Résistance de pulldown pour PWM Arduino

[lobodol]

Bonjour,

Ma question est des plus élémentaire mais je préfère la poser plutôt que de faire des conneries.
Je souhaite contrôler la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu. Pour se faire, je compte utiliser un MOSFET (IRF540 pour être précis) commandé avec une PWM produite par mon Arduino Uno.
D'après ce que j'ai lu (je n'ai pas encore mesuré), le signal de sortie de l'Arduino aurait une valeur max de 3.8V ce qui est parfait quand on lit la datasheet du MOSFET.
Ma question est donc la suivante : vaut-il mieux relier le signal PWM directement sur la grille du MOS ou bien placer une résistance de pulldown (2.6k par ex) ?

Merci !

Bonne journée
-----

[vincent66]

Bonjour,
La capacité de gate du mosfet peut provoquer un grand pic de courant transitoire que la sortie de l'arduino risque de ne pa apprécier...
Il vaudrait mieux utiliser un gate driver fait pour...

[lobodol]

Comme un TC4429 par exemple ?
Et dans ce cas, résistance de pulldown ou pas ?

[invite6a6d92c7]

Bonsoir,

3,8V parfaits pour commander un IRF540? C'est une farce?

Faut 10V, oui..... Driver obligatoire, ne serait-ce que pour l'adaptation en tension!

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,

Ma question est des plus élémentaire mais je préfère la poser plutôt que de faire des conneries.
Je souhaite contrôler la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu. Pour se faire, je compte utiliser un MOSFET (IRF540 pour être précis) commandé avec une PWM produite par mon Arduino Uno.
D'après ce que j'ai lu (je n'ai pas encore mesuré), le signal de sortie de l'Arduino aurait une valeur max de 3.8V ce qui est parfait quand on lit la datasheet du MOSFET.
Ma question est donc la suivante : vaut-il mieux relier le signal PWM directement sur la grille du MOS ou bien placer une résistance de pulldown (2.6k par ex) ?

Merci !

Bonne journée

Il existe des logic level MOSFETs comme par exemple le IRLZ 44 N


Mais il ne tient que 60 V drain-source.

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
La capacité de gate du mosfet peut provoquer un grand pic de courant transitoire que la sortie de l'arduino risque de ne pa apprécier...
Il vaudrait mieux utiliser un gate driver fait pour...

En principe, on utilise une résistance d'environ 470 Ohms en série entre la broche de sortie de l'Arduino et le gate du MOSFET.
I = U/R. Le courant ne pourra jamais dépasser 10 mA. Une sortie digitale de l'Arduino peut débiter jusqu'à 50 mA.

[lobodol]

Bonsoir,

3,8V parfaits pour commander un IRF540? C'est une farce?

Faut 10V, oui..... Driver obligatoire, ne serait-ce que pour l'adaptation en tension!

Bah je sais pas, j'ai lu la datasheet de l'IRF540 et il est indiqué une tension de 3V pour Vgs...
De toute façon la sortie de l'Arduino est en 5V (je ne sais pas où j'ai vu 3.8V Oo).

Mais il ne tient que 60 V drain-source.

C'est largement suffisant, la tension d'alimentation du moteur est de 12V.

En principe, on utilise une résistance d'environ 470 Ohms en série entre la broche de sortie de l'Arduino et le gate du MOSFET.
I = U/R. Le courant ne pourra jamais dépasser 10 mA. Une sortie digitale de l'Arduino peut débiter jusqu'à 50 mA.

Donc la résistance c'est pour protéger la sortie de l'Arduino des pics de tensions à la mise sous tension, c'est bien ça ?
Est-ce qu'elle peut également protéger la sortie de l'Arduino dans le cas où le MOS grillerait et qu'elle se retrouverait en court-circuit ?

[Yvan_Delaserge]

Bah je sais pas, j'ai lu la datasheet de l'IRF540 et il est indiqué une tension de 3V pour Vgs...

C'est la tension de seuil, celle à laquelle le MOSFET commence à conduire. Mais pour le saturer, il faut quelques volts de plus. cf. les graphiques #5.

De toute façon la sortie de l'Arduino est en 5V (je ne sais pas où j'ai vu 3.8V Oo).

C'est largement suffisant, la tension d'alimentation du moteur est de 12V.



Donc la résistance c'est pour protéger la sortie de l'Arduino des pics de tensions à la mise sous tension, c'est bien ça ?
Est-ce qu'elle peut également protéger la sortie de l'Arduino dans le cas où le MOS grillerait et qu'elle se retrouverait en court-circuit ?

La résistance sert à éviter les phénomènes de résonance et aussi à limiter l'intensité que devra fournir l'Arduino. Ce sera le cas même si le gate du MOSFET se retrouve connecté à la masse. Mais naturellement que si on se retrouve avec 100 V sur la patte de l'Arduino, celui-ci sera détruit.

Donc tout dépend de ton circuit. Tu peux nous montrer le schéma.

[invite6a6d92c7]

Bonjour,

En principe, on utilise une résistance d'environ 470 Ohms en série entre la broche de sortie de l'Arduino et le gate du MOSFET.

Tiens, c'est nouveau ça... On ne procède ABSOLUMENT JAMAIS ainsi, c'est le meilleur moyen d'avoir des résultats exécrables et accessoirement de tuer les transistors par palettes! De même que les "phénomènes de résonance" dont parle Yvan_Delaserge... Jamais entendu parler!

[Yvan_Delaserge]

c'est le meilleur moyen d'avoir des résultats exécrables et accessoirement de tuer les transistors par palettes!

Par quel mécanisme?

De même que les "phénomènes de résonance" dont parle Yvan_Delaserge... Jamais entendu parler!

Faut lire un peu...

[invite5c0d525e]

Faut lire un peu...

Tu vas bien nous balancer un lien ou nous faire un copier coller...

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,


Tiens, c'est nouveau ça... On ne procède ABSOLUMENT JAMAIS ainsi, c'est le meilleur moyen d'avoir des résultats exécrables et accessoirement de tuer les transistors par palettes! De même que les "phénomènes de résonance" dont parle Yvan_Delaserge... Jamais entendu parler!

Pourquoi tu vas pas raconter tes salades chez International Rectifier?
ça t'occupera....et comme ça tu nous lâcheras un peu la grappe.

Pour en savoir plus...

http://www.irf.com/product-info/data...ata/ir2103.pdf

[Antoane]

Bonjour,

Il est souvent nécessaire d'insérer une résistance de grille au circuit de commande d'un MOSFET pour :
- amortir les oscillations entre la capa d'entré du MOS et l'inductance de la piste ;
- protéger le driver en limitant son courant de sortie.
Parfois les deux.

470Ohm est une valeur relativement élevée, on reste généralement sous les 220Ohm, voire sous la centaine d'ohms lorsqu'il faut commuter rapidement.

Noter qu'une résistance trop élevée peu générer des mises en conduction inopinées du transistors lors de dVds/dt trop grands. En effet, les capas parasites Cdg et Cgs réalisent un pont diviseur qui couple la tension Vds et Vgs. Ce couplage est entièrement absorbé par le driver si la résistance de grille est nulle (ou faible).

Cela permet aussi de ralentir la commutation, et par là de limiter les di/dt et donc de diminuer les couplages par impédances communes :

A propos des di/dt, je m'étais fait avoir : sur un buck synchrone, le chip (LTC38machin) du DC-DC avait 5mm de trace d'alim en commun avec le MOS du haut, jusqu'aux capas de découplage... la commutation de celui-ci suffisait pour provoquer sur l'inductance de la piste une chute de tension suffisante pour rebooter le DC-DC (il y a un circuit dedans qui surveille l'alim pour se mettre en marche et s'éteindre proprement). Un coup de cutter a réglé le problème (en coupant la trace dans le sens de la longueur). Sur un oscillo 100MHz, c'était quasiment indécelable

Bon, faut pas trop ralentir non plus, sans quoi on se retrouve à dissiper non seulement des puissances (instantanées) colossales pendant la commutation, mais également des énergies colossales.

La résistance de grille peut effectivement protéger le µC dans le cas où le transistor se mettrait en court-circuit grille-drain (source déconnectée) en limitant le courant s'écoulant dans l'entrée du µC à un niveau acceptable (<40mA). http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf
Ceci a-t-il un intérêt ? j'en doute, le mode de défaillance préféré de ce composant étant la mise en court-circuit complète.

Un arduino n'est capable de sortir que 40mA par sortie (en Absolute max ratings), le maximum pour lequel les niveaux de sortie sont spécifiés est de 20mA.

Les graphiques donnés en post#5 n'ont pas grande valeur puisque ce ne sont que des valeurs typiques. Il faut considérer les conditions de mesure de la résistance à l'état passant du mosfet.

Ajouter une résistance de pull-down (10k par ex.) est une bonne idée : elle fixe le niveau de la grille lorsque la sortie du µC est en haute impédance, i.e. en entrée (ce qui est probablement le cas en phase de reset).

[invite6a6d92c7]

Re,

Antoane a répondu (mieux que je ne l'aurais fait) et je l'en remercie, je n'ai pas à m'y coller!

Pourquoi tu vas pas raconter tes salades chez International Rectifier?
ça t'occupera....et comme ça tu nous lâcheras un peu la grappe.

Pour te laisser raconter n'importe quoi, comme c'est devenu coutume? Non merci...

Grande résistance de grille = temps de commutation rallongés = puissance dissipée par l'interrupteur augmentées... Hors les transistors modernes tirent de plus en plus les Rdson à la baisse, d'où des pertes statiques de plus en plus faibles. Les pertes de commutation sont vite prépondérantes! Donc si on accepte une grande résistance et la lenteur qui va avec, on se mange un transistor plus costaud (en puissance dissipable), ou plus vraisemblablement un radiateur plus gros ou un radiateur tout court s'il n'y en avait pas!

Personnellement, je n'ai jamais vu une résistance de plus de 100 Ohms après un driver... Et pour des applications exigeantes (f élevée ou Qg grande), généralement entre 1 et 10 Ohm : on est loin des 470!

[lobodol]

Merci à tous pour vos réponses.
Donc pour résumer ce qui a été dit :
-Il faut utiliser un driver pour contrôler le MOSFET afin d'avoir un signal de contrôle adapté
-Il faut placer une résistance série R1 (aux alentours de 10ohms) entre la sortie du driver et la grille du MOSFET
-Il faut placer une résistance de pulldown R2 (environ 10k) sur la grille du MOSFET afin de fixer l'état de la grille lorsque la sortie du µC est en haute impédance

Remarque : R1 et R2 forment un pont diviseur de tension. On peut considérer que R1 << R2, donc le gain du pont est proche de 1.

Vous validez ?

Antoane a répondu (mieux que je ne l'aurais fait) et je l'en remercie, je n'ai pas à m'y coller!

Je ne force personne à me répondre, si c'est une corvée autant ne rien répondre

Bonne journée !

[invite5c0d525e]

Un pont diviseur n'a pas de gain, il divise tout simplement. R1 est négligeable par rapport à R2 donc n'a pas d'influence, pas la peine de se compliquer la vie.

"Je ne force personne à me répondre, si c'est une corvée autant ne rien répondre" La phrase de Zenertransil ne t'était pas destinée, elle visait Yvan.

[invitee05a3fcc]

-Il faut placer une résistance de pulldown R2 (environ 10k) sur la grille du MOSFET afin de fixer l'état de la grille lorsque la sortie du µC est en haute impédance

Non ! En entrée du driver ..... PullUP ou PullDown suivant le niveau actif
PS : sur le IR2103, elles sont intégrées au driver ( mais pas très énergique !).

[Antoane]

Bonjour,

Le driver n'est pas toujours nécessaire, cela dépend de la vitesse de commutation désirée et du MOSFET employé. Dans ton cas, il est indispensable.

On peut effectivement voir le pont diviseur comme un bloc fonctionnel dont le rapport des tensions de sortie et d'entrée vaut R1/(R1+R2), et on peut appeller ce rapport gain -- toujours inférieur à 1 et très proche de l'unité dans ton cas. Note que tu peux aussi câbler la grosse résistance non pas entre la masse et la grille mais entre la masse et la sortie de la commande. Cela revient au même.
Cette résistance est indispensable lorsque la commande du MOSFET vient d'un composant à sortie 3 états, un µC par exemple. Un driver de MOSFET qui se respecte n'a pas cette caractéristique, la résistance de pull-down entre grille et source est alors inutile. En revanche, la sortie du µC, reliée à l'entrée du driver, est, elle, à 3 états, il peut alors être nécessaire d'y intercaler une résistance de pull-down. Ce n'est pas toujours indispensable, certain driver intégrant cette résistance.


edit : Grillé par Daudet.