Contrôle en courant dans une charge de faible résistance

[rezatoune]

Bonjour,
Je sors de math sup et m'attaque à mon TIPE. Réaliser ce circuit n'est pas du tout son sujet, j'aimerai que ça ne me bloque pas .
J'ai besoin de faire passer un courant de +/-[0.5 ; 5] ampères dans des traces de circuit imprimé, disons qu'une précision à 0.1A serait satisfaisante. J'ai mesuré cette charge à 2 ohm et 3 uHenry. La valeur du courant est ajustée à le main, et je contrôlerai le signe de ce courant avec deux pins d'arduino, 0 ou 5v chaque.
Donc trois états désirés :
* - (le courant)
* +(le courant)
* pas de courant
* le 4ème état si possible non destructeur du circuit de contrôle... sinon je mettrai un fusible réarmable.
J'ai considéré un demi pont en H, mais je n'ai pas accès à une alimentation double capable de 5 A. J'utiliserai une alimentation de PC je pense.
Je suis donc parti sur un pont en H, deux fois plus cher, et il m'en faut huit .

Je ne sais pas trop comment procéder, je vais exposer ce que j'ai essayer de faire ci-dessous, mais c'est sûrement non pertinent, ne marchant pas, ou overkill pour ce que je veux faire X'), merci de critiquer.
Je crois être capable de faire les fonctions désirées séparément (limitation courant / direction courant), mais je pense que mes solutions ne fonctionneront pas si j'essaye de les rassembler l'une à la suite de l'autre.

PONT EN H :
* J'utilise des MOSFETs dans l'espoir que la faible résistance drain-source si saturés m'abstiendra de radiateurs.
* J'utiliserai des MOSFETs P FQP17P06. Et des MOSFETS N IRLB8721PBF. Mais rien n'est commandé, je peux tout changer. C'est juste les moins chers qui font ce que je veux (je pense) sur Mouser.
* Les deux sources de tensions en bas à gauche et à droite sont mes pins de microcontrôleur, les quatre états sont pris, 00 01 10 11.
* Je ne suis pas sûr que des diodes shottky soient nécessaires, des 1N400X feront-elles l'affaire ? Je ne ferai à priori pas de PWM, mais des commutations à 1 kHz sont envisageables.
* J'atteint tout juste les 5.5 ampères avec le pont en H seul, je ne sais pas pourquoi ni comment avoir plus.
Je pensais que les MOSFETS N (en bas) n'étaient peut-être pas saturés correctement comme leur tension grille-source n'est mise qu'à 5V, directement par le microcontrôleur. Deux transistors PN2222 ont donc étés rajoutés, et n'ont pas amélioré la chose, ils ne se saturent pas non plus, et font tomber ~6 V entre l'émetteur et le collecteur .
* Les valeurs des résistances sont mises un peu au hazard, sauf les 4k7 pour mettre 30mA dans les transistors.
* Le quatrième état est, tel quel, destructeur. Y a t-il une façon d'éviter ceci ?
* Les MOSFETs P me semblent avoir une résistance drain-source un peu grande pour 5 ampères continus sans radiateur, mais je pense qu'un petit bout d'aluminium devrait arranger ça sans trop de bobos.

LIMITATION DE COURANT :
* Une simple résistance inter-changeable en série avec la charge ?
* Sinon il y a le circuit en pièce jointe, que je pense trop pour ce que je veux faire, et possiblement instable mais je ne sais pas. Ce serais plus compliqué - et certainement plus cher - qu'une résistance de puissance.
Je ne vois vraiment pas comment un tel engin pourrait être mis en série avec le pont en H.
La source de tension sur la gauche serai un potentiomètre. Ca fonctionne en simulation, aucune idée des ocsillations que je pourrais avoir dans la vraie vie.

Voilà, c'est ce que j'ai trouvé pour répondre à mon besoin, et ça ne marche pas , je suis ouvert à toute proposition, même s'il faut faire table rase... merci d'avance

Pièces jointes :
* captures d'écran des deux circuits
* l'archive contient les circuits au format LTSpiceIV
-----

[erff]

Bonjour,

Il manque une donnée fondamentale : à quelle fréquence comptes-tu faire commuter tes MOS ? Et à quelle fréquence doivent s'opérer les changements de signe ???

Avec une self de 3µH tu n'auras pas un courant "lisse" à moins de commuter à 10MHz ce qui n'est pas à la portée de n'importe qui ... et ton circuit de commande ne s'y prête de toute façon pas !
- A mon avis tu as oublié de mettre une self en série avec ta charge pour lisser le courant. Elle doit être suffisamment grande pour lisser.

Ensuite, quelques remarques :
1)
- Ton circuit de commande est hérétique : en pratique tu auras des étapes de cross-conduction (deux MOS d'une même cellule amorçés en même temps) et ça va chauffer/cramer...
- Ton circuit de commande ne permet pas d'opérer des commutations rapides car les impédances que tu mets à la grille sont bien trop élevées (dis-toi qu'il faut charger/décharger la capacité d'entrée rapidement du MOS, ce qui est impossible avec des Rgrille élevées)
- Les diodes ne sont pas toujours nécessaires car un MOS de puissance possède structurellement une diode anti-parallèle ... mais qui est parfois de piètre qualité. Voir dans la doc... voir tes besoins etc...
---> Je te suggère de t'orienter vers du "tout fait" car cela existe

2)
Du point de vue topologique : si tes changements de signe du courant doivent être fréquents et rapides, tu devrais mettre en cascade deux convertisseurs : le premier étant une source de courant constant I0, et le second, un pont en H qui aiguille le courant + ou - I0... ça dépend de ce que tu veux....


Comment on fait ?

- Déjà tu trouveras des composants proposant des pont H déjà intégrés dans une puce. Si tu ne trouves pas ton bonheur (5A) prends des MOS, mais uniquement des NMOS. Ils sont plus performants que les PMOS (+ rapides, + disponibles).
- Ensuite, il existe des composants dits "driver". Ils permettent d'envoyer des "pêches" de courant dans les grilles des MOS pour les faire bien commuter. Il existe des drivers pour pont en H :
http://fr.farnell.com/jsp/search/bro...D2014%2B203340

- Ensuite, il faudra que tu conçoives/choisisses une self de lissage ... ce qui va te donner du fil à retordre.
- Pour garantir un courant constant, il faudra penser à une schéma de régulation... car c'est compliqué à faire en boucle ouverte (surtout si tu veux une précision à 2% si j'ai bien compris).
- Le placement/routage est d'une importance capitale... il faudra absolument te faire aider pour cette étape.

---> Bref, j'espère que tu as un életronicien dans ton environnement (prof etc...) car la réalisation de convertisseurs à découpage n'est jamais simple.

Toi qui ne voulais pas que ce soit un aspect important de ton travail ... c'est râpé ! C'est le genre de truc qui va te bouffer bcp de temps. Mais c'est très intéressant.

Selon moi :
- Soit tu peux te faire aider par qqun du métier, et là oui, c'est faisable.
- Soit l faut revoir le système pour faire qque chose de + simple. Si c'est pour une expérience physique, tu peux utiliser une source de tension en série avec une R, et un pont en H à relais directement ... les changements de signe de I seront alors lents (moins de qq Hz grand max) mais 2% de précision faut pas rêver... et le rendement sera calamiteux.


Bon courage.

[rezatoune]

Merci beaucoup de ta réponse !
Le sujet de mon TIPE est ce brevet. Une vidéo youtube postée par le laboratoire peut être vue ici. Des aimants, en lévitation grâce à un matériau diamagnétique, sont déplacés où on veut par des courants. En laboratoire ils utilisent ~700mA, mais je n'ai pas accès à du carbone pyrolitique ==> pas de lévitation ==> frottements ==> plus de courant .
J'ai déterminé qu'une commutation à ~100 Hz les déplacerait à 5 cm/s, ce qui serait satisfaisant, mais pouvoir expérimenter les limites en vitesse serait intéressant.

Concernant le tout fait, je peux acheter des modules L298N à 2€30 sur eBay, et rajouter en série avec ma charge des résistances de puissance, changeables pour le courant désiré. Les L298N peuvent êtres mis en parallèle si il s'agit de ceux dans le même boîtier de ce j'ai lu quelque part (?). Cela me ferai 10€ de pont en H, plus 2€ pour une résistance de puissance de 50W (18W dedans à 3 ampères, sans radiateur). Ça me parait un peu cher à première vue, en tout cas au dessus de mes moyens en huit fois.

En restant dans le DIY :
* j'ai trouvé un drivers de pont en H qui semble convenir si je fournis ~18V à coté, MIC4468ZWM. Mais ça me fait soit pas assez de pins sur l'arduino, soit de la logique à rajouter à côté... compliqué pour le routage après.
* un pont en H en standalone : TLE52052XK. Facile à implémenter et contrôler depuis 2 pins seulement, supporte parfait. Par contre il a l'air assez tatillon sur les dépassements de courant.
* Concernant la régulation de courant, le dernier point pourrait être complété par une résistance de puissance. Ça me ferai 20W de perdus en chaleur, mais je vois pas comment faire autrement, peut-être ce qui suit.

Je n'ai pas du tout compris pourquoi tu me suggère de lisser le courant , soit je me suis mal exprimé dans mon dernier post sur ce que je veux faire, sois quelque chose m'échappe totalement . Peut-être de la régulation de courant en PWM ? Il est possible de lisser le courant, le mettre dans un comparateur, et avoir une régulation qui se fait "toute seule" dans le bas du pont en H ?
Le problème selon moi est :
* soit je met la régulation de courant avant le pont en H, et la tension d'alimentation du pont chutera, provoquant un non fonctionnement
* soit je la met en dessous, même combat mais en pire puisque le microcontrôleur ne pourra pas le contrôler, à cause de la terre du pont en H qui bougera sans arrêt.
* soit je rajoute de la résistance à la charge du pont en H, et je doit dissiper tout.

[bobflux]

> J'ai besoin de faire passer un courant de +/-[0.5 ; 5] ampères dans des traces de circuit imprimé,
> J'ai mesuré cette charge à 2 ohm et 3 uHenry

A 5A, ta trace de circuit imprimé dissipera 50W, c'est parfaitement irréaliste, elle va fondre.

Mettons donc que tu dimensionnes ta trace correctement. Si il faut vraiment 5A, alors elle ne pourra pas faire plus de 0.1 ohm. Tu peux aussi diminuer le courant en ajoutant des tours à ta bobine imprimée, d'ailleurs ce ne serait peut-être pas une mauvaise idée...

Concernant l'inversion du sens, il est peut-être bien plus simple d'avoir deux boucles en sens contraire plutôt qu'une seule boucle dans laquelle on fait circuler un courant pouvant changer de sens...

On devrait pouvoir avoir un petit nombre de sources de courant et les multiplexer, ça dépend combien de traces doivent être actives en même temps.

[A voir en vidéo sur Futura]

[erff]

Bonjour,

Si tu commutes à 100 Hz ... ça va ... même les états de cross conduction peuvent ne pas être trop gênants, et tu peux largement utiliser des NMOS/PMOS car tu n'as pas besoin de performances dynamiques. Dans ce contexte, ton projet devient bcp + abordable car un driver n'est pas indispensable : il suffira juste d'insérer des buffers logiques (porte OUI 'amplifiée') derrière les sorties du µC si ce dernier ne peut pas sortir bcp de courant. Les commutations ne seront pas spécialement rapides, mais à 100Hz c'est pas du tout dramatique.

Par contre, tu désires avoir 2% de précision dans ton courant et pour ça il faut une régulation. Si tu te contentes d'un réglage manuel : la piste chauffe, son impédance varie avec la température, donc le courant varie etc... tu en pourras pas procéder à des mesures fiables et ton truc ne sera pas répétable sans régulation. De plus les résistances à l'état passant des MOS dépend bcp de la température ... bref il faut un contrôle, et donc une mesure de courant (capteur à effet hall par ex). Je vois deux options :

- Mettre un ballast linéaire : au lieu de mettre une résistance de puissance en série, tu mets un transistor avec une petite circuiterie de commande pour que son courant s'adapte au courant désiré (réglage par potentiomètre).
Avantage : facile à faire / moins de composant / assez précis
Inconvénient : ça chauffe beaucoup -> radiateur indispensable ... donc probablement cher (quelques gros transistor en // + gros dissipateur) ... Dans ton cas, sous 12V / 5A tu dois dissiper 60W !!! Donc soit tu mets un petit radiateur et tes mesures ne durent pas + de 30s, soit tu mets un gros radiateur + gros transistor. Tu peux réduire cette valeur en abaissant ta tension de puissance à "juste ce qu'il faut sous 5A" (à déterminer expérimentalement).

- Faire un régulateur de courant à découpage (piste sur laquelle je te croyais embarqué).
Avantage : Compact / chauffe peu : si tu fais bien ton truc tu n'auras pas besoin de dissipateur ! Tu n'as besoin que du pont en H et d'une inductance de lissage.
Inconvénient : Réalisation + délicate / nécessité de dimensionner une inductance de lissage / driver et gestion des temps morts (cross conduction) : ça peut aussi coûter cher ...

Je privilégierais qd même la première piste (+ simple)

[Zenertransil]

Je privilégierais qd même la première piste (+ simple)

La piste fait 2 Ohms, donc sous 5A, ça fait 10V... Il n'en reste que deux sur le ballast! Et on tombe à 10W, ce qui est largement faisable avec un seul transistor. L'échauffement maximal du transistor sera obtenu pour le point d'adaptation d'impédance, donc avec une résistance dynamique de 2 Ohms pour le transistor. 4 Ohms au total, donc 3A dans le circuit : le transistor dissipe 18W.

Les transistors qui supportent 18W en continu se ramassent à la pelle. Une 60aine de watts pour les TIP122 (darlington), 115W pour un 2N3055, etc... Il y a aussi les MOSFET, on s'affranchit du problème du courant de base!

[rezatoune]

Bonjour,

A 5A ça me fait une densité de courant de 95 A/mm^2, un peu (beaucoup trop) élevé mais tant que ça se vaporise pas tout va bien, je peux faire des tests courts. Je vais dessiner les traces à la main avec un stylo indélébile, donc déjà si j'arrive à faire des traces pas trop grosses (1,5mm idéalement) et au bon endroit je serai content . Je peux pas du tout faire une autre trace à côté, faire avancer l'aimant est un peu comme piloter un moteur pas-à-pas, il y a des étapes à itérer. Je pense souder des petit brins de cuivre dessus pour diminuer la résistance un peu plus, mais ça doit rester à peu près plat, la force créée par le champ magnétique diminue avec le carré de la distance.
Il est vrai que ça chauffe. J'ai mesuré 95°C à 4A pendant mes tests à la main.

Un régulateur à découpage me semble infaisable à mon niveau de connaissances .
Concernant la limitation de courant, je vais partir sur un ballast linéaire. J'ai tenté de la mettre avant le pont en H, avec un op amp qui prend la tension aux bornes de la résistance de shunt et la ramène à la valeur du courant qui la traverse (x100 ici). Un autre op amp commande le mosfet de puissance qui fait la régulation.
courantInstableOscillant.jpg
Mais U2 ne réussi clairement pas à suivre la tension, il semble ne pas pouvoir plus que 0.01V/us. J'ai augmenté son slew rate à 0.4V/us (comme le lm324n) et les choses n'ont pas vraiment changées, complètement instable (pièce jointe). Je suis incapable de rendre le comportement satisfaisant , l'ajout "au pif" de C3 après avoir fouillé dans des datasheets d'op amp a beaucoup arrangé les choses mais c'est pas encore ça, même sans oscillations il y a un gros dépassement de la consigne à 1ms, peut-être U1 qui est pas assez rapide pour abaisser la tension de la grille ?
courantStableMaisDépassement.jpg

Je verrai demain si je peux arranger la commande du pont en H, éviter la cross conduction. Cela peut-il être fait en utilisant les deux op-amp restant du lm324N, en les utilisant comme des buffer ? 40mA ça me parait pas être beaucoup pour allumer/éteindre rapidement les MOSFETs.

Des gros radiateurs ne me sont pas un problème, j'ai des cpu attendants d'être dépouillés .

Merci de vos réponses.

[erff]

Bonjour,

Ta régulation de courant est très problématique :
- Le gain statique de ta chaîne directe est IMMENSE, et je ne suis pas surpris que ton système oscille : il faut prendre bcp de précautions si l'on veut boucler un système avec un tel gain.
- Inspire toi de ce qui est fait dans les alimentations de labo ou alors regarde ici, il y a des montages "source de courant"
http://www.sonelec-musique.com/elect...e_courant.html

[bobflux]

Combien de traces doivent être activées simultanément ?

Quand est-ce que tu dois changer le sens du courant ?

Le courant doit-il obligatoirement être continu ou bien de l'alternatif conviendrait ?

[rezatoune]

Bonjour,

Jusqu'à huit traces devront être activées en même temps, elles seront isolées entre elles donc plusieurs alimentations ne sont pas un problème. Il faut deux traces par directions. Le sens du courant doit être changé 4 fois par déplacement de l'aimant d'une trace à la suivante (de ce que j'ai compris du brevet, pas sûr). Le courant doit obligatoirement être continu, sinon le champ magnétique créé sera en moyenne nul et rien ne changera.

Limitation de courant :
J'ai essayé avec un transistor bipolaire, deux en darlington, trois empilés.... impossible d'obtenir 5 ampères. Je ne sais pas pourquoi. J'ai tout remplacé par un mosfet, pas de changement. J'ai en désespoir de cause enlevé la résistance série de V4 (10k ohm). Et ça s'est mis à fonctionner très bien .
limitationCourant.jpg
Dépassements de 30% de la consigne, et c'est un peu la panique lors du changement de sens du courant, mais sinon il est effectivement limité, même en cross conduction prolongée. Je ne sais par contre pas ce que ça fera en réel, si je dois rajouter des capacités quelque part ou autre, je vois sur beaucoup de schémas des petits condensateurs un peu partout.
La générateur V4 sera un 7805 prenant la même alimentation que les op amps, suivit d'un potentiomètre. Est-ce-qu'une zener de 5.1V pourrait tenir le rôle du 7805, même si la tension à réguler "bouge" tout le temps ?
Je regarderai demain la commande du pont en H (cette fois pour de vrai !).

Merci de vos réponses

[erff]

Bonjour,

Ton montage n'est pas bon : il faut que ton AOP prélève la tension aux bornes du shunt ... ici tu mesures une tension aux bornes du shunt + des composants que l'on ne voit pas (en bas). Tu devrais montrer tout le schéma pour que l'on puisse t'aider davantage.
Je le redis : tu devrais aller t'inspirer de http://www.sonelec-musique.com/elect...e_courant.html
Regarde la section "Générateur de courant à AOP (amplificateur opérationnel)" et analyse les positions du shunt et de la charge sur les montages proposés.

[rezatoune]

Bonjour,

J'ai pourtant l'impression d'avoir fait ~exactement la même chose que sur le lien que tu m'as conseillé ! Et comme la consigne que je donne à l'aop prend sa référence sur l'autre borne du shunt ça me semble bon. Ltspice refuse la simulation des diodes zener donc je joins le schéma que je pense faire en vrai : pièce jointe : schémaLimitationCourantRéel..jpg
Je préfère mettre la limitation en amont du pont en H si possible, j'ai l'impression que ça me rendra le travail plus simple pour la commande du pont si les mosfets du bas sont mis à la même masse que l'arduino (?).

J'ai essayé la limitation avec un MOSFET, et avec deux transistors en darlington, et ai obtenu des résultats similaires. Je ne sais donc pas lequel choisir.limitationTransistorBipolaire.jpglimitationMOSFET.jpg

Il y a toujours des dépassements de consigne, mais je crois avoir implémenté le schéma correctement, je ne sais pas ce que je peux faire contre ça. Ils ne durent que 20 us donc ça va je suppose.

Commande du pont en H :

Le comportement souhaité est le suivant :
a | b | état | bas gauche (NPN) | bas droite (NPN) | haut gauche (PNP) | haut droite (PNP)
0 | 0 | rien | 0 | 0 | 1 | 1
0 | 1 | --> | 0 | 1 | 0 | 1
1 | 0 | <-- | 1 | 0 | 1 | 0
1 | 1 | frein| 1 | 1 | 1 | 1
On obtient les équations logiques suivantes :
bas gauche : a
bas droit : b
haut gauche : a + /b
haut droit : /a + b

C'est réalisable avec 8 portes NOR : 4 pour les OUI et NON, et deux fois 2 pour les deux OU.
J'ai trouvé celles là : NLV14001BDR2G, version SMD.
* à 1kHz, la charge/décharge de la grille prendra 0.5% du temps. Mais si je veux faire du PWM à 4 kHz avec l'arduino on passe à 2%. Est-il possible d'empiler deux des circuits intégrés pour avoir deux fois plus de courant disponible en sortie ?
* si je dépasse les ±10 mA annoncés maximums dans la datasheet, est-ce que la porte est morte ? (i.e. dois-je rajouter des résistances en sortie des portes ?)

Le schéma complet :schémaComplet.jpg

Merci de vos réponses =)

[erff]

Bonjour,

Si tu mettais un PMOS (ou un PNP) avec le shunt connecté entre le 12V et l'émetteur tu éliminerais les transitoires vus aux entrées de l'AOP.
Ensuite, si cela n'élimine pas les transitoires de courant, il faut amortir ton système.
- Dans un premier temps, tu dois faire un modèle de la boucle fermée, et regarder la réponse impulsionelle à des perturbations de la tension vue en bas de l'actuel shunt (qui serait la tension de collecteur si tu avais mis un PNP) afin d'émuler l'effet des commutations du pont (les L*di/dt doivent poser souci).
- Pour commencer, le modèle niveau 0 que je ferais serait : modèle du second ordre pour l'AOP (voir doc), modèle d'ordre 0 pour le MOS (Imos = G*Vgs). Pour la charge (hacheur + piste) je considérerais seulement une résistance en série avec la source de tension perturbatrice.
Pour ralentir le système, j'essaierais une résistance à la grille du MOS + une capa grille-source éventuellement (du coup tu modélises ton MOS comme Imos=G/(1+tau*p)*Vgs). Mais il faut bien calculer les éléments pour atteindre l'objectif désiré. Je ne te garantis pas que ça va résoudre ton souci.
Peut-être que les calculs montreront qu'on peut éliminer les transitoires bcp + simplement... à voir ...

[rezatoune]

Bonjour,

Mettre le shunt en amont du mos et utiliser un PMOS a en effet lissé le signal , aucune idée du pourquoi.
Je n'ai trouvé nulle part une modélisation d'op amp en second ordre par contre ?. Et je ne sais pas comment introduire la charge et les perturbation dans les calculs : IMG_20140808_025757.jpg

Sinon j'ai tenté de supprimer la composante inductive de ma charge, et ça marche tout de suite sans problèmes ! : chargeResistiveUniquement.jpg
Parce qu'avec l'inductif c'est super sale : chargeResistiveEtInductive.jpg
J'ai donc rajouté un condensateur qui améliore ça, en parallèle avec la charge : chargeEgalementCapacitive.jpg.
Mais ça veut dire que la charge est encore plus compliquée qu'avant...

Merci de vos réponses.

[rezatoune]

Bonjour,

J'ai enfin réussi à avoir un comportement satisfaisant pour la régulation du courant ! Le rajout d'une bobine dans le shunt permet de raser un peu les pics de courant observés lors de la commutation. Avec une valeur de 500 nH, les dépassements ne sont pas plus grands que 5% de la consigne, et durent ~15us, ça me va. Pièce jointe 255208

La tension non nulle en bas du pont en H ne devrait pas gêner la commande des MOSFETs, puisque c'est les portes logiques qui les commanderont et non le microcontrôleur directement. Il faut que je vérifie que les portes NOR que j'ai choisi vont bien sortir ~ leur tension d'alimentation si je met du 5V en entrée. La charge/décharge de la grille sera effectué à priori en 1 us au pire (en comptant le délai des portes logiques).

[rezatoune]

Schéma donné précédemment illisible, et 5 minutes écoulées. régulationSatisfaisanteSchéma.jpgrégulationSatisfaisanteCourbes.jpg

[ranarama]

Aujourd'hui j'ai découvert des Mosfets de puissance très sympa car Rds(on) ridicule et tension de commande à partir de 2,5 V donc je pense tu seras aussi intéressé.

L’intérêt se serait de simplifier ton circuit de commande car la grille est ici compatible TTL tout simplement.
Et éventuellement de rendre tes dissipateurs de chaleur inutiles mais ça je n'en suis pas certain, faudrait faire des calculs, je me dit juste que c'est possible si le Rds(on) est tout petit, qu'en dites-vous ?

Les deux refs que j'ai trouvé (y en a peut-être d'autres de la même famille) :

https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...u9G75vlXI0hUfg

https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j...sGc5KAX2YEP-AQ

[rezatoune]

Merci de ta suggestion
Ils sont en effet intéressants de ce qu'il ne nécessitent pas de dissipateur thermique !
Mais je crois que je vais rester sur ceux que j'avais choisi avant :
* Ceux là sont seulement en composant de surface, petit, et justement ça m'arrange pas trop pour tracer le circuit imprimé.
* Il me faudrait quand même des drivers pour les PMOS du haut du pont en H, leur source est à ~12V.
* Ils sont plus chers, même si on rajoute un radiateur 7°C/W pour les PMOS
* J'ai peur de les cramer, leur tension grille-source maximale est deux fois plus petite

[Zenertransil]

Bonjour,

Aujourd'hui j'ai découvert des Mosfets de puissance très sympa car Rds(on) ridicule et tension de commande à partir de 2,5 V donc je pense tu seras aussi intéressé.

15A-20V et 11A-20V, "de puissance"? C'est peu... Et la marge de sécurité est très faible!

L’intérêt se serait de simplifier ton circuit de commande car la grille est ici compatible TTL tout simplement.

Tout simplement peut-être, sauf que rien n'est moins sûr! Si commander un MOSFET se limitait à appliquer une tension GS suffisante, ça se saurait... Les MOSFET "logic level" sont utilisables sur une sortie TTL pour une faible occurrence de commutation, car le temps de montée est catastrophique. Pas pour de la MLI! Et comment comptes-tu bloquer les PMOS du haut? (voir réponse de rezatoune, qui a vu le problème)

Et éventuellement de rendre tes dissipateurs de chaleur inutiles mais ça je n'en suis pas certain, faudrait faire des calculs, je me dit juste que c'est possible si le Rds(on) est tout petit, qu'en dites-vous ?

Encore une fois, P=R_DSon*I_D², ça n'est vrai qu'en régime établi. Les pertes de commutation ne sont pas négligeables...


Il y a autre chose, mais c'est beaucoup plus "personnel", et à chacun sa façon de faire : je trouve qu'utiliser des transistors "logic level" dans un pont en H dans la majorité des cas est une hérésie! Déjà parce que la C_GS est généralement plus grande à coût égal (on n'a rien sans rien), d'où des pertes de commutation supérieures ; ensuite parce que c'est prodigieusement inutile puisqu'il faut de toutes façons un driver pour des questions d'adaptation en tension (qu'on utilise 2NMOS-2PMOS ou 4NMOS) ; et enfin parce que ça augmente la probabilité de se retrouver en cross-conduction à un moment où un autre...

Des transistors de puissance "classiques" demandent ~10V de Vgs pour conduire correctement, avec un Vgsth de ~3V. Ce qui fait que si, lorsqu'un des deux transistors d'un bras du pont se met à conduire, la Cgs de l'autre n'est pas totalement déchargée et son |Vgs| vaut encore 2/3V, il ne se passe rien. Avec un logic-level, la carte traverse la pièce en un temps record... Et mieux vaut ne pas avoir le nez au-dessus!

[bobflux]

Son pont en H va commuter lentement, les pertes par commutation seront faibles.

> je trouve qu'utiliser des transistors "logic level" dans un pont en H dans la majorité des cas est une hérésie!

Pas faux en théorie, mais étant donné que toutes les cartes mères de PC et de laptop contiennent des convertisseurs buck multiphase, on a une offre énorme de MOSFET correspondants, pour pas cher... avec un drive correct, il n'y a pas de problèmes.

Concernant la commutation, il ne faut pas regarder Cgs, mais Qg. Cgs ne sert à rien dans le calcul, d'ailleurs sa valeur varie avec Vgs, et une bonne partie de Qg provient de l'effet Miller sur Cgd...

Tiens, voilà un assortiment de MOSFET, des simples et des doubles, attention au prix, c'est pas cher.

http://www.digikey.com/product-detai...3-1-ND/4764756
http://www.digikey.com/product-detai...8-1-ND/4897039
http://www.digikey.com/product-detai...FCT-ND/3837666
http://www.digikey.com/product-detai...7-1-ND/3060919
http://www.digikey.com/product-detai...7-1-ND/3712546

Concernant les drivers :

http://www.digikey.com/product-detai...SCT-ND/3487425
http://www.digikey.com/product-detai...SCT-ND/3462400
http://www.digikey.com/product-detai...1-1-ND/1762222
http://www.digikey.com/product-detai...9-1-ND/3503877

Les premiers ont un émulateur de diode sur le MOS du bas. Ils ont tous un anti-cross-conduction adaptatif bien sûr. J'ai testé le ADP3120 (confrère des deux NCP en haut de la liste), ça marche bien. Il y a toutefois un hic : il faut que la capa de bootstrap soit chargée pour que ça fonctionne, donc on ne peut pas maintenir le MOS du haut passant continuellement.

Ta source de courant linéaire fait mal aux yeux. Pourquoi ne pas mettre une source à découpage style driver de LED ? D'ailleurs en rusant, tu peux dégager le pont en H...

[rezatoune]

Bonjour,
Ben le découpage ça a l'air compliqué, voir infaisable pour moi, j'aimerai pouvoir bientôt me mettre à la construction. Je ne vois pas comment je peux éviter le pont en H ? Et si ça peut rester des composants en trou traversant ça m'arrange énormément pour faire les circuits imprimés, toutes les traces sont faites à la main (j'ai pas d'imprimante laser).
Pourquoi est-ce que elle fait mal au yeux ma source de courant , ce que j'ai pour l'instant est en pièce jointe, le comportement est parfaitement satisfaisant au dessus de deux ampères (je pense). Je ne l'utiliserai pas pour une LED à cause des dépassements, mais pour une trace de pcb ça ira.
Capture d’écran 2014-08-13 à 00.55.29.jpgCapture d’écran 2014-08-13 à 00.58.51.jpg

[ranarama]

ça peut être ? Mais ça implique que la charge de l'onduleur soit résistive pour que le courant soit affecté identiquement à la tension d'après ce que j'ai compris.
http://physique.vije.net/BTS/index2....onduleur_mono1
(il y a deux page à lire sur ça, ensuite deux autre pages ou il explique pour le pont comme tu as fait )

[bobflux]

Et si ça peut rester des composants en trou traversant ça m'arrange énormément pour faire les circuits imprimés, toutes les traces sont faites à la main (j'ai pas d'imprimante laser).

http://www.pcbway.com

C'est limite moins cher que le circuit vierge à graver soi même, bordel.

Pourquoi est-ce que elle fait mal au yeux ma source de courant

Parce que linéaire donc disispe à mort, mais si ça ne te dérange pas, alors y'a pas de problème.

[rezatoune]

J'ai fait le routage : Capture d’écran 2014-08-16 à 16.36.52.pngCapture d’écran 2014-08-16 à 16.36.24.png
en faisant ce que je pouvait... la masse est pour moi en étoile mais j'en sais trop rien.
Les fichiers pour DipTrace sont en pièce jointe, je reviendrai pour dire si ça marche en vrai.

[Antoane]

Bonsoir,
Tu dois avoir une cross-conduction (conduction simultanée des deux mos de chaque demi-pont lors des changements d'état) sévère avec ce schéma.

Ta source de courant linéaire fait mal aux yeux. Pourquoi ne pas mettre une source à découpage style driver de LED ? D'ailleurs en rusant, tu peux dégager le pont en H...

Comment ?
Merci.

[bobflux]

> Comment ?

Perso, je mettrais une alim symétrique et une source de courant à découpage capable de tirer ou pousser du courant dans la charge reliée à la masse. Mais ça impose une source de courant par charge... si il y a du multiplexage, c'est peut-être plus rentable d'utiliser des ponts en H...

[ranarama]

A ta place je rajouterais sur la carte une bobine de lissage du courant et un commutateur en // comme ça ça te permet de tester et comparer facilement les deux cas, en commutant hors tension évidemment (sinon boom).

Sur LTspice ça donnerais ça (j'ai corrigé le V6) :

[ranarama]

Voici une grosse mise à jour du dernier msg (ne pas en tenir compte du coup)
Cette fois j'ai modifié ta topologie en n'utilisant qu'un type de Mosfet + un Bipolaire par Mosfet pour adapter la commande TTL + 4 zeners pour protéger les grille des Mosfet (pas indispensable en théorie) et là j'obtiens des valeurs en rapport avec ce que tu cherches à faire.
Je tiens quand même à prévenir que j'ai juste fait ça pour m'amuser et apprendre à utiliser le logiciel LTSpice IV donc je ne sais pas si c'est viable en pratique par contre : prévoir un casque et se planquer

[Zenertransil]

Bonsoir,

Si on utilise des P-MOS, des pompes de charge ou des systèmes de bootstrap, il y a une raison! Tu ne t'es pas rendu compte qu'un truc clochait à la simulation?

La commande de Rezatoune était parfaitement compatible TTL, avec je ne sais pas combien de composants en moins! Et au moins, son montage, il fonctionne correctement...

PS : les Zener ne sont pas "pas indispensable en théorie", mais prodigieusement inutiles dans ces conditions! Le but c'est de terminer un projet, pas de faire 36 """corrections""" plus farfelues les unes que les autres qui compliquent le routage et augmentent le coût pour rien (et, accessoirement, fonctionnent très mal)

[rezatoune]

Houla plein d'avis ! Merci beaucoup =)

Il y a déjà une inductance de lissage, celle de 500 nH en bas. Voici le plan selon moi :
Si il y a cross-conduction, ça me fait un pic de courant pendant disons 10us. J'ai U=L*di/dt. Je dit arbitrairement que mon di/dt=(5A)/(10us)=500 000A/s. Je veux que ce pic fasse une tension supplémentaire de 0.5V au bornes du shunt, ce qui fait croire à la régulation que au moins 5A circulent, soit le maximum autorisé, qui seront donc forcément limités. Je dimensionne donc l'inductance : L=(0.5V)/(500 000A/s)=1 uH. J'ai donc un peu sous-dimensionné mon inductance de filtrage.

Mais je ne pense pas que la régulation de courant soit assez rapide pour jouer ce rôle. Je croit que je vais partir sur du 2uH, pour garder des temps de montée en courant raisonnables lors de la non cross-conduction. En simulation ça marche bien, et j'ai envie de pouvoir mettre les mains à la pâte, même si il y a mieux ça devrait faire l'affaire.

Pièce jointe : Le courant bleu dans la charge est nul, le courant vert est donc celui de la cross-conduction. On voit que la limitation de courant (en rouge la tension en sortie de l'op-amp) a le temps de faire ce qu'il faut pour que ça pète pas.
Capture d’écran 2014-08-17 à 14.57.01.jpgCapture d’écran 2014-08-17 à 14.57.19.jpg