[Résolu] Problème théorique pertes en conduction

[vicmand]

Bonsoir,

Je viens à vous car je suis sur un calcul qui n'aboutit pas...
Le problème est le suivant : je suis en train de dimensionner un véhicule électrique et j'ai imaginé à l'occasion un circuit de contrôle du moteur. Ce circuit est constitué de composants "ordinaires" (AOP, transistors etc) et réalise une opération spécifique → Une modulation de largeur d’amplitude (MLI/PWM) permet de faire varier la puissance. Il y a également une rétroaction par une mesure de courant moyennée qui permet en réalité d'imposer un courant et non simplement une tension.
Il s’agit donc d'un asservissement en courant (L'accélérateur fait varier le courant imposé).

Le problème consiste à connaître les pertes en conduction dans le MOSFET principal de ce hacheur (un cadran).

La difficulté est la suivante : admettons qu'on impose une régulation à 5A, ce courant traverse le MOSFET ET la charge, on se dit alors que les pertes sont Rmosfet*I².

Le problème est qu'en court-circuit (Rcharge=0), on a toujours 5A (régulé), on applique la même relation... Mais pourtant la puissance dissipée dans le MOSFET est beaucoup plus grande (E*I très certainement).

Rmosfet*I² n'est donc pas la solution car I et Rmosfet sont constants mais la puissance dissipée dans le MOSFET dépend de la résistance de la charge.

Je cherche donc un expression de Pdissipée qui ferait intervenir les résistances Rcharge et Rmosfet.


Je tiens à préciser que ce problème n'est pas trivial vu les pages de calculs que j'ai rempli, merci à celui qui saura m'aider sérieusement.
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[DAUDET78]

Une modulation de largeur d’amplitude (MLI/PWM) permet de faire varier la puissance. Il y a également une rétroaction par une mesure de courant moyennée qui permet en réalité d'imposer un courant et non simplement une tension.
Il s’agit donc d'un asservissement en courant (L'accélérateur fait varier le courant imposé).

j'aimerai bien voir le schéma ... je crains le pire !

Rmosfet*I² n'est donc pas la solution car I et Rmosfet sont constants mais la puissance dissipée dans le MOSFET dépend de la résistance de la charge

. C'est quoi cette affirmation ???? Si tu as un régulateur de courant (fait comment ?) qui limite le courant à 5A la puissance dissipée dans le MOS c'est toujours Rds(on)*I²

Je tiens à préciser que ce problème n'est pas trivial vu les pages de calculs que j'ai rempli

J'ai vaguement l'impression que tu as fait de faux calcul sur un mauvais schéma.

Le courant moyen dans un moteur piloté en PWM ne demande pas de limitation de courant externe à 5A ! Ou alors, tu désatures ton MOS qui passe en analogique si le courant dépasse 5A ? Très mauvaise approche du problème .

[vicmand]

Je recherche une personne compétente pour un problème sérieux et non vos moqueries injustifiées.



Des informations complémentaires pour les autres :

Le courant est mesuré par un ampèremètre analogique DC, peut être que celui-ici n'indique pas la valeur réelle du courant efficace dans certains cas.
Le MOSFET est uniquement piloté en tout ou rien. La seule relation pertinente que j'ai trouvé fait intervenir le rapport cyclique.

La différence de courant doit s'expliquer par les pertes durant la commutation.

[Antoane]

Bonsoir,

Avant que ca parte dans les choux :
1.

Je recherche une personne compétente

C'est bien, celui qui t'a répondu jusqu'à lors entre dans les critères.

2. http://forums.futura-sciences.com/el...sez-aller.html

La réponse à toutes les questions n'est pas obligatoire, si celle-ci n'est pas faite pour faire avancer le schmillblick.

Si la seule réponse que l'on a à faire est de critiquer la question, on doit s'abstenir de le faire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Je recherche une personne compétente pour un problème sérieux et non vos moqueries injustifiées.

C'est un peu normal qu'une personne incompétente ne puisse comprendre les remarques et demandes d'une personne compétente .

La première chose à faire, c'est pas du baratin, mais de fournir un schéma sur ta mesure de courant, la commande du MOS, bref, la totale !

Le MOSFET est uniquement piloté en tout ou rien

avec un driver de MOS ou un bouton poussoir ?

La différence de courant doit s'expliquer par les pertes durant la commutation

tu travailles à 100Hz ou à 100KHz ?

[Antoane]

Bonjour,

Un ampèremètre analogique mesure un courant moyen.

Le problème est qu'en court-circuit (Rcharge=0), on a toujours 5A (régulé), on applique la même relation... Mais pourtant la puissance dissipée dans le MOSFET est beaucoup plus grande (E*I très certainement).

Rmosfet*I² n'est donc pas la solution car I et Rmosfet sont constants mais la puissance dissipée dans le MOSFET dépend de la résistance de la charge.

Je cherche donc un expression de Pdissipée qui ferait intervenir les résistances Rcharge et Rmosfet.

Les hypothèses classiques permettant de séparer pertes par conduction et par commutation dans un mos utilisé en PWM ne sont plus valables lors d'un court-circuit, où le mosfet passe en mode saturé (attention : "saturé" pour un mosfet est différent de saturé pour un bipolaire : https://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET). Tant que tu n'entres pas dans ce domaine (généralement rapidement fatal pour le MOSFET), la formule dc*Rdson*Ipeak^2 (ou dc est le rapport cyclique et Ipeak le courant RMS de drain pendant le temps on) te donne une bonne approximation des pertes par conductions. C'est la formule classique.
Pour ce qui est des pertes par commutation, nonobstant qq hypothèses raisonnables, le calcul est assez trivial. Pour aller plus loin et prendre en compte les formes d'ondes exactes, le mieux est de passer par une simulation Spice, la solution analytique n'existant, me semble-t-il, pas.
http://www.ti.com/lit/an/slpa009a/slpa009a.pdf
https://www.google.fr/search?q=mosfe...buck+converter

Je tiens à préciser que ce problème n'est pas trivial vu les pages de calculs que j'ai rempli

On pourrait probablement te montrer quelles hypothèses ne sont pas valables ou auraient pues être faites si tu nous montrais tes calculs.

[vicmand]

Merci pour votre réponse Antoane,

Je reviens sur le fonctionnement de l'ampèremètre analogique. On peut le considérer comme un moteur DC qui serait bloqué, le couple au blocage est donc proportionnel au courant. Or un ressort a généralement une constante de raideur proportionnelle à la déformation. Il en vient que la déformation (distance parcourue par l'aiguille) est proportionnelle au courant, la graduation de l'ampèremètre est effectivement proportionnelle le long du cadran. Dans le cas d'un PWM le courant augmente en racine²(rapport cyclique) tout comme le courant efficace par rapport au courant qui circule quand le MOSFET est activé. J'ai du mal à comprendre du coup pourquoi l'ampèremètre indiquerait la valeur moyenne et non la valeur efficace ? Je pensais d'ailleurs que toutes les charges "réagissaient" à la valeur efficace, la valeur moyenne n'étant rien de plus qu'une vue graphique.

Mais je dois avouer qu'avec du sinus le courant indiqué est bien 0 (Imoy) et non Ieff, mais si la tension reste positive... ? L'aiguille revient grâce au ressort à non grâce à un couple négatif.

Oui c'est ce que je commençais à me dire pour les pertes en commutation, la Rdson de mon MOS n'est que de 20mOhm mais si il n'y a pas d'autre résistance en série... Tout y passe durant la commutation.

C'est effectivement ce que j'utilisais, bien que ce soit insuffisant ici.
Merci pour ces liens, je ne pense pas que je pendrai en compte le temps de chargement de la grille et les formes exactes, je vais essayer de trouver les pertes analytiquement, je m'attends à intégrer du x-x²...

[DAUDET78]

la Rdson de mon MOS n'est que de 20mOhm mais si il n'y a pas d'autre résistance en série... Tout y passe durant la commutation.

C'est vraiment une phrase à se flinguer ..... du n'importe quoi ! (surtout qu'il y a, parait-il, un générateur de courant 5A ?)
Avant de mourru, j'aurais bien voulu voir le schéma d'un véhicule électrique qui amène une résistance nulle comme charge d'un MOS ......

[vicmand]

Tout y passe = le courant instantané vaut E/R, R étant une résistance du MOS en commutation à l'instant t, (R>Rdson mais au moins, un moment, du même ordre de grandeur). Cette résistance se définit justement par R=E/I à l'instant donné, je ne vois pas où est le problème. Mon vrai interlocuteur m'a très certainement compris de toute façon.

Le véhicule roule déjà... Mon objectif n'est plus vraiment de construire un véhicule mais de comprendre par curiosité, de faire un excès de "zèle" au niveau du dimensionnement, c'est plus une question de mathématiques qu'une fin en soit dans les sciences physiques. Mon véhicule n'est pas un assemblage de produits commerciaux incompris, tout est dimensionné et compris à la jonction PN près. La résistance nulle est simplement d'ordre théorique, celle du moteur ne descend pas au dessous de 0,39 Ohms au blocage.

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[ranarama]

bsr. Comme à dit Daudet, sans schéma et sans plus de détails techniques, c'est vraiment nébuleux. Il conviendrait de reformuler ta demande dans ce sens si tu veux plus de gens pour répondre et t'aider par ex pour : "je suis sur un calcul qui n'aboutit pas.." -_-' (?)
Perso, le sujet m’intéresserais surement mais là j'avoue que j'ai pas pigé grand chose à ta demande :/

[vicmand]

Cette personne a voulu reproduire notre projet après avoir visionné la vidéo, on avait donc déjà tout terminé à ce moment là. On a d'ailleurs parcouru plus de 500Km avec notre trottinette électrique qui est très fiable. Ne crois pas que tu es le centre du monde, pour nous la création d'un montage électrique et la fabrication d'un projet sont de véritables plaisirs !

La réponse de Antoane me me suffit, merci à tous.

[gienas]

Bonsoir à tous

... Ne crois pas que tu es le centre du monde ... La réponse de Antoane me me suffit, merci à tous.

Ta remarque vaut pour toi également!

Puisque ton problème est [Résolu], la discussion peut s'arrêter là, ce qui évitera les dérives hors charte.

Je te suggère, à titre de rappel, de relire entièrement la charte.