buck 12V -> 5V

[invitefa96bd8f]

Salut,

pour apprendre un peu le fonctionnement des montages BUCK, je me suis fait un petit essai, en suivant ce document :
page 3 : http://avrj.cours.pagesperso-orange...._decoupage.pdf

Et je me suis simplement fié à l'application numérique donnée page 4.

J'ai pris comme cahiers des charges :
Vin = 12V
Vout = 6V
Imin = 100mA
L = 470µH
ondulation : 10mV

de là j'ai calculé f = 31914Hz

Et un C = 78µF ( J'ai pris 1000 µF en pratique, je pense que l'ondulation n'en sera que réduite)

Voici le montage :


PWM est généré à partir d'un GBF avec un signal 0-15V

En sortie je n'obtiens que 3,83V avec une charge de 22 Ohms

Alors je me dis que le Rdson dois avoir une influence, je change mon IRFZ14 par un IRLB8721, là la tension monte à 4,61.

Pour avoir mes 6V en sortie il faut que je descende à 6200Hz environ.

Et à chaque fois mes transistors chauffent. Donc là je me demande mes MOS sont bien saturés ou non, mis à part, une idée du pourquoi du non fonctionnement ?

merci
-----

[inviteede7e2b6]

hello ,

qu'utilises-tu comme SELF ?

ses specs sont très importantes !

[invitefa96bd8f]

Je savais pas, je pensais que n'importe qu'elle inductance passait !

est ce que ce lien suffis ?

http://www.conrad.de/ce/de/product/4...et-470-H-043-A

[inviteede7e2b6]

le lien ne marche pas.....

il faut une self sur ferrite , spécifiée pour le courant.

si les transos chauffent , ça peut être du à la self qui sature trop vite et n'accumule plus d'énergie.

mais l’apprentissage des SMPS n'est pas simple !

un oscillo est indispensable .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitefa96bd8f]

Je vois les infos suivantes sur le site conrad :

ferrit, I = 0,43A

Donc j'ai un problème avec la saturation de mon MOS ?

J'ai oublié de précisé que mon rapport cyclique est de 0,5.

[Biname]

Sur Ebay, 1.32€ dans ta boite aux lettres

1pcs 1.23V-30V DC-DC Buck Converter Step Down Module LM2596 Power Supply Output
Module Properties: non-isolated step-down (BUCK)
Rectification: non-synchronous rectification
Input voltage: 4V-35V
Output voltage: 1.23V-30V
Output Current: 3A (max)
Conversion efficiency: 92% (the highest)
Switching frequency: 150KHz
Output ripple: 30mV (max)
Load Regulation: ± 0.5%
Voltage Regulation: ± 2.5%
Operating Temperature: -40 ℃ to +85 ℃
The peripheral dimensions: 48 * 23 * 14 (L * W * H) (mm)

Mignon non ?

[invitefa96bd8f]

mais là le but est pédagogique

et j'aimerai comprendre pourquoi ca ne marche pas.

[invitee05a3fcc]

Tu utilises un NMOS en suiveur !
Jamais tu ne le satureras sans envoyer du 22V sur la grille ..... Il faut utiliser un PMOS .

[invitefa96bd8f]

Avec un Ugs = 5V, il laisse passer 2A (pour le irf sur le schéma), concernant le IRLB, avec Ugs = 3V il laisse passer 3A.

Avec une sortie à 6V, et un Ugsmin = 5V, il faudrait 11V sur la grille, non ?

sinon, d'ou viennent les 22V ?

[inviteede7e2b6]

j'avions point vu le schéma !
effectivement , aucune chance que ça tourne....

le MOS ne peut pas fonctionner en commutation dans cette config.

attention aux bases de physique ! (je radote , je sais ! )

[inviteede7e2b6]

ajout :

et en cas de crête de tension supérieure à 12V sur la self , la diode de substrat devient conductrice ....

bref copie à revoir et transistor à changer pour la bonne polarité.

[invitefa96bd8f]

Donc quand on interrompt la circulation du courant dans la self, le PIC de tension va d'abord passer par la diode de substrat, c'est bien ca ?

j'ai essayé avec un MOS canal P et j'obtiens 5,33V en sortie ( ma fréquence n'est pas précisément réglée, ce qui explique l'écart je pense).

Donc ce que je comprends toujours pas, pourquoi le MOS à canal N ne serait pas saturé ? cf #9

[invitee05a3fcc]

Avec un Ugs = 5V, il laisse passer 2A (pour le irf sur le schéma),

Je n'ai pas la spec du NMOS sous les yeux .... mais quelle est la tension sur la grille et quelle est la tension sur la source ... c'est la différence qui compte !

sinon, d'ou viennent les 22V ?

Le NMOS est saturé (??) donc Vs=Vd=12V
Il faut, pour un NMOS Français moyen, 10V grille/source . Donc il faut une tension de 12+10=22V pour qu'il soit saturé . Bref, le NMOS est inutilisable.

[inviteede7e2b6]

Donc ce que je comprends toujours pas, pourquoi le MOS à canal N ne serait pas saturé ? cf #9

biscotte un SUIVEUR n'est JAMAIS saturé.....


la physique , encore la physique , toujours la physique !

[Biname]

La 1N4007 est trop lente, TRRRRRR??? = 1 milliseconde, à 38 kHz elle est débordée ??? bloquée ??? remplacer par 10 1N4148 en // ou une FR101 ou FR???.

[inviteede7e2b6]

il y passe du courant quand le switch s'ouvre !

une bonne diode de redressement rapide , ça se récupère sur une alim de pécé réformée.

[Biname]

Il faudrait aussi surtout calculer le courant dans la self en fonction du temps, ce qui permettra de choisir la self et la largeur d'impulsion ! ??? V = l.di/dt ??? ... j'y arrive plus docteur (et pourtant c'est très élémentaire) et choisir un inductance dont la résistance interne est négligeable pas rapport à sa réactance.

Il doit y avoir un modèle sur le net ...

[invitefa96bd8f]

La 1N4007 est trop lente, TRRRRRR??? = 1 milliseconde, à 38 kHz elle est débordée ??? bloquée ??? remplacer par 10 1N4148 en // ou une FR101 ou FR???.

tu la trouves ou la datasheet qui indique ce temps ? j'en ai regardé plusieurs et aucune ne l'indique :s

Le NMOS est saturé (??) donc Vs=Vd=12V
Il faut, pour un NMOS Français moyen, 10V grille/source . Donc il faut une tension de 12+10=22V pour qu'il soit saturé . Bref, le NMOS est inutilisable.

Donc si je comprends bien, en supposant le transistor avec une rdson = 0, quand il est saturé:
tension source = tension drain = 12V

Donc d'après la datasheet :



On voit qu'avec Ugs = 3V, avec un Uds = 12V, 3A peuvent passer.

MAIS, vu que Ud = Us = 12V, on a Uds = 0V !

Donc meme avec Ug = 22V par exemple, le transistor ne serait pas saturé.
Et donc le transistor ne sera jamais saturé.

est ce le bon raisonnement ?

[Biname]

tu la trouves ou la datasheet qui indique ce temps ? j'en ai regardé plusieurs et aucune ne l'indique :s

Dans ma mémoire ! Cherche encore, j'en suis quasi certain.

[invitefa96bd8f]

30µs elle fait, donc c'est un peu juste effectivement.

[Biname]

Dans ma mémoire ! Cherche encore, j'en suis quasi certain.

En cherchant avec 1N4007 et Trr ou Reverse Recovery Time on trouve 2 µs, 30µs et parfois 200 µs ... apparemment je me trompe.

[Biname]

Il faudrait aussi surtout calculer le courant dans la self en fonction du temps, ce qui permettra de choisir la self et la largeur d'impulsion ! ??? V = l.di/dt ??? ... j'y arrive plus docteur (et pourtant c'est très élémentaire) et choisir un inductance dont la résistance interne est négligeable pas rapport à sa réactance.

Il doit y avoir un modèle sur le net ...

http://avrj.cours.pagesperso-orange...._decoupage.pdf

Page 3 et en page 4, l'application numérique/exemple qui donne tout.

Si le bonhomme ne s'est pas trompé ?

[invitee05a3fcc]

est ce le bon raisonnement ?

Non ....
Un rappel : les courbes .... c'est de la PUB !

Tu regardes le Rdson pour un courant Id et une tension Vgs (généralement 10V)
Donc pour qu'il soit conducteur, il faut que Vg soit de 10V au dessus de la source . Donc Vg=12+10=22V

[invitefa96bd8f]

Et donc Uds n'intervient pas dans le calcul ?

[invitee05a3fcc]

Et donc Uds n'intervient pas dans le calcul ?

Uds est négligeable (c'est Rds*Id) si le NMOS est bien saturé ! . Donc si Vgs >10V (et non pas Vg !)

[invitefa96bd8f]

merci beaucoup

concernant la diode de substrat (j'utilise maintenant un MOS canal P), elle conduira si UL > 12V, c'est bien ça ? (et donc ça plombera partiellement le rendement ?)

[invitee05a3fcc]

concernant la diode de substrat (j'utilise maintenant un MOS canal P),

donne ton schéma et la forme de la tension de commande

elle conduira si UL > 12V, c'est bien ça ? (et donc ça plombera partiellement le rendement ?)

C'est quoi UL ???? La diode de substrat n'est jamais conductrice

[invitefa96bd8f]

Alors voila le schéma, Vcc toujours à 12V, et UL la tension bobine:



Le PIC est alimenté en 0-5V donc le signal PWM est également 0-5V aux tolérances prêtes sur les sorties.
la tension aux bornes de la bobine ne dépassera jamais les 12V ?

[invitee05a3fcc]

Sans voir ta pièce jointe ...

Le PIC est alimenté en 0-5V donc le signal PWM est également 0-5V aux tolérances prêtes sur les sorties.

Ou là la ....tu me fais peur !

la tension aux bornes de la bobine ne dépassera jamais les 12V ?

A ton avis ? ça peut se produire comment ?

[invitefa96bd8f]

eh bien on interrompt brutalement l'alimentation de la bobine, et donc on m'a toujours dis que la bobine se déchargeait peu importe la tension qu'elle doit prendre (grosso modo).

J'ai du mal à fléché les courants et tensions quand le transistor est bloqué !
Bon je dirai que le courant circule toujours encore de "haut en bas" en provenant de la bobine, ensuite en passant par le condo, puis par la diode, et retour à la bobine. Dans ce cas la bobine serait fléchée en générateur, et aurait donc la tension fléchée dans le meme sens que le courant.
On aurait alors la loi des mailles :
UL - Uc - Ud = 0
et Ul n'atteindrait jamais les 12V si en sortie on à 6V.
Donc la diode de substrat ne conduirait pas.

Mais j'ai un doute!

PS: pourquoi t'es pas modo ?