Courant d'entrée qui chute bizarrement pour mon convertisseur DC/DC

[invite31303ef7]

Bonjour à tous,

j'ai réalisé mon convertisseur DC/DC BOOST dans l'objectif de faire du contrôle et d'adaptation de tension de sortie
Tension d'entrée 8V
Rapport cyclique : Duty cycle PWM 50%
Tension de sortie 16V.
Mon objectif est de varié R charge et voir l'impact sur les courants/tensions d'entrée et les tensions/courants de sortie.



c'est bon j'ai les courbes et les résultats prévus dans la figure ci-dessus parfaitement sauf que j'ai un problème pour la valeur de R=0.5Ohm(qui correspond à une grande valeur de courant d'entrée I_SC) mon systéme reste pratiquement 40 secondes et le courant d'entrée chute vers 0A. tension de sortie Vload commence à augmenter donc j'arrét la manip. Sachant que j'ai pas eu de problème pour les valeurs au delà de R=2 Ohm (pas de chute) et pour la valeur par exemple de R=1.5 Ohm I_SC chute aussi mais aprés un intervalle de temps de 70s (plus que 40s pour R=0.5).

Mes doutes sont orientés vers:
1/ source de tension mais j'ai bien vérifié le générateur peut fournir jusqu'à 120A / 80 V pas de limitation en courant.
2/ Mosfet data sheet Imax=180 trés loin de la limitte.
3/ Saturation du coté bobine mais j'ai bien vérifié pas de saturation à travers les formes d'ondes obtenu et surtout que la saturation est indépendante du temps donc puisque pas de saturation à R=0.5 Ohm y a pas pourquoi elle sature pour laméme valeur de courant aprés 40s.

je sait pas d'ou vient le problème.

Merci pour vos futures démarches.
-----

[bobflux]

Donne un vrai schéma stp.

[invite03481543]

Bonsoir,

et poste un graphe du courant qui soit lisible, là on voit rien du tout.

2/ Mosfet data sheet Imax=180 trés loin de la limitte.

ne signifie rien.
Ce qui compte ce sont les caractéristiques du MOS (Cgs, Qg, Coss, etc) et celle du driver.
Comment est faite ta régulation, comment et sur quoi est fait ton montage, etc ? sont bien plus importants que les hypothèses que tu émets.

[invite31303ef7]

Ci-joint le schéma electrique

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite31303ef7]

ci-joint Forme d'onde du signal PWM et les ondulations du courant d'entrée I_SC.

[invite31303ef7]

Mon convertisseur est en boucle ouverte je doit éliminer ce comportement bizzare.
j'ai réalisé des carte de routage avec une épaisseur confortable pour supporter les grandes valeurs de courant.

Mosfet utilisé c'est Id = 180A:

http://www.farnell.com/datasheets/1932589.pdf

celui là data sheet du Driver utilisé pour le mosfet :

http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/21420d.pdf


Ci-joint Forme d'onde du signal PWM et les ondulations du courant d'entrée I_SC.
Pièce jointe 315506

[invite03481543]

Le calibre employé pour ton courant n'est pas exploitable pour en déduire si la rampe de courant est parfaitement linéaire.
Il faut au moins avoir 4 carreaux en hauteur, donc à refaire.
Précise aussi avec quoi tu relèves ce courant (caractéristique de la sonde, bande passante, etc).
Le LTC4442 est un bon driver, si tant est qu'il soit bien câblé, ce dont je doute fort vu que tu ne montres pas son branchement.
Il faut savoir que le moindre mauvais routage avec ce type de composant peut être pire que de ne pas en avoir.
Notamment le découplage de sa patte VCC et la valeur de sa capa de boost...
De plus tu n'indiques pas le système de synchronisation de ton MOS sensé jouer le rôle de ta diode de roue libre.
Soit tu joues le jeu de tout montrer soit tu te débrouilles.

[invite03481543]

Si tu précisais aussi la valeur de la capacité de filtrage en entrée et en sortie on gagnerai également du temps.
Ce n'est pas parce que tu as une batterie en entrée qu'il ne faut pas de capa en entrée.

[invite03481543]

Une dernière,

il serait intéressant que tu postes les relevés suivants, et si possible bien dimensionnés:

-> Vgs
-> Vds

Pour le MOS et le redresseur synchrone.
Je soupçonne un décrochage du MOS ayant le rôle de la diode ce qui expliquerai que ton courant cesse brutalement.

Tes symboles montrent des PMOS, or tu donnes une ref de NMOS...

[invite03481543]

Mon convertisseur est en boucle ouverte je doit éliminer ce comportement bizzare.

Dans ce cas comment est ajusté le rapport cyclique? A quelle valeur l'as-tu mis par défaut?

[invite31303ef7]

Merci pour vos réponses,
forum.png
Ci-joint une courbe avec un grand calibre sachant qu'elle est translaté. vous pouvez me faire confiance j'ai bien zoomé y a pas de saturation la forme d'onde est bien linéaire.
les caractéristiques:

C_entrée=10 000 µF
C_sortie =20 000 µF
L=164 µH
V entrée = 8V
Rapport cyclique = 50% (commande par PXI-fpga de National Instrument)
féquence de découpage = 36 kHz
V_sortie 16V(théoriquement) pratiquement enboucle ouverte c'est au tour de [14V ;15V].
Voici l'image du banc expérimentale:

forum4.jpg

sonde de courant :
forum1.jpg

Pour le driver et l'isolation galvanique pas de souci j'ai acheté un module prêt avec isolation par fibre optique.
forum2.jpg

Les deux mosfet sont identiques: Vds=40V.
Vgs=-/+ 20V
Id=180 A
Sachant Que pour la 2éme mosfet de roue libre (théoriquement elle est complémentaire à l'autre PWM) mais j'ai la laissé débrancher (sans commande) je me suis dit puisque y a la diode en parralléle à l'intérieur du mosfet (comme indiqué dans data sheet) c'est pas la peine de la commander !! est-ce-que ca peut causé le problème et si c'est oui pourquoi ca bien marché pour les faibles valeurs de courants et pour un tel labs de temps pour les grandes valeurs.

Merci pour votre retour.

[invite31303ef7]

Voici l'image du banc expérimentale

Pour le banc expérimentale à long terme ça seras 2 convertisseurs mais je me suis focalisé seulement sur une branche 1 seul DC/DC bidirectionnelle :

[invite03481543]

Sachant Que pour la 2éme mosfet de roue libre (théoriquement elle est complémentaire à l'autre PWM) mais j'ai la laissé débrancher (sans commande) je me suis dit puisque y a la diode en parralléle à l'intérieur du mosfet (comme indiqué dans data sheet) c'est pas la peine de la commander !! est-ce-que ca peut causé le problème et si c'est oui pourquoi ca bien marché pour les faibles valeurs de courants et pour un tel labs de temps pour les grandes valeurs.

Oui.

La diode de body n'est pas une diode Schottky, c'est une diode mal caractérisée, il n'est pas judicieux de s'en servir comme une vraie diode.
Quand vous dites je l'ai laissé débranchée, pouvez-vous m'indiquez à quoi et comment est reliée sa grille?
Je vous suggère de mettre une diode Schottky en lieu et place de votre MOS servant de diode.
Votre relevé de courant a été fait à quelle valeur de courant?

[invite03481543]

Je n'ai pas fait le calcul mais il faudrait vérifier plusieurs points:

1/L'énergie stockée dans la self quand vous avez un rapport cyclique de 50% avec une charge de 0.5 Ohm.
2/Quelle est la techno de vos condensateurs en entrée? Ils doivent être capable de fournir les pics de courants très élevés sur un boost dans le temps imparti.

[invite03481543]

Coté alim en entrée, bien vérifier que celle-ci ne se limite pas (ce n'est pas toujours visible vu l'amplitude des pulses de courants et le temps très brefs de ceux-ci).
Le mieux est de vérifier en mettant votre scope juste à l'entrée de votre DC/DC pour vérifier que la tension reste bien stable, un voltmètre va intégrer et afficher une valeur moyenne, vous ne verrez pas un dv/dt qui descend brusquement trop bas...
@+

[invite31303ef7]

Oui.

pouvez-vous m'indiquez à quoi et comment est reliée sa grille?

comme en schéma théorique mais je veux dire que j'ai pas envoyé le signal PWM à sa gachet de commande.

Je vous suggère de mettre une diode Schottky en lieu et place de votre MOS servant de diode.
Votre relevé de courant a été fait à quelle valeur de courant?

1*vous voulez dire j'envoie un PWM complémentaire à l'autre pour aider à la commutation.
2*les relevés de courant sont faites à différentes valeurs j'ai commencé dés la valeur I_entrée 3A jusqu'à 33 A entre 3A et pratiquement 12A j'ai pas de souci le probléme commence à partir des valeurs au delà de 12A que j'obtient le résultat attendu mais durrant un labs de temps limitté.

[invite03481543]

comme en schéma théorique mais je veux dire que j'ai pas envoyé le signal PWM à sa gachet de commande.

Ce que je te demande est pourtant simple: comment ET à quoi tu as relié la grille du MOS.

1*vous voulez dire j'envoie un PWM complémentaire à l'autre pour aider à la commutation. NON je n'ai pas dit ça.
2*les relevés de courant sont faites à différentes valeurs j'ai commencé dés la valeur I_entrée 3A jusqu'à 33 A entre 3A et pratiquement 12A j'ai pas de souci le probléme commence à partir des valeurs au delà de 12A que j'obtient le résultat attendu mais durrant un labs de temps limitté. Je te demande à quelle valeur de courant tu as relevé ce graphe.

[invite31303ef7]

1/L'énergie stockée dans la self quand vous avez un rapport cyclique de 50% avec une charge de 0.5 Ohm.

Ca veut dire quoi ? elle doit avoir combien comme valeur ! par rapport à quoi !?

[invite31303ef7]

Ce que je te demande est pourtant simple: comment ET à quoi tu as relié la grille du MOS.

Puisque y a deux mosfet Grille une est liée au signal PWM sortie du driver d'isolation.
L'autre grille du mos de roue libre est dans le vide.
le fait d'utiliser la 2éme Mos en tant que roue libre alors c'est plus facile pour moi que d'attendre de jours de livraison pour acheter une diode ! ! c'est pas ça !

[PIXEL]

une grille de MOS "en l'air"

as tu étudié le fonctionnement de ce composant ?

[invite03481543]

Votre inductance doit valoir selon vos données:

L= Vin(min)*(Vout-Vin(min))/(Iripple*f*Vout)

Avec Iripple=Iout*0.4*Vout/Vin=32*0.4*16/8=25.6A

Soit L=4.3µH

On est très loin de vos 164µH...
En soit ce n'est pas un problème dès l'instant que le noyau est dimensionné pour l'énergie à transmettre...

Maintenant quelle est la référence de votre noyau magnétique capable de supporter ce régime de courant?
Quel est la section du fil de la self?
En électronique tout se calcule, rien ne doit être basé sur le pifomètre.
Accessoirement il me manque encore la ref de vos condos en entrée et sortie.

[invite03481543]

Si la grille reste en l'air, elle va faire antenne et "sniffer" le champ magnétique avoisinant qui va grandir proportionnellement au courant, donc perturber votre MOS au point de le fermer de manière erratique, voir même de le détruire.
Mets une 100K entre grille et source pour bloquer ça.

[invite31303ef7]

Soit L=4.3µH

On est très loin de vos 164µH...
En soit ce n'est pas un problème dès l'instant que le noyau est dimensionné pour l'énergie à transmettre...

l'objectif est de surdimensionne la bobine pour éviter la saturation car avant j'ai eu un problème de saturation.

Maintenant quelle est la référence de votre noyau magnétique capable de supporter ce régime de courant?
Quel est la section du fil de la self?

un fil 0.8mm triple donc 3 fois 0.8mm²*3

Accessoirement il me manque encore la ref de vos condos en entrée et sortie.

En entrée condensateurs électrolyte 10 000 µF 36V.
En sortie 2 condensateurs 10 000 µF 36V ça fait en totale 20 000 µF en sortie.

http://www.farnell.com/datasheets/2046715.pdf

[invite31303ef7]

Si la grille reste en l'air, elle va faire antenne et "sniffer" le champ magnétique avoisinant qui va grandir proportionnellement au courant, donc perturber votre MOS au point de le fermer de manière erratique, voir même de le détruire.
Mets une 100K entre grille et source pour bloquer ça.

c'est tellement évident que j'ai mal compris ta question oui bien sure. si non aprés la résitance y -a pas de souci le fait de ne pas envoyé un PWM à l'autre mosfet !!

[invite31303ef7]

Donc comme conclusion les doutes s'orientent ou à votre avis nous avons bien vu ensemble que tous ce qui est dimensionnement des composants
est surdimensionné et c'est fait exprès pour éviter les problèmes de limite du courant.

[invite03481543]

Donc ça vous fait une densité de courant J=32/2.4=13A/mm² et encore je ne compte pas l'effet de peau, bonjour les pertes cuivre.
C'est beaucoup trop.
Si vous arrivez à me donner dans un même mail la référence fabricant du noyau, je pourrai en déduire le nombre de spires et savoir si ce noyau est susceptible de convenir à votre application.

Quand je demande la référence d'un composant c'est sa référence fabricant, sinon je vous aurai demandé ses caractéristiques.
Pour les condos, vous pouvez avoir 1F que ça ne changera rien à l'affaire si la technologie de ce condensateur ne permet pas de fournir le courant rms réclamée.

[invite03481543]

Je ne sais pas dans quelle filière vous êtes, mais prenez l'habitude quand vous échangez d'être précis.
Je ne suis pas devant votre manip, donc toute information, même qui vous parait inutile peut être importante pour comprendre la source du problème.

Avez-vous pu mettre cette résistance entre grille et source? Si oui ça donne quoi?
Sinon attendons que vous ayez fait la manip et ce que je vous ai demandé pour aller plus loin.

[invite03481543]

nous avons bien vu ensemble que tous ce qui est dimensionnement des composants
est surdimensionné et c'est fait exprès pour éviter les problèmes de limite du courant.

Sauf la densité de courant dans vos fils de bobine qui est prohibitive...

[invite31303ef7]

Sauf la densité de courant dans vos fils de bobine qui est prohibitive...

D'accord, je vais essayer de récupéré la datasheet, et je vous la transmet mais juste une question en cas ou la densité de courant n'est pas suffisante nous n'aurons pas de l'échauffement au niveau bobinage ou bien une saturation de courant comme elle m'a rencontré avant et je la résolu en changeant la bobine et les courbes sont bien linéaire !!? en fait car j'ai vérifié avec un thermomètre chaque palier de courant et la température était acceptable aux alentours de 28°--> 32°.
Donc ma question c'est est-ce-que la densité de courant a une impact sur la saturation ou bien l'échauffement.? merci encore une fois pour votre écoute.

[invite31303ef7]

Avez-vous pu mettre cette résistance entre grille et source? Si oui ça donne quoi?
Sinon attendons que vous ayez fait la manip et ce que je vous ai demandé pour aller plus loin.

Effectivement entre grille et source j'ai une résistance de 11KOhm !! ça suffit !