Asservissement d'un Flyback par un PIC

[Gagaetan]

Bonjour a tous!

Dans le cadre d'un petit projet d'elec, je souhaite remplacer l'intégralité (du moins je l’espère) de la chaine de commande du MOSFET d'un Flyback par un PIC.
Ci-dessous le schéma du Flyback avec la chaine d'asservissement :



Je vais faire de la commande PWM et de la commande PFM (je sais qu'il est possible d'overclocker la fréquence de sortie du PIC grâce à des PLLs) et je vais très certainement utiliser un PIC18F. J'ai cependant quelques questions :

1) Puisque le transfo isole la sortie de l'entrée une partie de la boucle de régulation (comparateur) doit être alimentée sur la sortie pour un asservissement le plus précis possible. L'autre partie qui commande le driver est alimentée sur l'entrée. C'est pourquoi un place un auto-coupleur au milieu de la chaine d'asservissement pour conserver cette isolation galvanique. Ainsi le but de mon projet étant de remplacer tous les éléments par un PIC, je ne sais pas ce qu'il en est pour l'alimentation de ce dernier. C'est-à-dire dois-je l'alimenter sur l'entrée/sortie? Est-ce que l'isolation va être respecté?

2) Ca rejoint un peu ma première question : Après étude des datasheet les blocs PWM, PFM, Correcteur PID ainsi que CAN et DAC (pour échantillonner le courant de sortie) peuvent être "codé" dans le PIC. Seulement je ne suir sur de rien pour ce qui est de la tension de référence nécessaire au PID (est-ce que je peux gérer au niveau de la programmation du PID dans le PIC ?)

Voila, donc avis au personnes qui ont déja fais de l'asservissement par des PIC, si vous pouvez m'éclairer sur mes deux questions ce serait sympa!

Merci d'avance
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[MiKL.66]

Bonsoir,

Un PIC18 ... tu es un peu optimiste je pense !
J'espère que tu ne compte pas géré le découpage uniquement en numérique !!! ??

Je te conseille la série PIC33 qui est prévu à cet effet ! (sauf s'il existe des PIC18 de nos jours ... qui font le boulot)
Tu ne dis rien des tensions d'entrée et de sortie ?

Au fait ... pourquoi veux tu remplacer les bons vieux contrôleurs par un PIC ?

[invite03481543]

Bonjour,

la première question qui me vient en te lisant: connais-tu bien les alim Flyback et en as-tu déjà réalisé une? Tes questions me suggère que la réponse est non.

Si tu n'as jamais réalisé un Flyback tu vas à l'échec assuré, je te le garanti.

Dans l'ordre il faut donc te faire une alim simple et conventionnelle analogique, puis il deviendra possible de mettre un PIC pour gérer l'ensemble.
J'espère que tu as une bonne connaissance des asservissements PID, sachant que la difficulté majeure se situe à deux endroits stratégiques:
1/La prise en compte des conditions initiales et exceptionnelles (surcharge, court-circuit, de manière plus générale appel fort de courants)
2/l'asservissement de la boucle de régulation en fonction des variations de la tension d'entrée et du courant de sortie).

Tu t'attaques à des choses bien plus compliqué qu'il n'y parait.

Bon courage.

[invite03481543]

Et je n'ai même pas parlé du transformateur qui doit être optimal... ainsi que le routage de l'ensemble bien entendu.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gagaetan]

Alors, petites explications:

Pour HULK28

1) L'alimentation flyback est déjà réalisé (boucle de régulation comprise). Mon seul travail supplémentaire est d'étudier la possibilité de remplacer cette dite boucle par un PIC (moins couteux et plus facile à implémenter qu'un contrôleur).

2) Pour la réalisation d'un PID dans le PIC, c'est peut etre effectivement la partie un peu moins facile que les autres (mais j'ai déjà implémenter des correcteur dans un PIC donc ca ne devrait pas trop me poser de problèmes..)

Pour Mikl.66

1) Mon prof m'a pourtant assuré qu'un PIC 18F ferait largement l'affaire... (Au début je voulais même partir sur un 16F877 car beaucoup utilisé dans l'asservissement des moteurs, ce qui est au passage plus difficile à faire que mon travail actuel). Je vais regarder de plus près la série 33F

2) Je veux effectivement rendre la chaine de régulation uniquement numérique (du moins je suis en train d'étudier si c'est possible ou pas). Donc pour moi c'est encore un peu floiu: Je ne sais pas si le PIC seul est capable de faire cela... Donc quelques éclaircissements supplémentaires serait la bienvenue

[MiKL.66]

remplacer cette dite boucle par un PIC (moins couteux et plus facile à implémenter qu'un contrôleur).

Je n'en suis pas si sûre ...

Mon prof m'a pourtant assuré qu'un PIC 18F ferait largement l'affaire...

Si le prof le dit !
Je doute qu'un PIC18 soit suffisamment rapide pour échantillonner puis traiter le signal !
Après tout, si c'est pour l'école, pourquoi ne pas essayer ...

Tu nous à rien dis sur la fréquence de découpage, les tensions, les courants ...

[antek]

1) Mon prof m'a pourtant assuré qu'un PIC 18F ferait largement l'affaire...

Microchip conseil pour ça les 24f avec DSC ou dsPIC33

[Montd'est]

remplacer cette dite boucle par un PIC (moins couteux et plus facile à implémenter qu'un contrôleur).

Je crois que si c'était vrai nos camarades chinois, entre autres, feraient ça de puis bien longtemps.

Ce qu'on fait parfois pour se passer de contrôleur c'est un flyback "auto oscillant", sans circuit intégré, et parfois sans optocoupleur, après les perfs sont pas les mêmes...

[invite03481543]

Tu aurais dû commencer par dire que tu as déjà un Flyback sous les yeux, et ajouter quelle sont ces caractéristiques.
Comme je te l'ai dit la difficulté majeure est la boucle de régulation qui n'a que peu avoir avec un correcteur pour asservissement moteur par exemple.
Si pour une raison x ton PIC envoie une mauvaise commande PWM, ou inadaptée à la situation, tu vas tout exploser, un Flyback est capricieux.
Un exemple parmi d'autres:

Tu as un appel de courant exceptionnel, la tension de sortie s'écroule => la correction réclame plus d'énergie => commande du MOS à fond puis arrêt de la pointe de courant juste en même temps => Vout au taquet => ampoule grillée illico.
Quand ce n'est qu'une ampoule c'est pas très grave.
La vitesse de réaction est le point crucial et le plus difficile à mettre au point, ça peut tourner en simulation et être dramatique en situation réelle, vu que la boucle est directement liée aux paramètres de tes capas de sortie, inductance de fuite du transfo, diode de redressement, etc donc une étude de Bode s'impose et qui nécessite de bien modéliser cette boucle qui peut être à plusieurs pôles.
Même en analogique on peut bien galérer rien que sur ce point alors que la vitesse de réaction n'est pas un obstacle.
Trop vite s'est l'oscillation assurée avec des conséquences sans limite, trop lent c'est l'instabilité assurée.
Là encore c'est même réducteur, car tu vas avoir à gérer les instabilités du secteur, les effets de la température, les dérives générales qui peuvent fortement influencer la boucle de réponse.

Mon conseil: commence sur une charge purement résistive et ensuite tu avanceras pas à pas, mais attend toi à verser de la sueur avant d'aboutir.
Bon courage, tu verras c'est très formateur.

PS: un PIC18 suffit largement, en tout cas les modèles ayant suffisamment de RAM et ayant une PLL.

[invite03481543]

Pour conclure, tu ne trouveras pas de PIC dans un Flyback pour commander le MOS en PWM, sauf en sortie par exemple pour des configurations de régulations de chargeurs pour différentes technologies.
C'est ce que je fais par exemple.
Je ne dis pas que c'est infaisable, juste que ça n'apporte rien sauf de grosses emmerdes, en plus coté prix c'est plus cher, j'ai déjà fait le calcul (les chinois aussi crois moi vu ce qu'ils dépotent).
Il faut compter ton PIC, le quartz, la régul qui va alimenter ton PIC, le temps de programmation, le temps d'études, etc.
Avec un UC3844 (par exemple), genre de 555 du découpage, ça coûte 1$ et sans risques de bug et tout existe depuis des décennies sur ce mode.

Dans un cadre d'apprentissage ça reste un excellent exercice

[Gagaetan]

Merci beaucoup pour vos réponses. Effectivement j'ai commencer à mettre en place le PIC (codage notamment) et c'est pas aussi évident que ca en avait l'air ...

Une autre question pour Hulk:

Au niveau du prix de revient pour une alimentation, c'est plus chère d'acheter le PIC (quelques euros), l'alimentation de ce dernier (on pourrait imaginer un petit régulateur pas cher qui se sert de la tension de l'alim d'entré) et le quartz (il doit y avoir des kits de développement qui regroupent tous les éléments cité, de plus le PIC possèdent un oscillateur interne il me semble), que d'acheter les composants analogique nécessaire à la chaine de régulation classique ?

J'ai discuté avec mon prof, et c'était bien dans le but de nous exercer à l'implémentation d'un PIC qu'il nous a donné ce travail. Je lui ai cependant soumis vos remarques et il m'a répondu qu'il pourrait y avoir un intérêt à mettre un PIC uniquement dans le cas ou le montage possède plusieurs alimentations à contrôler. C'est Plusieurs pushpull, full bridge... Vous pensez que c'est quelque chose de faisable et rentable ?

[invite03481543]

Bonsoir,

le plus rentable est de mettre par exemple un circuit spécialisé type UC3842 ou UC384x, ou encore TL494, c'est à dire les circuits spécialisés les plus utilisés au monde.
Ces composants coûtent en quantités industrielles (en Chine) pas plus de 0.2$...
Les schémas pour réaliser des Flyback classiques sont les mêmes depuis plus de 20 ans, donc autant dire que leurs études sont amorties depuis des lustres, d'autant que ce sont à la base des études US et Européenne.
Donc faire une commande Flyback avec un PIC est un non sens industriel total et juste un intérêt pédagogique.

Par contre il est plus intéressant d'utiliser un PIC (ou tout autre µC évidemment) pour réaliser un PFC par exemple ou que ce µC gère la régulation de sortie d'une alimentation (Flyback ou autres).
Par exemple avec une seule et même carte ce PIC permettrait de configurer à souhait la tension de sortie et le profil de courant.
Bon nombre de chargeurs sont réalisés ainsi.
On peut ainsi faire un seul modèle de chargeur capable d'être adapté à différentes technologie (Pb, Lithium, etc).

Le µC peut être utilisé à bon escient dans un ensemble plus complexe comme un Full-Bridge, un onduleur sinus etc mais sa mise au point pour arriver à un niveau de sécurité suffisant et équivalent à son homologue en analogique est très couteux en terme d'heures de développement, donc limité à des exemples tels que ceux que j'ai évoqué, ou pour des produits au delà du kW et dans des systèmes beaucoup plus complexes.

Aujourd'hui il est plus fréquent d'associer un µC avec des circuits spécialisés mais chacun ayant sa plus value utilisée à bon escient, il est beaucoup plus rare (et surtout très risqué) de ne mettre qu'un seul µC, malgré les avancées des dsP en la matière par exemple.
Donc pour finir, les 2 obstacles majeurs en faveur d'un seul µC sont:

-niveau de fiabilité moindre empêchant à moindre coûts des niveaux de certifications équivalents aux produits plus classiques.
-coûts d'adaptation prohibitifs

Le seul avantage:
-la confidentialité mais uniquement sur des systèmes complexes.

Il faut savoir aussi que ce genre de techno a beaucoup de mal à passer les certifications Veritas, AMDEC/FIDES, donc nécessite des moyens financiers type artillerie lourde et ne concerne que les marchés spéciaux voir marginaux en terme de quantités.
Pendant que nos chers asiatiques exploitent toujours les schémas des alims que nous (europe et US) leur avons donné à fabriquer à l'époque, qu'ils ont allègrement pompés depuis des lustres et fait évoluer très peu.
Mieux ils déposent des brevets sur des choses que nous n'avons pas su protéger et que nous leur avons donner à fabriquer... bref quand la connerie s'en mêle c'est terriblement accablant.

Donc ca protège les topologies très évoluées faisant appel à des modèles mathématiques complexes de traitement du signal, là le risque de pompage est quasi nul et dans ce domaine ils sont bien à la ramasse, les leaders technologiques étant essentiellement US, Hollande, Koréen, Japonais (depuis que TDK a racheté Lambda notamment) mais pas du tout en terme de chiffre d'affaires où là les carottes sont cuites depuis longtemps.
La France a un gros savoir faire en la matière, mais bon on a jamais su garder nos technos...
Bref, ce problème un µC ne pourra jamais le régler...

Voilà voilà.
@+