Mettre 2 mosfets en parallèle

[invitef4c6670c]

Bonjour,

J'ai réalisé une carte qui permet de gérer la luminosité de plusieurs groupes de LEDs suivant la luminosité ambiante, le tout en PWM. Le Mosfet utilisé est un IRFZ34N relié à un µC Atmel. Je souhaite passer sur un PIC du style 12F508 et mettre 2 mosfets en // car quand je tire plus de 6A ca commence à chauffer et je voudrais juste prévoir la place de pouvoir rajouter un mosfet si je devais tirer + de courant. C'est une sorte de carte que j'utiliserais sur plusieurs applications différentes.

1) Comment piloter proprement mon mosfet ?
2) Comment les mettre proprement en // ?
3) Je dois piloter des tensions allant de 3.3V à 24V. Il se peut que j'ai à piloter une série de LED sous 3.3V / 10A ou 24V 1A.
4) Mon PWM est à 8KHz, ca doit faire chauffer le mosfet, ne serait-il pas mieux de passer à 200Hz par exemple ?

Je précise que mes cartes seront alimentées en permanence 24h/24 donc je préfère bien dimensionner mes composants.

En vous remerciant,

Bonne journée.
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[minioim]

salut,

de ce que j'ai pu lire par ci par là, les MOSFET et la commutation en fréquence "rapide" c'est pas la grande amitié. Après... est ce que 8KHz c'est trop rapide....

mais ce qui m'étonnes surtout c'est que ton MOSFET chauffe autant sous 6A. bon ceci dit son max est à 29A... perso j'utilises les IRFZ44N qui doivent pas être beaucoup plus cher et passent le double d'intensité... ce qui évite pas mal de soucis de chauffe ^^

tu l'as placé comment sur ton schéma?

[invitef4c6670c]

Mon mosfet ne chauffe pas énormément mais un peu.J'arrive laisser mon doigt dessus. Mes relais et mes pistes tiennent 16A donc j'aimerais en profiter pour que mon PWM puisse "utiliser" ces 16A donc autant bien dimensionner le ou les mosfets. Surtout qu'il ne faut pas oublier le fait que ce sera dans un boitier fermé, étanche, allumé h24 et que des fois il sera e plein soleil.

[minioim]

Bah justement dans ce cas tu as tout intérêt a viser un peu plus haut avec un 44n. Voire plus. Mais de toute façon vu ce que tu dis question exploitation, un radiateur ne sera sûrement pas de trop..

[A voir en vidéo sur Futura]

[erff]

Bonjour,

Le Mosfet utilisé est un IRFZ34N relié à un µC Atmel

Ôte moi d'un doute : il est relié DIRECTEMENT au µC ? ou y a-t-il un driver entre les deux ?

[invitef4c6670c]

Il est relié au µC via une résistance de 10 ohms. D'où ma question "1". Sur le net j'avais vu que beaucoup de gens pilotent leur mosfet sans passer par un driver. Mais j'ai vu quil existe des drivers...

[minioim]

Ah bah il est là ton principal problème... Passer par un driver est utile pour les hautes fréquence. Je suis pas assez calé dans le domaine pour dire si 8kHz necessite un driver ou pas. Par contre ton pic est alimenté en 3,3 ou 5v max donc le MOSFET n'aura pas plus de 5v a sa grille. Si sa source est a la masse ça passe par contre il chauffe vu que Vgs n'est pas bien grande... Passer par un transistor bipolaire permet d'appliquer une tension plus importante a la grille de ton MOSFET (a condition d'en avoir une disponible sur le circuit)

Là pour le coup un schéma de ton montage serait utile

[erff]

Je comprends mieux ...

Deux sources de pertes :

1- Ton MOS n'est qu'à moitié amorcé car je suppose que ton µC délivre 5V alors que ton MOS en demande plus, la résistance "ON" est donc trop élevée ! Il faut absolument un driver qui délivre 10-15V afin de réduire les pertes par conduction !
2- ton µC n'est probablement pas capable d'envoyer des pêches de courant, donc le temps de commutation est élevé (si tu as un oscillo, mesure le temps que met le courant pour atteindre sa valeur max), et les pertes par commutation sont donc élevées...

Si tes cartes sont déjà fabriquées, tu peux régler le pb 1- en prenant un MOS qui commute avec 5V (logic level) ... mais le pb 2 sera toujours là, et seule une re-conception te sauvera.

Bref, ne cherche pas plus loin pour le moment, il est là ton pb... et n'essaie pas d'en mettre 2, le pb ne vient pas du composant mais de la façon dont il est commandé.

[invitef4c6670c]

OK tout se confirme...

Oui mon µC délivre 5V (4,8V en réalité). Par contre quand tu dis un driver qui délivre 10-15V ca me parais beaucoup car il faut que ma carte puisse être alimentée en 5V... Du moins, j'ai un régulateur 5V que je mets si ma source de tension est de plus de 5V (en général, suivant le reste de l'application, mes sources de tension sont de 5V, 12V, et 24V).

Il faut donc que je trouve un mosfet "logique" + un driver qui accepte de travailler avec une tension d'alim de 5V. Par exemple le ICL7667 ou le IR2301 etc.
Reste à trouver un mosfet "logique"

[minioim]

2- ton µC n'est probablement pas capable d'envoyer des pêches de courant, donc le temps de commutation est élevé (si tu as un oscillo, mesure le temps que met le courant pour atteindre sa valeur max), et les pertes par commutation sont donc élevées...

euh le MOSFET ça ne marche pas que en tension? le courant à la grille rentre en jeu?

[invitef4c6670c]

Un mosfet ca se commande en tension, oui. Le courant de grille est négligeable.

Je viens de me dire un truck, si je prend un mosfet logique, je n'ai plus besoin de driver non ?

[terriblement]

Les MOSFETS "logique" ont bien un Ugs plsu faible, mais en général au détriment de la capacité de la grille.
8KHz n'est pas bien élevé, mais quand on commence à tirer un peu de courant dessus, les pertes par commutation peuvent devenir gênantes:
Vu la grande capa grille et le faible courant que peux délivrer ton µC, tu n'as pas un front direct, mais plutot une rampe si tu mesures à l'oscillo: Pas bon.
Un driver est quand meme utile

Il me semble qu'il en existe pouvant etre alimenté en 5V et pouvant fournir 10-15V, avec une pompe de charge intégrée : à chercher.

[invitef4c6670c]

Dans ce cas là je peux descendre à 200Hz... c'est juste des LEDs.

[erff]

Un mosfet ca se commande en tension, oui. Le courant de grille est négligeable.

C'est seulement vrai en régime permanent ... en transitoire, les pêches de courant atteingnent facilement plusieurs ampères car il convient d'injecter les charges de grille le plus rapidement possible pour que la commutation soit rapide et à faible énergie.

[minioim]

C'est seulement vrai en régime permanent ... en transitoire, les pêches de courant atteingnent facilement plusieurs ampères car il convient d'injecter les charges de grille le plus rapidement possible pour que la commutation soit rapide et à faible énergie.

ok merci

[Zenertransil]

Je me permets d'ajouter quelques précisions qui peuvent être utiles!



Le MOSFET se commande en tension en régime stationnaire! C'est une transconductance : pour tant de volts entre grille et source, le transistor autorise tant d'ampères au drain. En régime établi... En vérité, il se trouve entre grille et source une petite capacité malsaine appelée Cgs. Comme elle est entre grille et source, elle tend naturellement à empêcher cette tension de varier brusquement : il faudra à chaque fois charger ou décharger la Cgs.

Capacité qui se charge sur une source de tension = courant infini. Mais il y a toujours des résistances séries! Au moins celles des fils, mais surtout... L'impédance de sortie du bazar qui commande. Une source de tension alimentant une résistance en série avec un condensateur, et la tension de sortie (celle qui contrôle le courant) se prend sur le condensateur... ça ne rappelle rien? Un circuit RC du premier ordre! Lorsqu'on applique un échelon de tension, on a une croissance exponentielle de la tension (en fait c'est pire qu'une rampe, car la rampe atteint son objectif rapidement, l'exponentielle ne l'atteint théoriquement jamais).

Donc les commutations ne seront jamais instantanées : il y a toujours un petit temps où le MOSFET conduira mal... On retrouve alors courant et tension à ses bornes : il chauffe bien plus qu'en régime établi. Si les commutations sont espacées, pas de soucis : il a largement le temps de refroidir et, pour ainsi dire, il n'a même pas le temps de chauffer. Mais si on augmente la cadence, là... Le transistor ne fait pas long feu si on a pas bien dimensionné : ce sont les pertes de commutation.


Pour accélérer les commutations, deux solutions évidentes : il faut baisser tau = RC, donc baisser Rs, ou baisser Cgs. Cgs dépend du transistor : c'est mort (mais on peut toujours les comparer si c'est très critique, en sachant que ceux d'aujourd'hui sont meilleurs que leurs prédécesseurs : oui effectivement, c'est tout le contraire de l'éducation nationale!). Mais Rs...

Si on attaque avec un circuit genre NE555 qui a une faible impédance de sortie (il peut débiter 200 mA quand même, le bougre), il va réussir à charger Cgs très rapidement. Si c'est un µC ou une porte logique, faut pas trop y compter... Comment estimer le temps de commutation? C'est simple, c'est une exponentielle qui a, à la croissance, la forme Vgs = (1-E).e ^ -t/(Rs.Cgs) où E est la tension de commande, et Vgs = E.e ^ -t/(Rs.Cgs) à la décroissance.

S'en suivent quelques propriétés : à t = Rs.Cgs , 63,2% du chemin sont faits. Il faut attendre environ 5.Rs.Cgs pour atteindre le régime établi. A partir de là, on peut compter : Rs, on la connaît, et Cgs aussi, dans la datasheet! Si on trouve un temps de commutation de 10 ms à 1 MHz, ça risque de poser problème...



C'est plutôt sur ces moments-là que le transistor va chauffer, car Id et Vds sont présents en même temps (Rds est grande). C'est l'intérêt du driver! Il permet de commander la grille avec une impédance très très faible, via un réservoir bien à lui (capa assez grosse à ses bornes). Le problème c'est que les pointes d'intensité ainsi générées peuvent être très violentes (10aines d'ampères si le driver est proche du transistor)... Et sont des sources de pollution électromagnétique. Donc on ajoute généralement une résistance série de quelques ohms pour limiter le courant! ça peut sembler contradictoire, mais au calcul on voit que ça ralentit vraiment peu la commutation... Mais que ça évite des problèmes! Rien à voir avec les dizaines de kohms des sorties de portes logiques...


J'ai l'habitude de dire que la fréquence des commutations doit être aussi faible que l'application le permet... Pas de zèle! Pertes et problèmes de CEM assurés. Un variateur de vitesse MLI pour machines asynchrones comme l'Altivar 71 commute à 4 kHz... Pas beaucoup hein? On va jusqu'à plusieurs centaines de kW ainsi. Les très gros variateurs (dizaines de MW et plus) qui utilisent des GTO commutent à... 200 Hz à peine. Autant dire que ça demande de la précision, pas question de rendre les commutations hasardeuses.

Notre oeil est une machine magnifique mais n'est pas parfait : les plus sensibles perçoivent les clignotements des néons à 50 Hz (contrairement aux ampoules à incandescence qui ont de l'inertie, ils clignotent vraiment, ça se voit sur les ralentis - d'où l'usage de DEUX tubes avec un système de déphasage pour qu'ils ne s'éteignent pas en même temps : rusé non?), mais à 100 Hz, on n'y voit que du feu. 200Hz, c'est très bien! Tu t'éviteras des ennuis...



Bonne après-midi!

[invitef4c6670c]

Salut ZenerTransil !
Merci pour toutes ces explications Je confirme qu'avec un NE555 on arrive à piloter un MOSFET de puissance sans problème mais lui il est capable de sortir au moins 200mA sous une tension de 12V voir plus ce qui n'est pas le cas de mon petit µC...

Bon pour mon appli, je vais descendre à 200Hz environ. Maintenant, je dois pouvoir alimenter ma carte en 5V, donc comment faire ? J'aimerais trouver une solution simple, avec des composants courants, facilement trouvables surtout. Donc si je pars sur un Mosfet Logique commandé par un driver le tout à 200Hz ca devrait le faire non ?

[Zenertransil]

MOSFET logic level et driver, à mon sens, ça ne va pas trop ensemble! Disons que pour les applications à "hautes" fréquences, il faut des drivers. Et que si déjà on met un driver, qui interface la tension (il peut tout à fait se commander en 3,3V ou en 5V et sort sa tension d'alimentation, généralement 10/12/15V), l'intérêt d'utiliser un MOSFET logic level est très limité... D'autant plus qu'un tel MOSFET est plus lent à la commutation dans les mêmes conditions de grille (Cgs généralement supérieure).

Il faudrait connaître précisément le temps de commutation (donc la résistance interne des sorties) pour savoir si on peut éventuellement s'affranchir de driver et utiliser directement un MOSFET logic level! A 200Hz, je pense que ça vaut le coup de jeter un oeil. Sinon, on trouvera!

[invitef4c6670c]

ZenerTransil toujours présent ! Je suis d'accord avec toi sur le fait que le driver ne va pas vraiment avec un mosfet logique... sinon a quoi sert le "logique" ? ^^ C'est pas logique... !

Voici un schéma de ce que je souhaite. C'est vraiment pour asservir la luminosité des LEDs en fonction de la luminosité ambiante.

[invitef4c6670c]

Je vais partir sur un IRLZ44. Il permet de faire passer 50A avec une tension de 5V sur sa grille. Surement un peu moins sachant que je l'utiliserait en commutation à environ 200Hz.
Sur le schéma que j'ai mis juste au dessus, j'ai précisé que la tension dalim serait comprise entre 3.3V et 24V, mais je parle bien de la tension d'alimentation de la charge et non de la commande. La commande, qui comprend le µC, sera toujours en 5V.

La doc: http://fr.rs-online.com/web/p/transi...osfet/7084897/

[Zenertransil]

Du 3,3V sur des groupes LEDs/résistances, je te le déconseille très, très, très fortement! Pour donner un ordre de grandeur disons que, sans régulation de courant, il faut laisser au moins autant de tension sur la résistance que sur la LED... Pas bon pour le rendement je te l'accorde, mais sinon c'est l'emballement thermique assuré!

Tu ne m'as pas répondu quant à la résistance de sortie de celle qui attaque la grille, je ne peux pas te dire si ton IRLZ44 conviendra!

[invitef4c6670c]

On m'a toujours dit qu'il faut 1/3 de la tension aux bornes de la résistance, donc mes LEDs ont une tension Vf de 2.2V, j'alimente en 3.3V donc c'est bon. J'ai des circuits qui tournent depuis des années comme ca sans le moindre soucis.

Pour la résistance de sortie, j'en sais trop rien, je viens de regarder la doc technique mais je ne trouve pas de valeur dans le tableau qui concerne les caractéristiques des ports IO du PIC.

Par exemple page 136 http://docs-europe.electrocomponents...6b800304ad.pdf

[Kissagogo27]

bonjour, jamais entendu cette règle , la plupart du temps on fait avec la tension d'alimentation et le Vf des leds et on calcule la résistance en respectant le courant If de la led ...

[inoxxam]

bonjour, jamais entendu cette règle , la plupart du temps on fait avec la tension d'alimentation et le Vf des LEDs et on calcule la résistance en respectant le courant If de la led ...

C'est bien comme ça qu'on fait, mais on ne peut pas non plus choisir n'importe quelle tension d'alimentation. Plus ta tension d'alimentation est proche de Vf des LEDs, plus la résistance est petite, et moins la "régulation" en courant est bonne. On le prouve facilement considérant un courant et une tension indépendants dans la LED (ce qui n'est pas le cas, évidemment):

Sachant que

On a

Si Vf et Vcc sont proches, on a un R de faible valeur, et donc des variations d'intensités grandes pour de petites variations de Vf (dues à la température par exemple)

De manière plus intuitive, on peut aussi voir ça comme un générateur équivalent de Thévenin, qui lorsque sa résistance série équivalente grande se comporte en générateur de courant, et lorsqu'elle est faible en générateur de tension.

[invitef4c6670c]

Merci pour cette info INOXXAM

[PA5CAL]

bonjour, jamais entendu cette règle , la plupart du temps on fait avec la tension d'alimentation et le Vf des leds et on calcule la résistance en respectant le courant If de la led ...

Zenertransil indique qu'il faut laisser environ la moitié de la tension d'alimentation aux bornes de la résistance de limitation, et ElectronPiege environ un tiers. Et inoxxam en a expliqué la raison.

En fait, le choix de la résistance va dépendre des tolérances sur les caractéristiques des éléments du montage (notamment de la tension d'alimentation, de la valeur de la résistance de limitation et de la tension directe de la led), et des limites de courant à ne pas dépasser (maximum pour ne pas griller la led, mais aussi minimum pour garantir une luminosité suffisante).


Voici un exemple de graphe tension/courant qui montre le cas de l'alimentation, par une source de tension U=5V±10% au travers d'une résistance de limitation R=100Ω±10%, d'une led I_F=20mA @ V_F=2,7V...3,9V (soit V_F=3,3V±20%) ayant pour limite absolue I_max=30mA.



Les droites verte et marron représentent la droite de charge réalisée par l'alimentation et la résistance dans les cas extrêmes (U_max et R_min en vert, U_min et R_max en marron).

La courbe bleue est la caractéristique typique de la led. Les courbes jaune et orange sont les limites observables de la caractéristique, sur l'ensemble des échantillons du composant et sur la plage de température spécifiée.

Alors que A figure le point de fonctionnement typique du montage, la dispersion des caractéristiques des composants rendent aussi possible un fonctionnement à n'importe quel point de la zone en vert, et en particulier aux points extrêmes B (sous-alimentation) ou C (suralimentation).

La led étant fixée, le choix de la valeur et des tolérances de la résistance et de l'alimentation doit pouvoir garantir tout à la fois que le point C ne passera pas dans la zone de fonctionnement interdite (destruction de la led ou réduction de sa durée de vie si I_F≥I_Fmax) ni que le point B descendra trop bas (trop faible luminosité).


Toutefois, les calculs sont malaisés, car les courbes limites exponentielles des leds sont généralement difficiles à évaluer. C'est la raison pour laquelle on préfère tabler sur une règle empirique fixant la tension d'alimentation minimale, reposant sur des hypothèses particulières concernant les tolérances des composants. Avec des tolérances couramment observées (environ ±10%), la règle du tiers donne des résultats acceptables, avec toutefois un niveau de luminosité minimum nettement plus bas qu'avec la règle de la moitié.

[PA5CAL]

Concernant la règle de la moitié, on peut noter qu'elle fixe le point de fonctionnement moyen au maximum de la puissance électrique que le couple alimentation+résistance peut fournir à la led, point qui se caractérise par un minimum de variable de cette puissance lorsque les caractéristiques de cette dernière varie.

Cette règle est par conséquent certainement la mieux adaptée lorsqu'on maîtrise mieux les caractéristiques de la tension d'alimentation et de la résistance de limitation que celles de la led (ce qui est généralement le cas). Elle se résume alors à s'assurer que :
• la tension d'alimentation est suffisante : U ≈ 2·V_F
• la puissance fournie n'est pas excessive : R_min > U_max²/P_ledMax
(la puissance électrique P_ledMax étant par ailleurs un paramètre accessible pour les leds de puissance, calculable en fonction de la température et des conditions de dissipation thermique).

[invitef4c6670c]

Hé bien merci à vous deux ! Comme quoi, une LED c'est pas si facile que ca à maîtriser ! J'ai imprimé vos pages et je ferais un résumé de tout ca sur mon site pour aider d'autres personnes.

Du coup, avec mon matériel, j'ai de la marge si je regarde bien vos courbes. Mes alimentations sont des Meanwell avec une tolérance de sortie de +-2% (de 3.3V à 48V). Mes résistances sont des 0.6W à 1% et mes LED supportent 30mA mais je les limites à 10mA pour toutes les couleurs sauf le rouge à 15mA.

[Zenertransil]

J'ai imprimé vos pages et je ferais un résumé de tout ca sur mon site pour aider d'autres personnes.

Ben ça va, on s'emmerde pas...

[invite03481543]

Tu sais c'est le jeu, tout est libre de droit ici
Du moment que tout est bien transmis sans déformation...