pompe de charge et isolation "galvanique"

[invited6ed26d3]

Bonjour

j'ai réalisé cette pompe de charge destinée à alimenter des ampli-op servant à mesurer des courants ou tensions de manière isolée, en m'inspirant des schémas de Tropique.
Les inverseurs sont alimentés en 9V.
Les tensions positive (+6V) et négative (-6V) obtenues grâce à la pompe semblent propres.

Par contre je bloque dans mon analyse car je ne comprends pas d'où vient le "bruit" sur les entrées + et - de l'AOP (N014 et N015).

Quelqu'un saurait me dire d'ou vient le problème quoi faire pour le résoudre ?

Merci.
-----

[Tropique]

Bonjour, et bienvenue sur Futura,

Tu as détourné de son usage initial un circuit destiné à créer des tensions flottantes en DC; ce n'est pas véritablement une isolation galvanique.

Pour que cela fonctionne, il faut que la tension de mode commun entre les deux parties varie raisonnablement lentement, et soit bien couplée en AC.

Même si cette dernière condition n'est pas correctement remplie cela va fonctionner, parce que les sorties qui attaquent le doubleur sont en antiphase, et se compensent presque parfaitement, mais le synchronisme n'est pas absolu, à cause des délais de propagation dans la deuxième couche d'inverseurs.
Il y a donc à chaque transition quelques dizaines de ns de décalage, ce qui fait apparaitre les pics que tu observes.

Il est possible de mieux égaliser les reards, en faisant l'inversion par un seul opérateur séparé, et en insérant un RC dans la voie directe; cela laissera cependant inévitablement quelques résidus d'ordre supérieur.

Pour éliminer le problème, il faudrait découpler les masses AC et DC, et donner un chemin direct en AC.

Un moyen de le faire serait par exemple d'insérer une impédance, une self de 100µH ou une résistance de 47 ohm à la rigueur entre le point commun de C6/C7 et le point commun de D6/D7.
Le point commun de C6/C7 (et des schottky) serait alors relié à la masse de l'oscillateur via un condensateur, de 100nF, 220nF, voire plus si l'application le permet.
En pratique, il sera également souhaitable que C2 et C5 soient appariés, pour éviter de solliciter le bouclage de masses

[invited6ed26d3]

Merci bien pour cette superbe analyse !

Effectivement les pics font environ 80ns, ce qui doit bien correspondre au tps de propagation de ces lentes bascules CMOS.
Ceci-dit, je vois bien du coup pourquoi je retrouve cet artéfact entre 'v+' ou 'v-' ou 'vgnd' et la masse du circuit mais je ne vois pas pourquoi je le retrouve sur les entrées de l'AOP qui n'est pas du tout référencé par rapport à la masse générale (neud 0) et sur une tension différentielle qui plus est.

De plus après avoir inséré la self à l'endroit indiqué je n'arrive plus à lancer la simulation.
Il n'arrive plus a trouver le point de repos.
Jusque là j'arrivais à lancer la simu en sortant (ESC) du "Damped Pseudo-Transient Analysis" mais maintenant ce n'est plus possible.

J'ai du mal avec SPICE ... je continue en bidouillant les paramètres du moteur de simulation ..

[Tropique]

Le plus simple est que tu postes le fichier source, en mettant un .txt derrière le .asc pour que le forum l'accepte, ça me permettra de voir exactement ce qu'il se passe.

Les selfs pures et idéales causent assez souvent des problèmes de convergence, mais normalement on doit pouvoir les surmonter, je verrai également.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited6ed26d3]

Le voila, j'ai mis aussi le modèle de l'AOP.
Encore merci pour l'aide !

[invited6ed26d3]

J'ai avancé un peu sur le sujet ..

- Changé d'AOP et les simulations ressortent mieux.

Config SPICE :
Solver : Alternate
Matrix Compiler : off
* Noopiter
* Skip gmin stepping

transient :
* uic (skip initial operating point solution)


- Ensuite, le fait de référencer la masse virtuelle à la tension de batterie avec la capa C5 m'a résolu les problèmes de "pics de commutation".
J'ai essayé d'utiliser un AOP en suiveur pour rendre la masse virtuelle plus solide mais je retrouvais les problèmes de pics de commutation.

- Je ne sais pas si les valeurs des composants sont adaptées mais les mesures de courant semblent assez bien marcher.

- Par contre c'est pas facile d'avoir assez de courant pour alimenter tous les AOP et j'aurais aimé pouvoir aussi alimenter un uProcesseur et un afficheur LCD ...
Je mets des push-pull en sortie des portes logiques ?
Si oui plutôt bipolaire ou MOSFET ?

Merci et à bientôt.

[Tropique]

J'ai avancé un peu sur le sujet ..

Bravo, tu t'es débrouillé comme un chef. Par contre je ne suis pas certain que ta démarche soit très raisonnable: le concept a été développé pour des modules consommant typiquement moins de 1mA; l'étendre à 10mA ne pose pas de problème insurmontable, mais le pousser à plusieurs dizaines de milli, c'est vraiment tirer sur la corde...
Il existe des modules convertisseurs isolés de toutes puissances, sortie +/-15V et toutes les tensions usuelles en entrée. Ce serait peut-être plus simple. La pompe de charge est bien tant qu'on n'est pas confronté aux limites, mais si ça cause plus de soucis que ça n'apporte d'avantages, il faut peut-être envisager autre chose.


Quoiqu'il en soit, si tu veux persévérer dans cette voie, des buffers sont envisageables en lieu et place des inverseurs.
Le plus simple est de mettre des BJT en collecteur commun; exemple en voie inférieure sur le schéma. C'est simple, sans problème, mais ça fait perdre un total de près de 2V crête en sortie.
Des MOS ne peuvent pas être drivés de manière simple et efficace; il vaut alors mieux directement employer un driver MOS à fort courant comme étage de sortie, celui-ci par exemple: http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/21998b.pdf
Il y a de nombreux autres candidats possibles.
Il est possible de faire du rail-to-rail assez simplement avec des bipolaires: voir exemple dans la voie supérieure. L'astuce consiste à employer des diodes lentes en B-E pour générer les dead-times. Ici, ce sont des BA595, mais ce peuvent être des diodes lentes quelconques. Dans le temps, il était facile de trouver des diodes "signal" d'usage général genre 1N646, OA200 ou BYX10, maintenant pratiquement toutes les petites diodes style 1N4148 ou BAW62 sont dopées, ce qui les rend inutilisables ici. Des 1N400x conviennent, mais ont un courant inutilement élevé.

Le screenshot montre les deux tensions de sortie: on voit qu'on arrive bien en rail-to-rail avec cette option; mais avec la conso des TLO72, les tensions arrivent péniblement à 9V. Avec les deux voies en rail-to-rail, ce serait un peu mieux, mais il faudrait essayer d'employer des AOPs µpower.MesHighSide.png
mesures_courant1.asc.txt

[invited6ed26d3]

super !

Merci pour les pistes .. je vais essayer de comprendre le fonctionnement du rail-to-rail avec les émetteurs communs et les diodes.
J'ai essayé avec des 1n4148 et j'ai obtenu du rail to rail aussi (cf image) .. allez savoir ...

Effectivement les TL072 consomment beaucoup trop : 35mA sur v+ et pareil sur v- ce qui fait 70mA au total (cf image) !!!
C'est étonant car ils sont donnés à 2.5mA MAX dans la datasheet .. allez savoir ... d'ailleurs qu'est-ce que cela veut dire ; 2.5mA au total, en additionnant les consos sur v+ et v-, ou bien 2.5mA sur v+ et 2.5mA sur v- ?



Je vais investiguer du côté des uPower car ensuite un PIC et un LCD 2x16 ça tourne autour de 6mA au pire !
Sinon je jetterai aussi un œil à votre post sur les petites alim secteur car dans un premier temps je voulais faire une sorte de flyback rudimentaire .. mais qui dit alim à découpage, dit calculs des self compliqués et matériaux magnétiques pas faciles à avoir sous la main.

À suivre ...

[Tropique]

super !

Merci pour les pistes .. je vais essayer de comprendre le fonctionnement du rail-to-rail avec les émetteurs communs et les diodes.
J'ai essayé avec des 1n4148 et j'ai obtenu du rail to rail aussi (cf image) .. allez savoir ...

Oui, ça je n'en doute pas, mais l'ennui c'est qu'il y a une cross-conduction sévère, avec pour conséquence des pointes de courant de centaines mA et une dissipation d'enfer

Effectivement les TL072 consomment beaucoup trop : 35mA sur v+ et pareil sur v- ce qui fait 70mA au total (cf image) !!!
C'est étonant car ils sont donnés à 2.5mA MAX dans la datasheet .. allez savoir ... d'ailleurs qu'est-ce que cela veut dire ; 2.5mA au total, en additionnant les consos sur v+ et v-, ou bien 2.5mA sur v+ et 2.5mA sur v- ?

En principe c'est par amplificateur, en + et en - (puisqu'il n'y a pas de masse), mais le modèle est peut-être pessimiste.
Emploie des éléments Linear, tu auras une exactitude rigoureuse

Je vais investiguer du côté des uPower car ensuite un PIC et un LCD 2x16 ça tourne autour de 6mA au pire !

Il y a pas mal de choix, chez Linear et ailleurs. Le LT1077 est une possibilité.

Sinon je jetterai aussi un œil à votre post sur les petites alim secteur car dans un premier temps je voulais faire une sorte de flyback rudimentaire .. mais qui dit alim à découpage, dit calculs des self compliqués et matériaux magnétiques pas faciles à avoir sous la main.

Cela n'a rien d'impossible, mais c'est un investissement sérieux en temps et en énergie mentale. Il vaut souvent mieux acheter du tout fait, mais c'est à toi de voir.

[invited6ed26d3]

Petite remarque : au vu de votre simulation, je me rends compte qu'il n'y pas besoin d'inverser la phase entre les deux voies de pompage pour que cela marche ..

[invited6ed26d3]

mais l'ennui c'est qu'il y a une cross-conduction sévère, avec pour conséquence des pointes de courant de centaines mA et une dissipation d'enfer

Effectivement j'obtiens des pics de 150mA avec les BA595 et 480mA avec les 1n4148 ..

[Tropique]

Petite remarque : au vu de votre simulation, je me rends compte qu'il n'y pas besoin d'inverser la phase entre les deux voies de pompage pour que cela marche ..

... mais tous les courants d'égalisation repassent par la connection de masse, ce qui n'est pas l'idéal pour la propreté électrique du montage