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Tension de commande Mosfet



  1. #1
    Cie_EOL

    Tension de commande Mosfet


    ------

    Bonjour à tous,

    Je suis à la recherche un schéma électronique ou de votre expertise pour que la tension de sortie digitale d'un arduino 4,5 v soit plus élevée pour piloter un mosfet IRFP460 (N) afin que cette tension sur le G soit de l'ordre de 8 v ou même 10 v. Ce mosfet (voire dans l'avenir une série) va servir à commuter des charges résistives avec un courant important (en fonction de la résistance) et une tension pouvant atteindre 500 v et ce dans le cadre du fonctionnement d'une éolienne fabriquée maison. J'ai fait des essais avec une tension de 4,5 volt mais le courant DS est limité à 2 A faute de tension plus élevée sur le G.
    J'ai quelques notions en électronique mais certainement pas assez, je me défends plus en programmation.
    Merci pour votre aide.

    -----

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  3. #2
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Bonjour Cie_EOL et bienvenue sur FUTURA
    Voir figure (1) réponse #10 http://forums.futura-sciences.com/el...onique.html#10
    avec un courant important (en fonction de la résistance)
    1A ou 1000A ?
    et une tension pouvant atteindre 500 v et ce dans le cadre du fonctionnement d'une éolienne fabriquée maison.
    tu peux donner des détails sur les 500V ???
    Dernière modification par DAUDET78 ; 21/08/2016 à 18h17.
    J'aime pas le Grec

  4. #3
    Cie_EOL

    Re : Tension de commande Mosfet

    Bonsoir Daudet78 et merci pour votre enthousiasme de ma question.
    A vide, donc sans aucune charge proportionnellement à la vitesse du vent, l'éolienne arrive à ses 500 volts mais elle est freinée mécaniquement au delà de ces 500 volts. Domaine mécanique que je ne maîtrise pas, mais d'autres bien.
    Nous la laissons donc démarrer à vide jusqu'au moment où la tension arrive à 80 volts et à ce moment, j'ai programmé sur l'arduino une sortie (HIGH) pour qu'un Mosfet enclenche
    une résistance de 170 ohm (alors que la tension continue à grimper). Arrivé à un palier de 170 volts, l'arduino enclenche une seconde sortie (HIGH) pour qu'un autre Mosfet enclenche une seconde résistance de 170 ohm en parallèle avec la première et ainsi de suite avec des paliers de 250 volts, 333 volts jusqu'à 416 volts.
    Pour ce qui est du courant, il peut monter vite (selon la vitesse du vent). Donc au final, on peut facilement se retrouver avec un courant jusqu'à 50 A.
    J'ai regardé le schéma figure (1) mais tous les schéma que j'ai vu jusqu'à présent on se sert directement des 5 volts du micro et ce que je voudrais c'est augmenter cette tension de 5 v ou s'en servir pour asservir le Mosfet en 8 ou 10 volts et là je nage dans la panade.
    a+

  5. #4
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Tu peux donner un schéma complet de ton banc de test ?
    Car tu utilise un alternateur ? triphasé ? Donc un pont de Graetz
    Citation Envoyé par Cie_EOL Voir le message
    où la tension arrive à 80 volts et à ce moment, j'ai programmé sur l'arduino une sortie (HIGH) pour qu'un Mosfet enclenche une résistance de 170 ohm (alors que la tension continue à grimper).
    Donc une résistance de 170 ohms ne verra , au max que 500V ? Donc un courant de 500/170 =3A (soit 1,5 kW) et jamais ton MOS ne devra supporter 50A !
    Donc au final, on peut facilement se retrouver avec un courant jusqu'à 50 A.
    Donc c'est faux

    J'ai regardé le schéma figure (1) mais tous les schéma que j'ai vu jusqu'à présent on se sert directement des 5 volts du micro et ce que je voudrais c'est augmenter cette tension de 5 v ou s'en servir pour asservir le Mosfet en 8 ou 10 volts et là je nage dans la panade.
    Des NMOS compatible 5V, en haute tension, c'est introuvable. Déjà qu'en 10V, c'est pas génial ...
    En effet, ils ont une résistance RDS(ON) non négligeable mais c'est de l'ordre du dixième d'ohm ( tu n'as pas donné de lien WEB sur la datasheet du IRFP460 ...). Disons 0,2 ohm

    Donc ton MOS dissipe 0,2*3*3=2W ... faut le mettre sur un radiateur

    Comme interface 5V -> 10V, comme tu commandes en On/Off et pas en PWM, un simple interface à transistor peut suffire
    Interface_NPN.JPG
    Par contre, si il y a un peu de distance entre ton µC et le NMOS, il y a peut être besoin d'une isolation galvanique

    Tu peux t'inspirer de ça

    Interface_opto_12V_25A_NMOS.jpg
    J'aime pas le Grec

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Montd'est

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par Cie_EOL Voir le message
    et une tension pouvant atteindre 500 v et ce dans le cadre du fonctionnement d'une éolienne fabriquée maison.
    Avec un mosfet ayant un vdss de tout juste 500 V... ça commence bien mal....

    En dehors de ça, faut envisager de passer par un driver de mosfet, mais sans schéma contextuel de ton projet, impossible d'en dire plus.
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  8. #6
    Cie_EOL

    Re : Tension de commande Mosfet

    20h27DAUDET78
    Je conçois qu'il y a bcp de questions .
    Concernant le courant, il faut savoir que lorsque l'éol. arrive à une tension de 80 volts la charge est de 170 ohm, à 170 volts > 85 ohm, à 250 volts > 42 ohm, à 330 > 21 ohm et à 415 volts 10 ohm. Donc on se rapproche déjà de la cinquantaine d'ampères et toujours tout cela en fonction de la force du vent.
    L'alternateur est triphasé et le courant redressé.
    Pourquoi ne pas brancher directement un onduleur ? Parce que nous devons faire bcp de tests et récolter des données, de puissance, d'aérodynamisme, de résistance des matériaux etc et si au besoin corriger.
    Ta pièce jointe 321052 est me semble-t-il ce que je cherchais et ce que je vais monter.
    Je n'ai pas encore de schéma, mais je m'y mets au plus vite pour le publier et avoir votre expertise.
    Déjà un grand merci.
    Images attachées Images attachées

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  10. #7
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par Cie_EOL Voir le message
    Concernant le courant, il faut savoir que lorsque l'éol. arrive à une tension de 80 volts la charge est de 170 ohm, à 170 volts > 85 ohm, à 250 volts > 42 ohm, à 330 > 21 ohm et à 415 volts 10 ohm. Donc on se rapproche déjà de la cinquantaine d'ampères et toujours tout cela en fonction de la force du vent.
    Aucun intérêt tes chiffres .....
    La seule question qui compte, c'est : Il y a combien de courant commuté par un seul MOS ?

    Si tu commutes une résistance de 20 ohm sur du 500V avec un MOS, soit un courant de 25A et 12,5kW , je te dis STOP . Faut revenir les pieds sur terre !

    PS : Ton alternateur fait quelle puissance ?
    J'aime pas le Grec

  11. #8
    Cie_EOL

    Re : Tension de commande Mosfet

    20h28Montd'est
    Merci aussi pour votre intérêt.
    On a pensé à 500 V max car l'éolienne ne va jamais les atteindre, sinon elle explose. Des freins mécaniques ont été étudiés pour ne pas en arriver là. On peut aussi trouver des Mosfet de plus de 500 V. Je pense en avoir vu de 600 V ou 800 V. Mais là n'est pas le problème, mais vous l'avez souligné avec votre idée d'un driver de Mosfet, ce qui rejoint un peu ce que Daudet78 a écrit avec un simple interface à transistor. Cela me permettra d'augmenter la tension sur la gachette et de profiter du passage d'un courant fort presque jusqu'au max du Mosfet.

  12. #9
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par Cie_EOL Voir le message
    Cela me permettra d'augmenter la tension sur la gachette et de profiter du passage d'un courant fort presque jusqu'au max du Mosfet.
    Certainement pas !
    Avec RDS(ON)=0,27 ohm et un courant de 9A , tu dissipes, dans le MOS 0,27*9*9= 21,87W et à condition que TCASE=25° !
    A TCASE=100° , RDS(ON)=0,27*1,75 = 0,43 ohm donc tu dissipes dans le MOS 0,43*9*9= 34,83W ! Il faut un radiateur similaire à celui d'un CPU de PC avec ventilateur par MOS

    La solution? C'est de supprimer le pont de diode et de commander tes résistances par des triacs ou des thyristors
    Dernière modification par DAUDET78 ; 21/08/2016 à 20h31.
    J'aime pas le Grec

  13. #10
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Par exemple schéma 0001 https://www.sonelec-musique.com/elec..._230v_001.html
    Comme idée de départ
    J'aime pas le Grec

  14. #11
    Cie_EOL

    Re : Tension de commande Mosfet

    21h16DAUDET78

    L'éolienne n'est pas un gadget de jardin, elle fait 15 KW. Je joints une photo du prototype. Elle est montée sur un mat de 18 mètres. Pour ma part, je gère la partie informatique, je n'ai pas assez de notion en électronique, c'est d'ailleurs pour cela que je m'adresse à vous tous. C'est certain que chaque MOS ne va pas gérer des courants aussi important, mais nous sommes dans une plage largement au-dessus d'un ampère. Dans le concept il faut toujours prendre en compte la force du vent que personne ne contrôle. Nous avons réalisé des tests en laboratoire (IRFP460) avec des petits courants jusqu'à deux ampères et cela fonctionnait très bien pour autant qu'on ne passait pas plus de courant avec notre 4,5 Volt sur la gachette. Avec ce MOS on peut laisser passer plus de courant en agissant sur tension de la gachette. C'est là où est justement le problème et le fait d'apporter plus de tension selon ton schéma résoudrait le problème.
    Images attachées Images attachées

  15. #12
    Cie_EOL

    Re : Tension de commande Mosfet

    21h28DAUDET78

    "La solution? C'est de supprimer le pont de diode et de commander tes résistances par des triacs ou des thyristors"

    Une solution à laquelle nous avons déjà pensé mais que nous n'avons pas encore mise en pratique du fait que toute la programmation est à refaire alors que tout avait déjà bien fonctionné auparavant avec des prototypes éolien de 3 à 5 KW. Mais cela reste envisageable.

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  17. #13
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par Cie_EOL Voir le message
    Une solution à laquelle nous avons déjà pensé mais que nous n'avons pas encore mise en pratique du fait que toute la programmation est à refaire
    Aucunement ! C'est le même logiciel pour piloter un MOC+triac que pour un MOS
    J'aime pas le Grec

  18. #14
    Cie_EOL

    Re : Tension de commande Mosfet

    22h26DAUDET78

    Point de vue programmation, ce n'est pas le problème, cela sera certainement similaire à ce qui est, mais il faudra reconsidérer la lecture analogique de l'alternatif en entrée dans le micro en tenant compte de la fréquence qui varie selon le nombre de tour de l'alternateur, mais cela est réalisable.

  19. #15
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par Cie_EOL Voir le message
    mais il faudra reconsidérer la lecture analogique de l'alternatif en entrée dans le micro en tenant compte de la fréquence qui varie selon le nombre de tour de l'alternateur, mais cela est réalisable.
    Y a rien à modifier !
    - Tu gardes ton pont de diode pour ton entrée de mesure avec le µC
    - Tu branches tes charges (avec MOC+triac) directement sur la sortie de l'alternateur.

    On ne peux pas mettre les charges (avec MOC+triac) après le pont car le courant ne s’annule plus régulièrement et c'est indispensable pour que le triac se coupe tout seul en absence de commande.
    Donc une charge de 170 ohm se trouvera transformée en 3 charges "étoile" de 85 ohm
    PS : ton alternateur est en étoile (avec un neutre accessible) ou triangle ?

    Si tu as des sous, il y a des relais statiques .... tout fait http://www.ebay.fr/sch/i.html?_odkw=...C3%A9&_sacat=0
    Et peut être que des contacteurs électromagnétiques classiques sont envisageables ?
    J'aime pas le Grec

  20. #16
    Montd'est

    Re : Tension de commande Mosfet

    Pourquoi on part sur des triacs en triphasé ? ? (relativement complexe)

    Avec tes courant/tension continus envisagés à la base, il devient intéressant de s'orienter sur un ou des IGBT.
    Dernière modification par Montd'est ; 22/08/2016 à 01h57.
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  21. #17
    DAUDET78

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par Montd'est Voir le message
    Avec tes courant/tension continus envisagés à la base, il devient intéressant de s'orienter sur un ou des IGBT.
    Oui, c'est une solution intéressante .
    J'aime pas le Grec

  22. #18
    DAUDET78

    J'aime pas le Grec

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  24. #19
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Tension de commande Mosfet

    Bonjour,

    500V, c'est encore dans le domaine ou le mosfet est roi.
    Il "suffit" de mettre une surface de silicium mosfet suffisante pour minimiser la puissance dissipée et répartir les pertes : avec un gros transistor (plus adapté que celui que tu as choisi), ou en câblant les mosfets en parallèle.
    http://fr.farnell.com/webapp/wcs/sto...,210187528&vw=


    Tu peux aussi regarder du côté des semi-conducteurs grand gap, tu devrais trouver des caractéristiques intéressantes (Rds_on, Tjmax -- bien que les boitiers puissent être plus difficiles à utiliser) : http://www.rohm.com/web/eu/search/pa...ransistors.php http://www.st.com/content/st_com/en/...00n65g2ag.html
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  25. #20
    nornand

    Re : Tension de commande Mosfet

    Bjr, juste une rapide intervention pour vous dire qu'un aérogénérateur se freine en court circuitant sa sortie 'stator' , et non pas avec des freins mécaniques.

  26. #21
    Montd'est

    Re : Tension de commande Mosfet

    Citation Envoyé par nornand Voir le message
    un aérogénérateur se freine en court circuitant sa sortie 'stator' , et non pas avec des freins mécaniques.
    On ne court circuit pas une source de tension par principe.... On peut par contre préparer un arrêt en faisant un freinage réhostatique.
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  27. #22
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Tension de commande Mosfet

    L'hélice est, me semble-t-il, à pas variable ; quel est alors l'intérêt de cette résistance commutée ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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