas grand chose.

Dans cette optique, pour augmenter le rendement, on rajoute des LEDs en série, si c'est possible (par exemple 4 LEDs de 100 lm au lieu d'une de 400lm, si c'est le même prix c'est gagnant).

Sinon, avec une LED, la schottky va quand même bouffer du rendement vu que son Vf est non négligeable par rapport à la tension de la diode, donc on peut vouloir mettre deux MOS (convertisseur synchrone).

Les drivers de LED du commerce ont une tension assez élevée, genre 0.2V, sur la résistance de mesure du courant, parce que c'est moins cher à fabriquer et parce qu'en général on les utilise avec plusieurs LEDs en série. Pour la même raison, on ne trouve pas vraiment de drivers de LEDs synchrones.

Donc, on peut viser un autre compromis : pas mal plus de complexité, plus cher, un meilleur rendement à forte puissance, mais pas forcément à faible puissance... par exemple un convertisseur synchrone avec un ampli current sense, ou bien un driver de MOS high/low side et un contrôle du PWM par un uC si on en a un qui traîne dans le coin...

[invite5637435c]

Désolé d'être catégorique mais l'usage d'un Pmos pour un Buck est une fausse bonne idée je le répète.
La première raison est que la tension Vgs est directement appliquée sur le mos par l'entrée Vin, donc c'est une solution dangereuse et rarement encouragée dans les projets recherchant la fiabilité.
Le Vgs "max absolute" des transistors Pmos est de l'ordre de -25V autant dire très faible comparé à une structure à base de Nmos qui ne présente pas cet inconvénient puisque c'est la jonction drain-gate qui est solicitée à l'entrée, il faut donc prévoir une protection dans ce sens pour le Pmos car on a jamais à l'entrée une alim de labo parfaitement filtrée loin de là, et encore moins un simulateur avec lequel on ne risque rien.
De plus le Pmos est plus lent qu'un Nmos et la tendance des convertisseurs est à la hausse fréquentielle pas l'inverse à ce que je sache, donc plus de pertes aussi.
Pour résumer rien qu'avec ces deux points (il y en a d'autres), avec un Pmos on est obligé de protéger la jonction source-gate d'office, on est limité en fréquence pour minimiser les pertes, on est limité en tension d'entrée bien plus que pour les Nmos.
Et le Pmos est plus cher à caractéristiques équivalentes.
Si vous mettez un Pmos chez moi sur un buck je vous vire.

[invite5637435c]

Bob tu sais très bien que National fabrique des transistors Pmos, faudrait être con pour pas en faire la promo sur une note d'appli....
En même temps si tu ouvres un DC/DC buck de bonne facture tu ne trouveras pas un Pmos.
@+

[bobflux]

> Bob tu sais très bien que National fabrique des transistors Pmos

Ah ah ah c'est pas faux ça !

[invitef9ccb542]

Et le Pmos est plus cher à caractéristiques équivalentes.

Je suis d'accord.

Si vous mettez un Pmos chez moi sur un buck je vous vire.

Fallait pas l'embaucher!!
Je pense que le débat N-Mos/P-Mos est un peu différent de la question d'origine et que helm devrait prendre un circuit tout fait, voir même un livre sur l'électronique.

Par ailleurs sauf si j'y suis contraint je ne mets Jamais de PMos sur un buck pour les raisons évoquées par HULK28 (c'est bon je suis embauché?).

PS: Ou travaillez-vous?