Limitation de courant sans régulation de tension (DC)

[zicdeha]

Bonjour/Bonsoir,

J'ai actuellement une alimentation à découpage (230VAC) qui fournit 2 sorties 13,8V DC, la première à 10A, la seconde à 6A. Ces deux sorties sont exactement les mêmes (masse toutes ensemble au même point et le 13,8V splitté en 2 à cause de la largeur des piste PCB mais qui viennent du même point) et sont également régulée en tension avec par contre une protection qui coupe toute l'alimentation si une sortie dépasse sont courant nominal.

Ce que j'aimerai avoir c'est 1 ou 2 limitations en courant mais sans toucher à la partie tension en régulation (fournie par l'alimentation), comme les LM317 ou L200 et compagnie qu'on peux trouver partout. Je n'ai à mon avis pas besoin de capteur à effet HALL et AOP pour quelque chose sans grand courant/puissance.

Ces deux sorties seront utilisées soit pour charger 1 batterie 12V, soit pour un grand panneau LED fait maison pour de la lumière, ..., rien d'inductif en théorie ni en vue d'utilisation.

Comment pourrais-je faire une simple limitation en courant (qui ne coupe pas la sortie quand le courant demandé dépasse cette limitation mais qui la limite à cette valeur fixée) sans obligatoirement utiliser la partie régulation de tension qui me sert franchement à rien du tout.

Merci par avance,

Zicdeha.
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[jiherve]

Bonsoir,
avec un LM317 monté en régulateur de courant, il est bien sur évident que la tension variera.
JR

[zicdeha]

Bonsoir,

Pour le LM317 d'après ce que j'ai vu et retenu il lui faudra adjoindre des transistors pour aller jusqu'au maximum de 10A ?
La chute de tension sera donc de 1,25V me semble-t-il, donc il faudra certainement un radiateur sur le LM pour dissiper les potentiels 12,5W ?

Merci de la rapidité

Zicdeha.

[Antoane]

Bonsoir,

Lorsque le courant consommé est inférieur à la limite, quelle doit être la tension présente en sortie de l'alimentation ? Avec un 317, elle sera au maximum de ~8V... Pour charger une batterie au plomb 12V, il faut ~13,8V @20°C.
De toute façon, quel que soit l'élément supplémentaire que tu mettras sur le chemin du courant, tu auras une chute de tension additionnelle, qui peut aller de quelques dizaines ou centaines de mV avec un montage à AOP + transistor de puissance à 4 ou 5V si tu utilises un 317 ou un L200.

Est-il envisageable d'intervenir directement sur le circuit de l'alimentation, pour intégrer la mesure du courant dans la boucle de régulation ? As-tu un schéma de l'alim, ou au moins du côté basse-tension ? peux-tu en faire un ?
Il est peut-être possible de récupérer au moins l'information de mesure du courant (si elle existe).

[A voir en vidéo sur Futura]

[zicdeha]

Bonsoir,

Étant donné que je vais m'en servir le plus souvent pour charger 1-2 batteries pour des MCC il faudrait au minimum 12V que la limitation entre en jeu ou non. La limitation est en fait pour éviter un énorme courant d'appel quand les batteries sont a 8V.
Perdre jusqu’à 1V/1,8V est acceptable tant que je reste à 12V minimum.

Il n'est absolument pas possible d'intervenir sur la plaque de l'alimentation (même si l'envie ne manque pas du tout j'adore l’électronique d’où mon cursus) car gros manque de place et surtout qu'il y a du traversant et du CMS sur les 2faces avec des vias et autres en masse. Je n'ai pas trouvé le schéma de l'alim et en faire un risque d’être long et surtout compliqué vu que les valeurs ne sont pas écrites sur les inductances ou que les condensateurs sont sous une bonne tonne de colle blanche.

La boucle de régulation n'est pas du type TL494 où il est plus facile de bricoler un peu mais une grosse puce qui m'est inconnue (707 J761C 20broches).
Par contre il est possible en changeant de potentiomètre d'augmenter encore plus la tension, mais je suis déjà au maximum du potentiomètre d'origine donc je ne parierai pas sur la stabilité si je passe à 15V par exemple. Le condo du 13,8V est de 16V 2200µF 105° et il y en a qu'un pour les 2 sorties.

En espérant guider un peu sur les choix possible à adopter.

Zicdeha.

PS après refresh de la page : Si la mesure de courant existe elle doit se faire d'une manière sur la puce listée plus haut mais sans datasheet je ne sais comment faire. Et effectivemetn c'est des batteries plomb

[Antoane]

Bonsoir,

Étant donné que je vais m'en servir le plus souvent pour charger 1-2 batteries pour des MCC il faudrait au minimum 12V que la limitation entre en jeu ou non.

Tu ne peux pas avoir 12V que la limitation agisse ou non : lorsqu'elle est en fonctionnement, le courant est fixé (à la valeur limite) et la tension est inconnue, déterminée par la valeur de la charge et la valeur du courant.
Autrement dit : U=R*I (au moins localement, en statique), R est fixé, uniquement fonction du truc alimenté, on ne peut donc fixer U et I simultanément. Ou bien I<Imax et alors U=13.8V ou alors I=Imax et alors U<13.8V.

La limitation est en fait pour éviter un énorme courant d'appel quand les batteries sont a 8V.

Perdre jusqu’à 1V/1,8V est acceptable tant que je reste à 12V minimum.

Tu ne pourras pas correctement recharger une batterie au plomb de tension 12V nominale avec 12V. http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/charge/plomb.php
Peux-tu prendre une photo du secondaire de l'alim ?

Par contre il est possible en changeant de potentiomètre d'augmenter encore plus la tension, mais je suis déjà au maximum du potentiomètre d'origine donc je ne parierai pas sur la stabilité si je passe à 15V par exemple. Le condo du 13,8V est de 16V 2200µF 105° et il y en a qu'un pour les 2 sorties.

Effectivement... Mieux vaut éviter

Si il faut tout faire, le principe est assez simple, la mise en oeuvre demande un chouilla de travail. La première étape consistant à trouver un capteur de courant (a effet hall semble une idée raisonnablement bonne, ajoutant simplement la possibilité de faire varier le seuil) analogique 0/20A.

[zicdeha]

Bonsoir,

Je me suis mal exprimé effectivement, quand je disais minimum 12V c’était avec la limitation sinon on garde les 13,8V tant que la limitation ne limite pas.

Malheureusement je sais qu'avec 12V la batterie ne sera pas chargée comme il faut mais si je n'avais pas le choix j'aurai pris cette option en dernier recours.

Je vais prendre des photos et les poster en pièces jointes aucun soucis dessus.

La mise en œuvre ne sera normalement pas trop difficile, s'il faut faire un petit PCB avec kicad ou Eagle et ensuite tout percer et ..... je sais faire, la dessus je ne suis absolument pas limité ni effrayé j'ai l'habitude.

Si on utilise le capteur a effet hall 0-20A, il serait sympa donc de "refusionner" les 2 sorties pour avoir les 16A théorique non ?

H.S: Ne t'en fais pas le petit condo vert 1000µF à coté du pic sera changé j'ai déjà la pièce à coté

[Antoane]

Bonsoir,

C'est une alim de PC ?

Si on utilise le capteur a effet hall 0-20A, il serait sympa donc de "refusionner" les 2 sorties pour avoir les 16A théorique non ?

Si ça :

Ces deux sorties sont exactement les mêmes (masse toutes ensemble au même point et le 13,8V splitté en 2 à cause de la largeur des piste PCB mais qui viennent du même point) et sont également régulée en tension avec par contre une protection qui coupe toute l'alimentation si une sortie dépasse sont courant nominal.

est valide, oui.

[zicdeha]

Bonjour,

Effectivement c'est une alim de pc format ATX mais très fonctionnelle pour l'instant.

Dans ce cas alors un capteur effet HALL et soudage direct sur alim des 2sorties avec une via bien épaisse et le tour est joué d'après ce que je comprends.

J'ai la possibilité d'avoir un chargeur 19V 4A, serait-il plus adapté ou même d'avoir un circuit plus simple à réaliser ?

[zicdeha]

Bonsoir,

J'ai effectué une recherche et j'ai trouvé un petit LT1083 qui pourrait faire l'affaire http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/108345fh.pdf si j'utilise mon alimentation 19V 4,74A. Qu'en pensez-vous ?
Sur le LT1083, y a-t-il une solution (je ne l'ai pas vu dans la doc technique) pour faire comme le LM317 tension/courant constant ? Surement avec un petit AOP ou autre.

Étant donné que ce régulateur est sur la même base que le LM317 et en linéaire, quel serait l’équivalent (pour moins de perte) d'un convertisseur DC/DC réglable en tension/courant comme le LT1083 ?

[Antoane]

Bonjour,
Le LT1084 est la version Linear Tech. i.e. chic et chère du LM1084, le 1083 en est une variante. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1084.pdf

Avec l'alim de PC, il était important que la régulation courant entraîne une chute de tension minime en utilisation, d'où l'utilisation d'un capteur à effet Hall pour mesurer le courant. Avec ton alim 19V, tu as 5V de marge, une mesure du courant par résistance de shunt, plus simple et bien moins chère est donc suffisante.

En PJ trois exemples de montages réalisant la fonction demandée, plus ou moins bien et avec plus ou moins de dépendance des réglages avec la température.
Dans les simulations, la résistance LOAD est variable avec le temps, on observe la tension et le courant de sortie des régulateurs.

Je te laisse comprendre le principe et calculer les composants pour les adapter à tes besoin de (V,I) de sortie (ici, c'est ~13.7V, ~1A). Hésite pas si besoin.

La simu utilise des LT1083, mais les montages sont tout à fait valables avec de LM317, LM1084... Tout régulateur 3 pattes de ce genre convient.

[zicdeha]

Bonjour,

Tout d'abord merci de t'être donné du mal pour me faire ces schémas. Je vais opter pour le deuxième celui sans AOP et réglable via potar.

D'après mes calculs (et tu me diras si c’est juste ou pas), pour avoir pleine gamme de courant a l'inférieur possible, soit mes 4,74A de l'alim mais en prenant en compte des pertes, il faudrait que je change R4 à 0.68Ohms 5W et RV1 à 1500Ohms, pour avoir un courant maxi théorique de 4,65A. Ce qui laisse 100mA théorique de pertes (car je pense que l'alim peut taper un peu plus haut en courant et que de toute façon j'irai pas jusqu'à là).
Les calculs fait concerne la partie courant, la tension je l'ajusterai peut être si besoin est mais je ne pense pas que cela soit nécessaire sur une batterie au plomb (quoique un alternateur tape bien 14,4V)

Par contre merci pour la remarque entre le LM et LT, effectivement une différence de l'ordre de x10 en prix, c'est assez conséquent.

[Antoane]

Bonjour,

D'après mes calculs (et tu me diras si c’est juste ou pas), pour avoir pleine gamme de courant a l'inférieur possible, soit mes 4,74A de l'alim mais en prenant en compte des pertes, il faudrait que je change R4 à 0.68Ohms 5W et RV1 à 1500Ohms, pour avoir un courant maxi théorique de 4,65A.

Tu ne trouveras probablement pas de potentiomètre de 1.5k, mieux vaut partir sur 1k et ajuster R3.

Si tu es sûr de ne pas avoir besoin d'ajuster la tension au delà de 14.4V, tu peux choisir la valeur de R4 de manière à ce qu'une tension aussi grande que possible y soit dissipée. Il faudra de toute façon dissiper 4.65*(19-14.4)~25W dans le montage, autant les répartir entre plusieurs composants (d'autant qu'accroitre la valeur du shunt améliore la qualité de la régulation).

[Antoane]

En PJ un schéma (sans recalcul de la régulation courant) intégrant une compensation en température (pas trop mauvaise) de la tension de sortie.
fs_bat_charg.png
- SW1 permet de choisir le type de charge : floating ou charge complète
- RV3 (et, dans une moindre mesure, RV2) ont des valeurs ne couvrant pas la totalité de la gamme qu'il serait nécessaire de couvrir étant données les différentes tolérances des composants, mais devrait faire l'affaire.
- D5 permet d'éviter d'alimenter la source par la sortie si une batterie est branchée au chargeur mais que l'alim 19V n'est pas présente ;
- RV2 puis RV3 sont à ajuster à vide de manière à trouver la bonne tension de sortie (http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/plomb/charge.php) à la température ambiante considérée ;
- D1 et Q1 doivent être en contact thermique, de préférence pas trop près d'un élément chauffant (shunt ou LM...) ;
- D2 et D3 doivent être en contact thermique avec la batterie. La liaison avec la carte électronique sera de préférence faite avec une paire torsadée. Ajouter un condensateur de 100nF à qq µF en parallèle de D2+D3 au niveau de la carte serait souhaitable ;
- de préférence, RV2, RV3, R2 et R3 seront câblés assez loin de tout élément chauffant (en particulier RV2 et RV3).

La simulation avec des paramètres typiques de la tension de fin de charge en fonction de la température :
fs_simu_temp.png

[zicdeha]

Bonjour,

Là avec une compensation en température (qui est une très bonne chose) on commence à partir dans quelque chose d'élaboré.
De base je cherchais juste un petit moyen "rapide" pour faire du réglage de courant et/ou tension vu que obligatoire (pour la tension si on limite le courant).

Cependant je ne comprends pas pourquoi les diodes rapides D2 D3 servent de contact thermique, peux-tu m'expliquer rapidement comment cela fonctionne ? Je connaissais les thermocouple, CTP, CTN, ... mais pas les diodes.
Le reste j'ai compris pas de soucis.

Merci pour les simulations

[antek]

Cependant je ne comprends pas pourquoi les diodes rapides D2 D3 servent de contact thermique . . .

Elles sont en contact thermique.
La Vf des diodes est sensible à la température, pour cette application je suppose qu'elles suffisent.

[Antoane]

La tension de seuil d'une diode est fonction de sa température, elle décroît de ~2mV/K.
C'est très linéaire et reproductible, mais a un inconvénient assez majeur : la tension de seuil de la diode à 20°C n'est pas connue à priori. Cela impose d'ajouter une dispositif de réglage (RV2 et RV3 dans ce schéma : http://forums.futura-sciences.com/at..._bat_charg.png) ou un système de traitement un peu plus intelligent.
L'avantage principal de cette technique reste qu'elle permet de faire des capteurs de température à très bas coût et aisément intégrable, on en trouve donc par exemple dans les circuits intégrés.

https://en.wikipedia.org/wiki/Diode_...ey_diode_model
http://cds.linear.com/docs/en/applic...ote/an137f.pdf
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2990fd.pdf (Temperature Measurements, p8)

Ces diodes n'ont pas besoin d'être rapides.

C'est ce qui rend D1 nécessaire dans le 1er schéma : http://forums.futura-sciences.com/at...-fs_reg_ui.png

[zicdeha]

D'accord je ne savais pas qu'elles avaient un fonctionnement linéaire par la température.
Effectivement les diodes ne coutent quasi rien.
Je me disais aussi que vu qu'on est en continu l’utilisation de diode rapide n’était pas nécessaire.

Avec un LM1084 a-t-on la possibilité de faire un système tension constante/courant constant ? Je pense que oui vu que ca fonctionne comme le connu LM317, mais il existe plusieurs révisions avec plusieurs aop différents et des valeurs différentes, donc quoi choisir ?

[Antoane]

Avec un LM1084 a-t-on la possibilité de faire un système tension constante/courant constant ? Je pense que oui vu que ca fonctionne comme le connu LM317, mais il existe plusieurs révisions avec plusieurs aop différents et des valeurs différentes, donc quoi choisir ?

As-tu des schémas en tête ?

[zicdeha]

Les seuls schémas que j'ai ce sont ceux des constructeurs parce que j'improvise pas sans connaitre a fond le sujet, et ca concerne uniquement le LM317
Pour le LM1084 j'ai pas vu de système tension/courant constant, je pense qu'une "bête" adaptation pourrait le faire vu que c'est le meme process non ?

[Antoane]

Bonsoir,

Les seuls schémas que j'ai ce sont ceux des constructeurs parce que j'improvise pas sans connaitre a fond le sujet, et ca concerne uniquement le LM317
Pour le LM1084 j'ai pas vu de système tension/courant constant, je pense qu'une "bête" adaptation pourrait le faire vu que c'est le meme process non ?

Il y a peut-être qq exceptions (notamment liées au fait que l'un soit un LDO et pas l'autre), mais l'idée me semble autrement très raisonnable.

[zicdeha]

Bonsoir,

Effectivement il y a surement des exceptions vu que c'est un LDO, mais en regardant les schémas on peux voir quasi les mêmes valeurs sur tout les schémas comparables, d'où le fait que je pense qu'on puisse les interchanger.
Cependant si quelqu'un à déjà fait les tests et peux dire si c'est concluant ou pas serait un vrai plus

[zicdeha]

Bonjour,

Je reviens vers vous car dans mes recherches un de mes anciens documents me parlait d'un UC3906, système vraiment dédié pour la charge des batteries.
Au lieu de traficoter avec des LM317/LM1084 et compagnie je pense qu'un système dédié uniquement pour ne peux être que mieux. Je n'ai en réalité pas besoin de faire varier des tensions juste le courant, ce qui pourra être fait.

Qu'en pensez-vous ? Il y a-t-il un système plus récent en perf/prix ou dans le genre ?

Je montrerai mon schéma et pourquoi pas une implémentation KiCad si besoin est

DS: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc3906.pdf