Augmenteur de tension DC/DC. Convertisseur BUCK ou pas ?

[hary]

Bonjour.

Je dois éclaircir quelques histoires.

Le but recherché étant de trouver une solution viable pour transformer du DC 12 V en DC 110 à 220 V.
C'est à dire un convertisseur courant continu/ courant continu tension ajustable.

Tout d'abord au niveau terminologie.
Je pensais qu'un tel système s’appelait un convertisseur BUCK. Or une visite sur Wiki fait apparaitre un tas de convertisseur et le BUCK est plutôt un abaisseur de tension.
Il semble que le plus proche de celui qui m'intéresse serait plutôt le "CONVERTISSEUR FLYBACK"
Si quelqu'un peut apporter des précisions....

Pour mon utilisation, je me suis dirigé vers ce petit convertisseur DC12V /AC220V bon marché.
http://cgi.ebay.fr/Car-12V-DC-to-220...item1c1fd5ea75

Un truc tout fait qui doit produire une mauvaise sinusoïde, mais comme je veux du courant continu en sortie, je me suis dit que ça ferait mon affaire.

J'ai donc décidé d'ouvrir ce petit truc et d'en extraire le courant continu avant qu'il ne soit "haché" par les 4 MOSFET produisant la très pseudo sinusoide AC 220V 50Hz qui m'est inutile.

J'obtiens à vide du 280V (mesuré sur les bornes du condensateur de lissage).
Je pensais donc hacher ce courant continu par un MOSFET (l'un des 4 supprimé précédemment) lui même commandé par un signal PWM issu de mon petit ARDUINO.

Cependant, à force de creuser le fonctionnement de ces convertisseurs, il semble que la tension secondaire doit être régulée en fonction de la charge du convertisseur. Ceci se ferait par la PWM ou MLI du hacheur du primaire (DC12V).

Si c'est le cas, je me dis qu'au lieu de faire varier ma tension par PWM après le secondaire, il serait plus rationnel de faire varier la tension du secondaire en agissant directement sur le hacheur du primaire.

Mon petit convertisseur est contrôlé par 2 TL494 qui, je pense, commandent le hacheur du primaire et les MOSFET du AC220V 50Hz.

Mais après, je cale. si ma réflexion est bonne, comment mettre en œuvre cette régulation.

PS : Je suis assez débutant en électronique.
-----

[gcortex]

http://search.datasheetcatalog.net/key/LM2577

[hary]

Réponse rapide, certes, mais je ne sais pas comment l'exploiter !
Une petite info ou conseil en plus peut être ?

[gcortex]

Une petite info ou conseil en plus peut être ?

pas pour l'instant.

tu veux combien de courant en 110...220V ?

si c'est pas indiscret, dans quel but ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[hary]

Normalement, c'est pour alimenter une petite pompe type Shurflo pour camping car.
La pompe fait environ 100W en 220V donc moins de 0.5A

Ensuite, je veux faire varier la tension pour adapter la puissance à ma production photovoltaique.
- Beaucoup de soleil => pompe tourne vite (220V)
- Soleil moyen => pompe tourne à mi vitesse (110V)
- Pas assez de soleil => pompe à l'arrêt


Je précise que le moteur de la pompe est bien un moteur à courant continu à l'origine alimenté au travers d'un système redresseur (pont + bobine et condensateurs de lissage).
J'ai d'ailleurs posté à ce sujet :
http://forums.futura-sciences.com/el...moteur-cc.html

Je passe en 220V car entre la batterie/panneau photovoltaique et la pompe, j'ai 70 mètres.

[gcortex]

c'est pas gagné !

[bobflux]

> Tout ça étant alimenté au solaire, je recherche donc un principe d'efficacité maximum ou du moins le plus rationnel possible !

Alors utilise une pompe 12V puisque tu as une tension de 12V.

[hary]

gcortex : Merci pour l'attention et la réponse, mais toujours aussi laminaire !


bobfuck : En 12V ça me fais 8A, et avec 70m de câble, à moins de tirer du 25mm2 qui va me couter un bras et que je risque de me faire piquer à la première absence, il y a une chute de tension très significative !

Les pertes de conversion 12V/220V sont certes quasi équivalentes aux pertes qu'il y aurait dans le câble en 12V, mais sans le cout du câble.
Il y a par contre la complexité en plus, mais avec l'électronique moderne et tout ces petits convertisseurs que l'on trouve partout, je pensais le jouer assez aisément.

Mon système est il trop "tordu" ?

[gcortex]

effectivement, faut passer en 220V AC ou DC

[bobflux]

> et avec 70m de câble

OK : dans ce cas éviter le 12V est logique !

Envoie des photos du convertisseur qu'on puisse décoder ses entrailles, et aussi des photos de la pompe et des circuits qu'il y a avant le moteur.

[hary]

Voici pour la partie pompe :

BILD3376.jpgBILD3378.jpgBILD3379.jpgBILD3382.jpgBILD3383.jpg

Je fais suivre le schéma du redresseur

[hary]

Voici pour le schéma du redresseur du moteur :

[hary]

Voici pour le convertisseur:

A noter qu'il ne reste qu'un seul MOSFET dessus car j'en ai extrait les 3 autres qui ne me servait pas (fabrication de la sinusoide220V).
J'ai dévié l'utilisation de ce dernier pour aller chercher le 280V continu à la sortie du redresseur après le secondaire.



BILD3410.jpgBILD3405.jpgBILD3408.jpgBILD3410.jpg

[bobflux]

Dans le moteur tu as de l'antiparasitage et du redressement, les 2 bidules non identifiés doivent être des contacts et fusibles thermiques.

Si tu alimentes ta pompe en 280V DC elle va sûrement être un peu survoltée, donc tu devrais peut-être changer une résistance dans la contre-réaction de ton onduleur pour modifier la tension de sortie (regarde les datasheets des 2 chips).

Ensuite il faut regarder la doc de la pompe : il est possible que si tu l'alimentes avec une tension plus faible, elle ne pompe plus grand chose, ça dépend du type de pompe. Dans ce cas la solution est encore plus simple : fais la tourner à 100% avec un PWM très lent, genre une période toutes les 5 minutes... il te reste plus qu'à trouver un enable sur ton onduleur.

[hary]

bobfuck, merci de tes réponses, mais tu es trop succinct pour moi.

Je n'ai pas les connaissances nécessaires pour te comprendre "résistance dans la contre-réaction de ton onduleur" et "il te reste plus qu'à trouver un enable sur ton onduleur"

Concernant la pompe :

C'est une pompe volumétrique et le débit est donc proportionnel à la vitesse de rotation (débit fonction de la vitesse de rotation et donc de la tension puisque c'est un moteur CC)

Tu parles de 2 bidules non identifiés :
Il n'y a que le rectangle CD78F dont je ne sache ce que c'est. A priori, c'est la protection thermique.
Tout le reste, c'est en effet du filtrage par condensateur et bobine et 1 redresseur.
Il y a ces 2 diodes en série aux bornes du redresseur que je ne m'explique pas. Sans doute des diodes de roues libres en serie pour tenir la tension de 300V. A confirmer !

Quand à alimenter la pompe en 280V, c'est sur, elle sera survoltée, et ça ne me plait pas du tout.
D'autant qu'avec cette solution, tu me proposes de faire tourner la pompe par intermittence (5 min à l'arrêt, 5 min en marche).
Ce qui m'oblige à avoir et solliciter une batterie tampon.
Je rappelle que le but recherché est d'alimenter cette pompe au fil du soleil par panneau photovoltaïque et donc éviter d'avoir recours à une batterie tampon !

Le but étant d'adapter la puissance fournie à la pompe en fonction de la puissance délivrée par les panneaux.

Si il y a possibilité de faire varier la tension délivrée par le convertisseur à la sortie du secondaire en agissant sur le PWM haché du primaire, ce serait idéal.

Ça m'éviterait d'avoir à hacher (PWM) le redressé 280V de la sortie du secondaire. Suis-je assez clair ?

[hary]

Ci-joint une ébauche de schéma du convertisseur que j'ai pu reproduire.

Cela concerne surtout une partie du primaire avec je pense la partie commande à partir de l'un des TL494.

Attention à la représentation des transistors ! Je ne sais pas si ce sont des NPN ou PNP !

Peut-être que ça éclairera certain !



Ensuite, je ne suis pas assez calé pour exploiter le datasheet du TL494 pour aller plus loin.

[bobflux]

Je rappelle que le but recherché est d'alimenter cette pompe au fil du soleil par panneau photovoltaïque et donc éviter d'avoir recours à une batterie tampon !

OK : Puisque c'est une pompe volumétrique, c'est bon.
En passant, le rendement d'un moteur de ce style est meilleur à une certaine vitesse de rotation (et le meilleur rendement est probablement calibré pour du 230VAC).

> Il y a ces 2 diodes en série aux bornes du redresseur que je ne m'explique pas.
> Sans doute des diodes de roues libres en serie pour tenir la tension de 300V. A confirmer !

Probable... mais quand même bizarre (des diodes 300V ne sont pas chères !)

> Ça m'éviterait d'avoir à hacher (PWM) le redressé 280V de la sortie du secondaire. Suis-je assez clair ?

Tout à fait, c'est d'ailleurs largement le plus simple.

Bon.

Tu disais avoir viré tous les transistors sauf 1, or dans ton schéma il y en a deux. Je présume qu'il y en a deux : tu as donc un convertisseur de type push-pull en demi pont, et les 2 transistors sont des NMOS. C'est un convertisseur ultra classique.

Ton convertisseur est contrôlé par un TL494 qui est un chip (aussi ultra classique) conçu pour ce genre d'application.

Plus le PWM qui commande les MOS est intense, plus le transfo envoie de la puissance dans la sortie, et donc plus la tension de sortie augmente. La contre-réaction, c'est simple : si la tension en sortie est plus haute que la consigne, on baisse le PWM ; si elle est plus basse on augmente le PWM.

exemple de schéma (probablement fort similaire à ton bidule)
http://www.seekic.com/circuit_diagra...t_diagram.html
ou google "TL494 inverter"

La contre-réaction passe par le diviseur R1-R2. Mesure la tension entre la point commun des 2 résistances (genre la broche 1) et la masse en fonctionnement normal, tu devrais trouver 5V (ie, le TL494 se démerde pour que la tension de sortie, après passage dans ce diviseur, présente 5V sur la broche 1).
Donc 5V = Vsortie*R2/(R1+R2)
Ajuste la valeur de R2 pour avoir 220VDC en sortie (il faudra augmenter la résistance), on verra pour la suite.

[hary]

Ok ça commence à s'éclaircir pour moi.

Donc, nous sommes bien d'accord. Il est plus judicieux d'ajuster la tension de sortie en agissant sur le PWM du primaire plutôt que de faire du PWM sur le secondaire déjà régulé par le TL494 ?

Quand je dit que j'ai viré des FET, ce sont ceux du secondaire qui servaient à produire la sinusoïde pour faire le AC220V. J'avais déjà commencé à modifié le zinzin dans l'objectif d'ajuster la tension nécessaire depuis le DC280V du secondaire en ne gardant qu'un seul des FET rebranché à mon idée.

Sinon, il y a toujours les 2 FET du primaire.
Tu parles d'un convertisseur de type push-pull en demi pont. Ca me parle puisqu'il semble y avoir 3 bobinages dans le transfo. Le secondaire et 2 primaire avec un point commun (le +12V).

Je m'en vais étudier l'histoire du pont diviseur qui me donne cette consigne et à partir de là, je pense que j'y verrai beaucoup plus clair.
Je pourrai faire varier ma tension de sortie en modifiant cette consigne par un signal issu de mon petit ARDUINO qui gèrera l'affaire.

Quand au rendement du moteur, tu fais bien d'en parler, je dois vérifier de quelle façon varie le rendement en fonction de son régime de fonctionnement.
Sinon, je pense qu'il est judicieux de supprimer le pont de GRAETZ inclus sur le CI du moteur et de garder le reste afin de lisser la demande de courant et d'éviter le surtension généré par l'inducteur.
Ou est il mieux de tout supprimer (redresseur bobines et condensateurs de lissage) si j'arrive à mes fins avec le convertisseur ?

[bobflux]

> Il est plus judicieux d'ajuster la tension de sortie en agissant sur le PWM du primaire

oui (plus exactement en agissant soit sur la contre-réaction du TL494 soit sur la tension de consigne)

> Sinon, il y a toujours les 2 FET du primaire.

OK

> Sinon, je pense qu'il est judicieux de supprimer le pont de GRAETZ inclus sur le CI du moteur

Ça ne devrait pas gêner de le garder ...

[hary]

OK, pour le pont de GAETZ du moteur, il est vrai que même s'il entraine une chute de tension de 1.2V, sous 0.5A, celà entraine de faible perte. C'est mon habitude de fonctionner en basse tension 12V que de chasser les chutes de tension de ce type !

Pour trouver ou intervenir sur le PCB de l'inverter, je suis un peu perdu dans les circuits.

Et comme il y a 2 TL494, tout ça se mélange un peu.

Je pensais tracer un beau schéma en utilisant un logiciel adapté. Un truc ou je pose les composants et ensuite je relie les pin par des clics de souris et qui trace des belles pistes tout seul !

C'est ce qu'on appelle un logiciel de routage ? Du style FreePCB ou KiCAD ?

Ça nous aiderais je pense et ce serait plus instructif.

Un conseil sur le sujet ?

[bobflux]

Le plus simple c'est encore le papier et le crayon !

Prends une bonne photo des 2 faces du mini PCB et superpose les dans un soft de dessin (en transparence) en mettant celle du dessous en miroir

[hary]

Bon, j'ai refait un schéma de la partie commande.

Est ce plus compréhensible ? Il en manque de morceau mais c'est assez difficile pour le reste et je ne suis pas certain que ce soit utile. La partie manquante étant la partie génération de la sinusoide avec les 4 FET du secondaire à partir du 2éme TL494, je pense.

Normalement, on devrait trouver l'application de la consigne autour des pin 1 et 2 ou 15 et
16. Mais je ne vois pas réellement. Je ne trouve pas de retour de tension du secondaire vers le TL494 qui s'occupe du hachage au niveau du primaire.

[hary]

Je dois apporter quelques compléments d'informations sur le dernier schéma fourni.

La pin 8 est aussi connectée à Vcc+12V et aux pin11 et 12.

Ensuite j'ai trouvé ça avec un Internal Block Diagram:

http://www.datasheetcatalog.org/data...hild/TL494.pdf

Sur mon schéma, on remarque que :

La pin 13 (OUTPUT CONTROL) est connectée à la pin 14 (Vréf : +5V) : Je pense que c'est pour mettre en route le hachage. La fonction ENABLE sans doute dont tu parlais BOBFUCK !

Ensuite, le Vcc 12V est connecté vers l'un des comparateur au travers d'un pont diviseur 10k /5.1k (pin 1).
La pn 2 est connectée au 2eme comparateur (pin16).
Je ne comprends pas trop le principe mais je suppose avec ce pont diviseur 1/2 que l'on surveille la tension batterie par rapport au 5V de Vréf.
Je vois assez bien une protection anti- décharge profonde de la batterie par ce principe, même si je ne le comprends pas dans le détails.

En tout cas, ceci implique que les comparateurs sont mobilisés pour autre chose que la boucle de contre réaction de la régulation de la tension du secondaire !!!

Les pin 8 et 11 sont connectées au Vcc +12V, prêt à attaquer les transistors de commande T1 et T3, puis les NMOS de hachage primaire au travers des pin 9 et 10, tout ce qu'il y a de plus normal.

Les pin 5 et 6 (oscillator) sont connectées à une résistance et une capa, la aussi, ça semble ok.

Par contre, je ne m'explique pas la pin 4 "DEAD TIME CONTROL". Sur mon schéma, elle est reliée à la masse, mais je ne sais pas à quoi cela sert.

La PIN 3, qui d'après mon schéma est en l'air, devrait cependant, d'après le BLOCK DIAGRAM être en relation avec la masse et la PIN 7.
Il y a ce petit cercle indiquant 0.7MA ! Est un fusible interne de 0.7mA ? 0.7mA, c'est rien du tout ! J'espère que je ne l'ai pas grillé en faisant mes mesures au multimètre (position contrôle de diode avec bip sonore).

Que pensez vous de mon analyse ?

[hary]

Oups, nouvelle précision :

Les PIN 2 et 16 sont reliées à Vréf PIN 14.

Comme ça, les comparateurs ont bien leur référence 5v maintenant !

[hary]

En fait, après moult recherche et réflexion, je dois apporter les précisions suivantes.

La pin13 "OUTPUT CONTROL" est en fait pour configurer le mode de fonctionnement du TL494 : Porté à la masse, les 2 transistors fonctionnent en phase, alors que porté à Vréf=+5V, les transistors fonctionnent pour un système Push-Pull (comme c'est mon cas avec un transfo dont le primaire a un point milieu).

Concernant la pin4 "DEAD TIME CONTROL", c'est en fait pour contrôler le temps de non conduction des transistors. Au minimum 50% du temps d'après ce que j'ai lu quelque part pour éviter une histoire de saturation au niveau du transfo.
En fait, d'après la datasheet, les transistors sont conducteurs un maximum de 45% du temps. C'est sans doute obtenu par ce petit générateur de tension 1.2V interne au TL494 entre pin4 et entrée d'AOP.
Si porté à la masse comme dans mon cas, le TL494 délivre le PWM max, c'est à dire 45% comme nous venons de le voir.

La pin3 "FEEDBACK" est un autre contrôle du PWM possible. En l'air, le PWM est maxi pour stopper au dessus de 5V environ.

C'est par là que j'ai choisi de contrôler ma tension de sortie, en agissant sur la pin3 du TL494 !

Après quelques bêtises, je peux maintenant réguler ma tension de sortie de 0 à DC300V. Génial !
Quand aux bêtises des premiers essais, je ne sais exactement ce que j'avais fait, peut être avais-je dépassé ou approché la tension d'alimentation primaire sur la pin13 comme il est indiqué de ... justement ne pas le faire, et j'avais une tension de sortie de 400V !
Du coup, les transistors du secondaires ont claqués les un après les autres ! Heureusement, je n'en avais pas besoin, ce qui m’intéresse c'est uniquement le continu du secondaire. J'ai donc tout supprimé ce qui se trouvait après le redresseur (partie onduleur) pour récupérer mon tant recherché courant continu 220V ajustable.

A partir de là, je pourrais donc obtenir la tension continu souhaitée en agissant sur la pin13 du TL494 grâce à une sortie analogique de mon ARDUINO !

Vos remarques sont les bienvenues.
Merci à ceux qui m'ont aidé ou simplement "aiguillé" pour y arriver.

[bobflux]

Tu as fait ce qu'il fallait je pense.

Vérifie que le condo de sortie n'a pas trop morflé si tu es allé à 400V...

[hary]

Le condo de sortie est un 400V, et comme j'avais aucune charge en sortie à ce moment, je pense pas avoir dépassé la tension admissible par le condo, même en tension crête.

Par contre, après quelques essais en charge avec une lampe de 60W (alors que le convertisseur est prévu pour 150W Chinois), je trouve que les 2 MOSFETs du primaire chauffent terriblement ! Impossible de toucher les dissipateurs thermique !
Est ce normal ce type de fonctionnement à si haute température ?

[bobflux]

Tu mets tes doigs sur un bidule avec du 300V dedans ? T'as la foi toi..

> Est ce normal ce type de fonctionnement à si haute température ?

Le MOS survit 150°C de température interne, avec un dissipateur pourri le boîtier peut être à 100°C sans poser de problèmes... évidemment je suppose que les frères Tong ont mis des condensateurs "85°C" partout, lol.

Si ça t'ennuie, mets un mini ventilo récupéré sur un vieux PC..., qui s'active en même temps que le convertisseur et s'arrête genre 1 min après

[hary]

Tu me fais marrer bobfuck.

Je mets le doigt sur la partie primaire qui elle fonctionne en 12V. Au secondaire, il ne me reste plus que le pont de GRAETZ et le condo de lissage dont je ne peux lire la température.

Pour le condo du primaire, c'est un 105°C ! Médisant que tu es !

Sinon,il y en avait un ventilo à la con de 3cm de diamètre qui vu son installation devait plus brasser que réellement ventiler !

Bon, sinon, comme moi j'ai de a place, je vais opter pour mettre un radiateur plus grand.

Mais le rendement m'inquiète sérieusement avec l'apparition de telles températures !

Je me demande si ce petit machin chinetoc prévu pour 150W va tenir les 100W que je vais lui demander en continu (surtout que le fusible de protection est un 10A. En 12V, ça fait 120W seulement ! )

[bobflux]

> je vais opter pour mettre un radiateur plus grand.

pas bête, attention les MOS ont leur dos métallique relié à l'une des broches donc isole si tu mets les 2 sur le même

quoique AMHA déplier les 2 plaques en alu devrait suffire avec un ventilo, il y aura plus d'air sur le transfo... attention si les 2 bouts d'alu se touchent ça peut cramer...

> Mais le rendement m'inquiète sérieusement avec l'apparition de telles températures !

Boah vu la tronche des dissipateurs, il suffit que les MOS dissipent 2-3W pour que tu puisses plus les toucher à mains nues... avec un ventilo ça ira, l'important c'est de bien refroidir le transfo aussi.