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La magie du ZVS !



  1. #1
    vicmand

    La magie du ZVS !


    ------

    Salut à tous

    J'ai besoin d'être éclairé quant au fonctionnement de la "commutation au zéro de tension".

    Le schéma de base "auto-oscillant" : http://www.hlektronika.gr/forum/atta...8&d=1340365203

    J'ai passé pas mal de temps aujourd'hui à expérimenter/réfléchir dessus, j'aimerais comprendre ça de fond en comble.

    J'ai quelques conclusions personnelles (à confirmer) : la fréquence est générée par le circuit LC formé de l'inductance cumulée de deux bobines primaires avec la capacité.
    La diode Zener sert simplement à éviter d'avoir une tension trop élevée sur la 'gate' du MOSFET et donc de le 'dommager', je travaille sous 12V donc je peux m'en passer.
    La résistance de 10K permet d'éviter qu'un MOSFET reste malencontreusement passant durant une mauvaise manip' ou si le circuit à un problème ou ne démarre pas etc. Vu la configuration de mes MOSFETS (IRF3710, 57A !) je m'en passe.

    Ce qui me chagrine c'est "comment ça oscille", j'arrive à comprendre dans les premiers instants pourquoi on obtient une portion de sinus en sortie, mais pas comment on bascule de transistor.

    Enfin, quel est l'intérêt de la self ?? Modifier sa valeur n'a pas d’influence sur la fréquence du circuit, je pense qu'elle permet d'éviter une surconsommation en attendant que le circuit LC résonne à la bonne fréquence.



    J'ai réussi avec ce montage à transmettre 20W de puissance sur 5cm avec un rendement de plus de 80% par couplage inductif résonnant, il nous réserve des surprises ce montage

    -----

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  3. #2
    mgduc

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Ce qui me chagrine c'est "comment ça oscille", j'arrive à comprendre dans les premiers instants pourquoi on obtient une portion de sinus en sortie, mais pas comment on bascule de transistor.
    J'ai l'impression qu'il travail en même temps mais probablement que les diode on quelque chose a voir la dedans...
    Dernière modification par mgduc ; 21/08/2013 à 23h21.

  4. #3
    mgduc

    Re : La magie du ZVS !

    Si tu regarde bien, les branche des fast diode se connecte sur la Gate de l'un et sur le drain de l'autre. l'oscillation doit être vraiment rapide...
    Dernière modification par mgduc ; 21/08/2013 à 23h28.

  5. #4
    f6bes

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    J'ai réussi avec ce montage à transmettre 20W de puissance sur 5cm avec un rendement de plus de 80% par couplage inductif résonnant, il nous réserve des surprises ce montage
    Bonjour à toi,
    Et c'était QUOI...le récepteur qui recevait ces 20 watts ?
    C'est un auto oscillateur ( donc je suppose fréquence plus élevées que du 50 hertzs), question: la MESURE a
    été faite AVEC quel appareil aux bornes du récepteur ?
    On doit certainement etre sur une fréquence assez ELEVEE! ( 10 tours diam inconnu +0.1 uF)

    Si la modifictaion de la self n'entraine PAS la modification de fréquence, c'est que FORCEMENT ce n'est pas elle
    qui "génére" la fréquence ! Donc ce n'est le circuit LC ( à priori ?)
    Dans quelle "proportion" as tu...modifier la self...pour en conclure cela ?

    Bonne journée
    Dernière modification par f6bes ; 22/08/2013 à 07h34.

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  8. #5
    Tropique

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    J'ai quelques conclusions personnelles (à confirmer) : la fréquence est générée par le circuit LC formé de l'inductance cumulée de deux bobines primaires avec la capacité.
    Oui
    La diode Zener sert simplement à éviter d'avoir une tension trop élevée sur la 'gate' du MOSFET et donc de le 'dommager', je travaille sous 12V donc je peux m'en passer.
    C'est très imprudent: les capacité du MOS lui-même ou de la diode peuvent coupler des transitoires excédant largement l'alimentation
    La résistance de 10K permet d'éviter qu'un MOSFET reste malencontreusement passant durant une mauvaise manip' ou si le circuit à un problème ou ne démarre pas etc. Vu la configuration de mes MOSFETS (IRF3710, 57A !) je m'en passe.
    Je crois qu'il n'y a pas de gros risque
    Ce qui me chagrine c'est "comment ça oscille", j'arrive à comprendre dans les premiers instants pourquoi on obtient une portion de sinus en sortie, mais pas comment on bascule de transistor.
    C'est une sorte de multivibrateur, avec une charge un peu particulière.
    Enfin, quel est l'intérêt de la self ?? Modifier sa valeur n'a pas d’influence sur la fréquence du circuit, je pense qu'elle permet d'éviter une surconsommation en attendant que le circuit LC résonne à la bonne fréquence.
    Elle est absolument essentielle au fonctionnement de ce "Royer": ce montage et la nécéssité de la self sont étudiés dans le sujet "Wireless power", en projets.

    A noter que le couplage par diodes n'est pas optimal, et peut théoriquement ne pas démarrer: à la mise sous tension, les diodes sont polarisées légèrement en inverse, ce qui bloque tout s'il n'y a pas d'intervention du St-Esprit.
    Le couplage inductif a un meilleur rendement et n'a pas de problème de blocage théorique
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  9. #6
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Merci de vos réponses

    f6bes : Le récepteur est un composant ohmique, pas de doute possible sur la puissance qu'il dissipe (Lampe clignotant 21W). Je me sers de la température de couleur pour estimer la puissance émise par la lampe, je me plaçais tout simplement à une distance ou elle fonctionnait à sa puissance nominale.

    Le circuit LC résonnait à 50KHz.
    Je n'ai bien-sur pas utilisé 10 spires pour faire ça, deux fois deux spires diamètre 30cm ; section 1,5mm².
    J'utilisais à ce moment une capacité de 0,22µF ; niveau récepteur le double puisque ma bobine réceptrice est identique à l'une des réceptrices.

    Non la self n'est pas le circuit LC. (Inductance doublée, divisée par 2, par 10).

    Tropique :
    "C'est très imprudent: les capacités du MOS lui-même ou de la diode peuvent coupler des transitoires excédant largement l'alimentation" peux-tu développer ?

    Oui en redessinant le schéma d'un façon plus explicite on voit que c'est assez proche d'un "multivibrateur astable" simple.

    " le couplage par diodes" ??

    Je me rends bien compte qu'elle est essentielle mais à quoi elle sert ?
    Maintenir le courant durant les commutations ?

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  11. #7
    f6bes

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Le circuit LC résonnait à 50KHz.

    Non la self n'est pas le circuit LC. (Inductance doublée, divisée par 2, par 10).
    Remoi,
    Je ne saisi pas ta phrase : "...Non la self n'est pas le circuit LC..." ?
    Une self SEULE n'est pas un circuit osicllant, ça c'est sur ( quoique ...mais bref). et connu .
    Ta self ( tu le dit toi meme) fait BIEN partie du circuit oscillant...LC.
    Citation : "....la fréquence est générée par le circuit LC formé de l'INDUCTANCEe cumulée de deux bobines primaires avec la capacité.
    Quel est donc le sens de ta phrase ?

    Bonne journée
    Dernière modification par f6bes ; 22/08/2013 à 10h01.

  12. #8
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Je voulais simplement dire que le circuit LC qui détermine la fréquence du circuit n'a pas pour inductance celle de 100µH mais l'ensemble constitué des deux bobines primaires (les 10 spires sur le schéma), rien de farfelu

  13. #9
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Je viens de voir ton article Tropique, c'est extrêmement proche des "recherches" que j'ai faites cette année, je suis content de voir que des français s’intéressent à ça et surtout partagent, l'article est parfait, très complet, facilitations

    Ça confirme mon hypothèses sur le "siphonnage" comme tu le dis si bien avec un circuit accordé !
    Si on dessine les lignes de champs, ne pourrait-on illustrer cette aspiration ?

    J'ai suivi le même ordre, classe E avec lequel j'ai pu allumer une lampe de vélo à une distance de 50cm (rendement à revoir... mais moins de 20%)

    Puis hier j'ai commencé sur le ZVS, je vais essayer aujourd’hui de "battre mon record" de Watts * distance * rendement ^^

  14. #10
    f6bes

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Je voulais simplement dire que le circuit LC qui détermine la fréquence du circuit n'a pas pour inductance celle de 100µH mais l'ensemble constitué des deux bobines primaires (les 10 spires sur le schéma), rien de farfelu
    Remoi,
    Ben oui l'autre est une self d'arrét sur l'alimentation (47-200 uH 10A)!!
    Bonne bidouielle

  15. #11
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Tu es sur qu'il s’agit d'une bobine d'arrêt ? (filtre passe-bas quoi).

    Je pense qu'elle sert en fait à maintenir un courant dans le circuit LC durant les périodes de commutations, c'est l'équivalent d'une "capacité de redressage" pour un courant. De cette façon le courant est quasi constant et ne devient jamais négatif (pas de discontinuité).

    Il n'y a donc pas vraiment de valeur maximale pour cette self, une fois une valeur suffisante pour empêcher tout retour de courant atteinte
    Il faut juste trouver un bon compromis pour minimiser les pertes par effet joules.

  16. #12
    Tropique

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Je pense qu'elle sert en fait à maintenir un courant dans le circuit LC durant les périodes de commutations, c'est l'équivalent d'une "capacité de redressage" pour un courant. De cette façon le courant est quasi constant et ne devient jamais négatif (pas de discontinuité).
    C'est exact
    Il n'y a donc pas vraiment de valeur maximale pour cette self, une fois une valeur suffisante pour empêcher tout retour de courant atteinte
    Dans la réalité, c'est plus compliqué: pour des valeurs élevées (comparées à la self principale), le circuit tend à partir dans des modes d'oscillations irréguliers: subharmoniques ou complètement cahotiques.
    Cela dépend également d'autres facteurs, mais même en simu c'est possible de le mettre en évidence, et j'ai du le faire quelque part, je ne me souviens plus du sujet.
    Il faut donc rester raisonnable, et pas seulement à cause des pertes Joule
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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  18. #13
    gcortex

    Re : La magie du ZVS !

    Ce genre de circuit ne commute pas à zéro !

  19. #14
    Tropique

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    Ce genre de circuit ne commute pas à zéro !
    Si, et même aux deux zéros: celui de tension et celui de courant!
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  20. #15
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Et si il y avait une valeur idéale pour cette self, ce serait quoi ?
    J'ai l'impression que plus on monte en mH, meilleur est le rendement global.

    Pour des bobines du circuit LC de quelques petits µH je trouve que l'idéal se situe vers 1000 fois cette valeur (quelques mH).

  21. #16
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Un autre truc sympa que j'ai pu faire avec ce montage
    j'ai un rendement de 75%, pour de la conversion électricité / chaleur c'est peu, mais au moins on chauffe exactement la partie qu'on veut sans attendre qu'une résistance extérieur transmette sa chaleur. On devrait pouvoir monter au delà de la température de fusion du tungstène, donc pour des températures élevées cette méthode devient l’unique solution (ici il n'y a que 200W).



    IMAG0053.jpg

  22. #17
    Tropique

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Et si il y avait une valeur idéale pour cette self, ce serait quoi ?
    Dans le sujet en projets, j'ai du donner des indications
    J'ai l'impression que plus on monte en mH, meilleur est le rendement global.
    Dans une certaine mesure parce que si la self est grande, l'ondulation du courant est faible, ce qui est favorable au rapport rms/moyen du courant, dans les MOS en particulier. Mais on arrive très vite à des gains asymptotiques, et les pertes de la self continuent à augmenter. En plus, elle doit supporter le courant d'alim sans saturer.
    Plus le problème de l'instabilité. Celui-ci se présente plus tard si les pertes sont plus élevées, notamment dans l'inductance, mais ce n'est pas une solution de les augmenter. Si le circuit tolère une valeur d'inductance ~infinie, cela signifie qu'il y a un mécanisme dissipatif important quelque part qui contribue à la stabilisation
    Pour des bobines du circuit LC de quelques petits µH je trouve que l'idéal se situe vers 1000 fois cette valeur (quelques mH).
    Cela semble anormal, et des selfs de quelques mH supportant ces courants sont très encombrantes: à titre d'exemple, une self de PFC d'alim de quelques centaines de watts fait typiquement quelques centaines de µH, et est déjà une belle pièce, bobinée sur un tore de poudre à haute performance, style KoolMu ou autre

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Un autre truc sympa que j'ai pu faire avec ce montage
    j'ai un rendement de 75%, pour de la conversion électricité / chaleur c'est peu, mais au moins on chauffe exactement la partie qu'on veut sans attendre qu'une résistance extérieur transmette sa chaleur. On devrait pouvoir monter au delà de la température de fusion du tungstène, donc pour des températures élevées cette méthode devient l’unique solution (ici il n'y a que 200W).
    Oui, c'est un côté amusant, mais pour chauffer au dela du point de Curie, ce sera plus compliqué: tant que le matériau reste ferromagnétique, jusqu'à quelques centaines de degrés, le chauffage est relativement facile. Après, c'est plus compliqué, et c'est plus difficile sans employer de self refroidie au liquide.
    Si tu mets une pièce d'aluminium à la place du tournevis, tu verras que c'est beaucoup plus laborieux.
    Dernière modification par Tropique ; 26/08/2013 à 21h03.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  23. #18
    vicmand

    Re : La magie du ZVS !

    Je n'avais pas pensé à la limite du point de curie !
    Mais certains, avec de fortes puissances, arrivent à chauffer du fer jusqu’à la fusion (1500°C) alors que la température du curie du fer n'est "que" de 1050°C ?

    J'utilise un tore pour faire l'inductance (Il constitue déjà une bonne inductance avec peu de tours), je suis à 3µH.

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  25. #19
    gcortex

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Si, et même aux deux zéros: celui de tension et celui de courant!
    bizarre Vds = 0 correspond à 2U de l'autre côté.
    çà commute sur le zéro du condensateur et pas sur le zéro des NMOS !
    ou alors j'ai manqué un épisode
    Dernière modification par gcortex ; 27/08/2013 à 10h39.

  26. #20
    Tropique

    Re : La magie du ZVS !

    Citation Envoyé par vicmand Voir le message
    Je n'avais pas pensé à la limite du point de curie !
    Mais certains, avec de fortes puissances, arrivent à chauffer du fer jusqu’à la fusion (1500°C) alors que la température du curie du fer n'est "que" de 1050°C ?
    Bien sur, on peut chauffer tout corps conducteur par induction, mais s'il n'est pas magnétique cela demande plus de moyens

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    bizarre Vds = 0 correspond à 2U de l'autre côté.
    çà commute sur le zéro du condensateur et pas sur le zéro des NMOS !
    ou alors j'ai manqué un épisode
    C'est le principe du Royer, voir exemple ci-dessous:

    RoyerTyp.png

    En vert, la tension de drain, en rouge le courant et en bleu la tension de commande sur le gate. Ne pas oublier le rôle de la self série qui permet en quelque sorte d'éviter un "hyperstatisme" du circuit résonant
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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