Questions concernant l'alimentation analogique d'un moteur à courant continu

[Driounet]

Bonjour à tous,

J'essaie de comprendre le fonctionnement d'un circuit d'alimentation d'un moteur à courant continu datant de quelques années (décennies même).
Je pense être arriver à 95% de la compréhension, mais certaines interrogations demeures, que je vous soumet.

Il s'agit d'un pont en H avec 4 transistors bipolaires Darlington (2 NPN et 2 PNP donc) commandés en analogiques par deux autres transistors bipolaires classiques en amont (un pour chaque sens de rotation).
Ainsi, pour un sens de rotation donné, les bases des deux Darlington non bloqués sont reliées au collecteur et à l'émetteur du transistor de commande amont, de sorte qu'ils sont commandés par un courant identique.

Mes questions sont les suivantes :
1) En général, quelle est l'avantage d'un pont de puissance par rapport à un demi-pont ? (J'ai le sentiment qu'ici, le résultat serait le même avec seulement un Darlington pour chaque sens)
2) Dans le cas qui m'occupe, que se passe t-il si les deux Darlingtons non bloqués ont un gain différents (dispersions de fabrications ou autres...) Beta1 et Beta2 ? Les courants de base étant les mêmes : Ib, l'un va vouloir imposer un courant moteur Beta1*Ib, et l'autre Beta2*Ib...

Pour des raisons de propriété/sécurité, je ne peux pas joindre le schéma électronique, mais si ma description du problème n'est pas suffisamment claire, j'essaierai de griffonner un petit schéma simplifié.

Merci d'avance
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[PIXEL]

le demi-pont demande une double alim...

[Driounet]

Effectivement... ça m'avait échappé.
merci pour la réponse rapide !

[Driounet]

Concernant la seconde question, en me relisant je me rend compte que ça n'est pas très clair.
Voici un schéma électronique pour l'alimentation pour une commande positive. J'ai simplifié la polarisation des transistors (avec une tension de polarisation +Vc1) car ça ne concerne pas ma question.

Les deux Darlington sont de gains beta1 et beta2, et le transistor de commande est de gain beta0, et je considére toujours égaux les courant émetteur et collecteur.

La donnée des tensions base-émetteur des transistors 0 et 2 me permet de trouver la relation liant la commande Ue et le courant moteur Imot = Ie2.
Mais Le transistor 1 n'intervient jamais dans le calcul.
De ce fait, je ne comprend pas quel mécanisme assure que Ie1 = Imot = Ie2, et donc que Ib1 * beta1 = Ib2 * beta2.

J’espère que c'est plus clair...

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

pourquoi y a t'il deux transistors ?

1 suffit ( pourquoi faire simple , quand on peut faire compliqué !)

[Driounet]

Excellente question, dont je n'ai pas la réponse (ce n'est pas moi qui ait imaginé tout cela).
J'essaie juste de comprendre comment et pourquoi ça marche.

[PIXEL]

vu qu'un seul suffirait , j'ai pas envie de décortiquer ce montage abracadabrantesque...

demande à l'agité du bocal qui a dessiné ça !

[Antoane]

Bonjour,

A priori, cela fonctionne car les relations I_c= β_b ne sont pas respectées pour les transtsiors 1 et 2,
on a I_c < β I_b. C'est peut-être le cas pour aucun ou pour l'un, mais pas les deux.

Il faudrait connaitre les valeurs des résistances pour en dire plus.

J'ai du mal à voir l'intérêt également. As-tu un contexte d'utilisation un peu plus précis ?

[Driounet]

Il est à la retraite ou mort.
Tant pis, merci quand même.

Si d'autres personnes se sentent l'envie de décortiquer un montage abracadabrantesque ils sont les bienvenus

[PIXEL]

et , sincèrement , à part un concepteur masochiste......

qui va dessiner ça ?

[PIXEL]

Il est à la retraite)

tant mieux pour ses clients/employeurs

[Driounet]

Je ne savais pas que cette relation pouvait ne pas être respectée dans certain cas. Vous m'ouvrez des perspectives, merci !

Pour les valeurs des résistances, on a R0 = 300 Ohms, R1=1 KOhms, R2=100 Ohms
Pour les transistors, Beta0 est de l'ordre de 100, beta1 et beta2 sont de l'ordre de 10000
Quant à R3, c'est une résistance de très faible valeur qui est utilisée pour la polarisation de l'ensemble : en vrai, il y a un feedback entre la tension en E2 et l'entrée (que je n'ai pas représenté, ça complique pas mal le schéma. Je n'aurais pas du non plus faire figurer R3 du coup).

[Antoane]

Un transistor est comme un robinet : il laisse passer plus ou moins de courant, en fonction de son courant de base.
Il peut "vouloir" laisser passer beaucoup de courant (fort Ib) mais, pour autant, peu de courant peut être disponible. Ic est dans ce cas limité non par βIb mais par le reste du circuit.

Je vois pas pour autant pourquoi il a mit 2 transistors.

[PIXEL]

encore un fâché avec le principe d'Occam

[Antoane]

encore un fâché avec le principe d'Occam

Ou un gars qui avait des données que tu n'as pas, ce qui ne nous permet pas de juger.

[Driounet]

D'accord.
Mais alors ça signifie qu'on aura toujours Imot = max(beta1*Ib1, beta2*Ib2), non ?

Je ne vois pas bien dans quel cas aucune des deux égalité ne serait vérifiée... dans le cas ou le moteur agirait en génératrice peut-être ?
Ça n'est jamais le cas dans mon application a priori, ça n'est qu'un moteur (d'un design lui même probablement un peu ancien) commandé en couple.

[Antoane]

Essaye de remplacer le moteur par un circuit ouvert.
:depseul:

[Driounet]

Effectivement,
Du coup, arrête-moi si je dis (encore) des bêtises, mais je comprends que le courant moteur est saturé par valeur min à 0 (transistor bloqué) et par valeur max au plus petit des courants permis par le transistor 1, le transistor 2, et le moteur.
Mais là comme ça je ne vois pas quel phénomène limiterait le courant dans le moteur (mis à part le fait de le débrancher effectivement).

[Driounet]

Un doute me vient : lorsque vous ne comprenez pas l’intérêt d'avoir deux transistors, vous suggérez bien qu'on pourrait se passer de celui qui est en amont (beta0) ?

[PIXEL]

toutafé , c'est une complication inutile, qui nécessite un autre transistor pour inverser la commande....

bref un "montage à la DUBOUT"


faute du but secret du concepteur (comme signalé par Antoine)
autant simplifier

[Antoane]

Bonsoir,

en ce qui me concerne, c'est T1 que j'aurais supprimé

Effectivement,
Du coup, arrête-moi si je dis (encore) des bêtises, mais je comprends que le courant moteur est saturé par valeur min à 0 (transistor bloqué) et par valeur max au plus petit des courants permis par le transistor 1, le transistor 2, et le moteur.

Oui.

Mais là comme ça je ne vois pas quel phénomène limiterait le courant dans le moteur (mis à part le fait de le débrancher effectivement).

C'est la charge mécanique qui détermine le courant moteur : C=k*I, avec C le couple, I le courant et k une constante du moteur.
Dans l'idéal, à vide, aucun courant ne circule dans le moteur.

[antek]

J'ai compris que le demandeur a dessiné UNE branche du pont pour simplifier.

Au fait, pourquoi analogique dans le titre ?

[gienas]

Bonsoir à tous

J'ai compris que le demandeur a dessiné UNE branche du pont pour simplifier.

Au fait, pourquoi analogique dans le titre ?

Je n'ai pas tout lu dans le détail, mais j'ai cru comprendre aussi, qu'il s'agissait d'un "résumé" d'un seul sens de marche.

S'il s'agit d'une commande en tout ou rien ou PWM (ce qui revient au même), ce n'est pas aussi complexe que la discussion qui suit le schéma le montre, mais encore faut-il définir les "règles du jeu", en donnant un ordre de grandeur des composants, en particulier les valeurs de résistances.

D'accord aussi pour s'interroger sur la signification de la notion analogique, qui, en mode commutation, est "hors sujet".

Comme on "a l'air" de mesurer le courant moteur, cela ajoute au trouble.

J'ose espérer (l'approche actuelle s'y prêtant), que la structure ne va pas déraper comme le sujet récent sur la saturation.

[antek]

J'ose espérer (l'approche actuelle s'y prêtant), que la structure ne va pas déraper comme le sujet récent sur la saturation.

Aucun risque puisque, comme chacun le sait, TOUT est analogique et que le "numérique" n'est qu'une vue de l'esprit

[Driounet]

Alors,

Le T1 est effectivement rendu nécessaire par le fait qu'on a une seul alim', et deux sens de rotation à traiter. Comme je l'ai dit, je n'ai fait figurer que la moitié du schéma (l'autre sens de rotation étant symétrique). Effectivement je me demandais si l'on pouvais se passer du T0, mais ça n'est qu'une question subsidiaire étant donné que je n'ai pas la charge de refaire le design de la commande moteur.

Pour le couple, à priori le moteur est toujours chargé (avec une masse et une inertie), et il n'y a pas de limitation externe qui puisse saturer le couple, à ma connaissance. Mais effectivement je n'avais pas percuté que "à vide" => I=0

Pour analogique, c'était pour dire linéaire (par opposition à PWM ou commutation etc...).

En effet, comme je le disais, le courant moteur est "mesuré" au niveau de E2, et la tension est réinjecté en amont pour polariser tout ça indépendamment des propriétés des transistor. Je ne l'ai pas fait apparaître parce que je cherche seulement à comprendre comme cela fonctionne en boucle ouverte.
"La boucle fermé, j'en fais mon affaire"

[gienas]

... Pour analogique, c'était pour dire linéaire (par opposition à PWM ou commutation etc...) ...

Peux-tu confirmer que la commande de T0 est bien analogique, donc variable de zéro X volts (x amenant la saturation de T1 et de T2, donnant la vitesse maximale au moteur?

Peux-tu aussi confirmer que les transistors sont prévus, côté refroidissement, pour pouvoir travailler en linéaire?

Je ne le "sens" pas ainsi.



Édit: fausse manœuvre de ma part. Ceci est ma réponse au niveau message précédent, que je vais rétablir ... si je ne trompe pas.

[Driounet]

Je confirme tout cela au niveau macroscopique : on est assez loin du couple commandé qui ferait saturer T1 et T2, et encore plus loin de la vitesse de saturation.
Au niveau microscopique, je le vérifierai quand j'aurai réussi à mettre tout cela bien proprement en équation

Concernant le refroidissement, je ne crois pas qu'il y en ait. Il n'est pas impossible que le comportement réel ne soit pas strictement linéaire effectivement.
Cela dit, les variations de températures sont relativement faible étant donné la durée de mise en marche du moteur. Et le feedback doit désensibiliser la boucle des variations des composants d'une utilisation à une autre.

[DROMOTIC]

a première vue les transistors sont NPN et PNP
Protection en cas de CC du Mot ??

[Driounet]

Hmmmm
Il y a une diode au niveau du feedback qui permet d'éviter à la commande de diverger lorsque le moteur tourne dans l'autre sens.
Peut-être que ça protège aussi du court-circuit... sans ça je ne sais pas...

[Gwinver]

Si j'ai bien suivi, le schéma est celui correspondant à un sens de rotation du moteur, il représente donc la moitié du commutateur en H, et c'est la raison pour laquelle il y a deux transistors. Le schéma complet aurait les 4 transistors du commutateur en H.
Dans ce genre de montage, les transistors sont à saturation ou bloqués, le gain en courant n'intervient donc pas.