Transformateur/abaisseur de tension 12-14V => 3.6V 10/16A

[invite7f4fd39f]

Bonjour,

J'ai besoin, pour faire fonctionner un appareil qui fonctionnait sur batteries (et qui ne fonctionne plus sur batteries, car c'est une chinoiserie, les accus étaient des NiMh et qu'il n'y avait pas de vrai circuit de charge => accus morts après quelques cycles charge/décharge), d'une alimentation 3.6 V de fort ampérage (environ 8A, arrondissons à 10 pour être tranquilles). Pour faire fonctionner cet appareil, j'avais acheté une alimentation de labo 0-30V/5A, qui ne suffit donc pas (je n'avais pas pris le temps d'estimer le courant avant l'achat, et de toutes façons les alim réglables 10A sont hors budget). Je dispose éventuellement également d'une alimentation fixe 22A 13.8V (je suis radioamateur).

L'idée est donc de créer un petit boitier qui prendrait du 12-14V en entrée et me sortirait une tension aux alentours de 3.6V (éventuellement réglable) avec un empérage plus important. Je suis tombé sur les convertisseur Bulk, mes recherches m'ont fait atterrir sur un convertisseur DC-DC qui semble convenir dont voici la datasheet http://fr.rs-online.com/web/p/products/6894757/ (il existe en 10A mais vu la différence de prix autant prendre les 6A supplémentaires).
Je voudrais valider avec vous le cablage. Afin de rendre réglable le bouzin, j'ai opté pour un potentiomètre 100 kohm logarithmique, celui-ci. Le potentiomètre ayant 3 broches, vous me confirmez que pour ce type de montage, il faut brancher la broche centrale et l'une des 2 broches, la troisième restant en l'air ? Le choix d'un modèle logarithmique me parait le plus judicieux vu les valeurs données pages 6 de la datasheet. Vous confirmez ? (je n'ai trouvé nul par de graphique donnant la résistance résultante du potar en fonction de la position du rotacteur).

Voici un schéma du montage envisagé (admirez mes compétences sur paint !)

Ne figure pas sur ce schéma le fusible de 15A qui viendra en amont du V+ In.

N'étant pas équipé pour faire du PCB (et de toutes façons avec les puissances impliquées je pense que cela passerait difficilement), je pensait monter ceci dans un boitier en soudant l'ensemble des composants avec du fils de section suffisante, je tout dans un boitier plastique. Je me vois mal souder 4 fils en même endroit (cas des fils GND et VOut sur lesquels sont repiqués 4 broches du convertisseur). J'ai donc eu l'idée de barres type omnibus, bref de simples barres de cuivre ou d'alu sur lesquelles je viendrait souder mes fils dans des trous (ça me parait adapté vu les puissances en jeu). Des idées d'ou je peux trouver ce type de barres (disons par exemple des barres de cuivre de 5 mm de large sur 1.5 mm d'épaisseur que je couperais à la bonne longueur).

Tout ceci me fournirait un boitier de conversion 0.8-5.5V en 16A, ce qui parait pas mal !

Merci pour vous avis !
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[Antoane]

Bonjour,

Ton schéma me semble ok. Cependant :

- As-tu compris l'intérêt de la broche "sense in" ?
- As tu bien lu les "Specifi cation Notes:" en bas de page 5 ? (en particulier la n°2)

- Une solution pratique pour le réglage de la tension de sortie : une potentiomètre de 47k, en série avec un potentiomètre de 2k (pour l'ajustement fin de la tension) en série avec une résistance de 1.5k (pour limiter la tension de sortie -- pas sûr qu'elle soit indispensable, à vérifier dans la datasheet (j'ai la flemme )).
Le pot. log n'est peut-être pas indispensable, étant donné la forme de la formule donnant Vout en fonction de la résistance.

- Pour ce qui est du câblage, tu peux aussi utiliser une plaque à bande : https://www.sonelec-musique.com/elec...veroboard.html et du fil d'électricien 2.5mm² dénudé.

[invite7f4fd39f]

Merci pour ta réponse,

Ton schéma me semble ok.

Merci pour la confirmation.

- As-tu compris l'intérêt de la broche "sense in" ?

J'ai cru comprendre que c'était une forme de retour pour la mesure de la tension de sortie, afin de mieux réguler. La datasheet propose de la relier directement au Vout si la fonction n'est pas utilisée autrement (je n'ai pas besoin d'une régulation ultra précise). Tu aurai procédé autrement ?

- As tu bien lu les "Specifi cation Notes:" en bas de page 5 ? (en particulier la n°2)

J'avoue ne pas avoir forcément tout saisi sur ce point. Il s'agit de fréquences réinjectées sur l'entrée ? Leur filtrage est-il impératif ? (nécessaire pour protéger le générateur ?)

- Une solution pratique pour le réglage de la tension de sortie : une potentiomètre de 47k, en série avec un potentiomètre de 2k (pour l'ajustement fin de la tension) en série avec une résistance de 1.5k (pour limiter la tension de sortie -- pas sûr qu'elle soit indispensable, à vérifier dans la datasheet (j'ai la flemme )).

Bonne idée de placer 2 potar en série pour avoir un réglage fin. Effectivement pour la protection je vais regarder (1.5k limiterai a un peu moins de 5V, je verrai pour tuner la résistance plus finement si je la met, le circuit pouvant aller jusqu'à 5.5V).

Le pot. log n'est peut-être pas indispensable, étant donné la forme de la formule donnant Vout en fonction de la résistance.

La courbe pourtant fait pas mal penser à un truc exponentiel, je la mettrai à l'occasion pour avis.

- Pour ce qui est du câblage, tu peux aussi utiliser une plaque à bande : https://www.sonelec-musique.com/elec...veroboard.html et du fil d'électricien 2.5mm² dénudé.

Bonne idée la plaque d'expérimentation... j'en avait utilisé lors d'un stage il y a 3 ans et effectivement ça allait assez bien, je vais regarder (et ça serait plus simple à trouver que des barres de cuivre ou d'alu qu'il est difficile de trouver et pour lesquelles je ne serai pas nécessairement équipé pour les percer proprement).

Merci pour ces pistes, je vais continuer à regarder ! N'hésites pas à compléter si nécessaire...

[invite7f4fd39f]

Pour compléter, voici les graphiques de tension de sortie en fonction de la résistance :
Axe des Y en "normal"
graph.png
Axe Y en logarithmique
graph_log.png

D’où mon choix d'un potar en log. Vous confirmez/infirmez ?

La tension de 5.5V en sortie est obtenue avec 1.21 kΩ en résistance.

Autre chose, avec un 2 potar de 47 et 2kΩ en série, j'obtiens au max 49 kΩ. J'avais tablé plutôt sur une résistance max de 100 kΩ. Une raison à cela ? Es-ce qu'une association d'un potar logarithmique de 100 kΩ avec un potar de 2kΩ linéaire ne serait pas plus judicieux...

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAT44]

Bonjour,
linéaire ou logarithmique peu importe, il faut obtenir la bonne tension en sortie, et donc la bonne valeur de résistance qui lui correspond.

[invite01fb7c33]

Si la ligne 3,6V est très courte et de bonne section, tu peux relier le sens directement en sortie.
Pour la résistance de trim tu devrais tomber dans les 2,7k pour 3,6V. Sans résistance talon tu prends le risque de voir la tension de sortie grimper au dessus de 5V. Une résistance de 1,5k en série avec un potentiomètre de 2k devrait faire l'affaire.
Les barres d'alu, ce n'est pas une bonne idée, tu soudes ça comment?

[invite7f4fd39f]

Merci à vous 2 pour vos réponses.

L'idée est bien de pouvoir exploiter le plus grand "range" du convertisseur DC-DC dans le boitier, et sans l'ouvrir, le potar sera donc accessible de l'extérieur du boitier (d'ou le choix du potar et non d'un simple trimer). Avec un ptar de 100kohm (j'ai pris note que je devrai mettre une resistance de protection de 1?21 kohm) j'obtiens un truc reglable entre 0.85V environ et 5.5V, ce qui rend l'alim très polyvalente. C'est pour cette raison que je cherche à choisir le bon potar (linéaire ou log) histoire de ne pas avoir une plage de réglage trop sensible sur 50% du range...

Je m'était posé la question du soudage sur un barre (d'autant que je n'ai qu'un petit fer de qq dizaines de W), je vous trouver autre chose.

Pour le sense, si le ligne d'alim est plus longue, il faudrait "sortir" le et l'approcher du branchement de l'appareil qui consomme la tension c'est ça ?

[f6bes]

..

Je m'était posé la question du soudage sur un barre (d'autant que je n'ai qu'un petit fer de qq dizaines de W), je vous trouver autre chose.

?

Bjr à toi,
Déjà en soudure tu oublies l'alu!
Si t'as une barre plate ( bus ) faudrait connaitre la longueur? Le cuivre ça dissipe pas mal !
Tu pourrais "préchauffer" ta barre ( au gaz) pour soudure.
Moi je prendrais plus large, et me raccorderais à l'aide de cosses (perçage à 3mm de la barre à prévoir).
Bon WE

[invite01fb7c33]

Pour le sense, si le ligne d'alim est plus longue, il faudrait "sortir" le et l'approcher du branchement de l'appareil qui consomme la tension c'est ça ?

Oui, c'est bien ça.

[invite7f4fd39f]

Merci pour les confirmations. Je peaufine le tout ! Du coup je pense qu'une barre omnibus sera complexe en réalisation et que j'aurai ensuite du mal a les fixer dans le boîtier pour ne pas que ça se termine en court-circuit. Du coup je vais plus probablement partir sur des borniers à souder sur la plaque de prototypage, ce qui me permettra ensuite de câbler entre les pistes de puissance avec du fil de bonne section.

Je vais probablement ajouter du coup une borne sense-in pour éventuellement permettre d'avoir un retour de ma tension en bout de câble d'alim. Cette fiche sera court-circuitable via un interrupteurs dans le cas ou l'appareil relié n'aurait pas de fil de retour.

[Antoane]

Bonsoir,

Pour revenir rapidement sur le potentiomètre lin/log : c'est effectivement pareil du point de vue électrique. L'intérêt est de simplifier le réglage de la tension de sortie.
Exemple, supposant que la tension de sortie est proportionnelle à l'angle du potentiomètre, sur 270° et entre 0 et 27V. Les 10 derniers ° de réglage, enrte 260 et 270°, correspondent à 1V, sur 27. Ces 10° permettent donc d'ajuster la tension à 26.5+/-0.5V, soit 26.5 +/-2%. En revanche, 10° pris entre 0 et 10° permettent d'ajuster la tension de sortie à 0.5V +/-0.5V, soit 0.5V +/-100%... C'est pour avoir la même sensibilité de réglage qu'on aime parfois un potentiomètre log.
cependant, comme tu l'as noté, la relation tension/résistance de ton circuit n'est pas linéaire.

[invite7f4fd39f]

Merci pour ce complément ! 10000ieme message ça se fête !

Et pour la spécification note n°2 que tu soulignait plus haut, à ton avis cela a t'il un impact pour mon montage ?

[Antoane]

Bonjour,

Merci pour ce complément ! 10000ieme message ça se fête !

Et pour la spécification note n°2 que tu soulignait plus haut, à ton avis cela a t'il un impact pour mon montage ?

Oups... C'est de la 1 dont je parlais, désolé.

[...]
All models are tested and specified with external 1 μF paralleled with 10 μF ceramic/tantalum output
capacitors and a 22 μF external input capacitor. All capacitors are low ESR types. These capacitors are
necessary to accommodate our test equipment and may not be required to achieve specified performance
in your applications. However, Murata Power Solutions recommends installation of these capacitors. All
models are stable and regulate within spec under no-load conditions.

Donc peut-être que ces condensateurs sont nécessaires, mais peut-être pas. Toujours est-il que le fabricant conseille de les mettre.

[invite7f4fd39f]

Bonjour Antoane et merci pour ta réponse,

J'avais vu cette note effectivement mais avait laissé de côté comme cela semblait être optionnel. Mais tu as raison, je vais mettre toutes les chances de mon côté en ajoutant des condo (je ne vais pas me le jouer "je suis plus fort qu'une boite spécialisées en électronique" ).

Du coup, question peut-être idiote, ça se monte comment ces condos d'alimentation ? Si je reprend mes vagues souvenirs, le condo se comporte comme un isolant (donc le montage ne peut pas se faire entre la sortie du module et le Vin/Vout, de toutes façons, je vois mal un condo se prendre 16A dans les pattes !), donc le montage se ferait entre Vin et GND et entre Vout et GND ? Vous confirmez ? Ca correspondrait bien à un montage destiné à lisser le courant en entrée/sortie.

La datasheet parle de ceramic/tantalum capacitor, puis-je les remplacer par des condo alu, surement plus simples à trouver en petites quantités ?

Merci

[invite7f4fd39f]

Et question subsidiaire : du coup faut-il prévoir des LED de décharge ?

[Antoane]

Bonjour,

le montage se ferait entre Vin et GND et entre Vout et GND ? Vous confirmez ?

Oui.
Tu peux voir qu'il y a déjà une condensateur en entrée et sortie du module sur le shéma de principe (première page de la datasheet http://docs-europe.electrocomponents...6b80da5310.pdf)

Ca correspondrait bien à un montage destiné à lisser le courant en entrée/sortie.

La tension.

La datasheet parle de ceramic/tantalum capacitor, puis-je les remplacer par des condo alu, surement plus simples à trouver en petites quantités ?

Non, deux fois.
Les caractéristiques des condensateurs électriques (capacité volumique, pertes, comportement dynamique...) sont fonction de la technologie du condensateur. Les condensateurs alu ont des mauvaises caractéristiques dynamiques.
Si ca t'intéresse : http://www.kemet.com/Lists/Technical...sSelection.pdf

Les condensateurs alu vieillissent, il ne peuvent donc pas être récupérés d'un vieil appareil.

Et question subsidiaire : du coup faut-il prévoir des LED de décharge ?

Tu peux ajouter des led témoins si tu veux, mais inutile de prévoir de décharger les condensateurs ajoutés : le circuit s'en charge.

Si tu sais que tu vas souvent utiliser ton alim pour générer du 3.7V, tu peux aussi mettre un interrupteur :
- position 1 : tension réglable;
-position 2: 3.7V.

[invite7f4fd39f]

Bonjour,

Merci encore Antoane pour tes réponses intéressantes. Merci pour la confirmation du montage des condo, et pour la correction physique . Donc je vais me trouver des condo tantale. Très intéressant ton lien, je vais me le garder pour le lire intégralement au calme !

Pour l'inter à une tension donnée, j'y avait songé, je vais y réfléchir... j'avais déjà envisagé de mettre un switch pour ouvrir le circuit entre R1 et la masse, pour pouvoir avoir la tension minimale du convertisseur (en l'état avec mon potar de 100k et ma résistance de 1.21k, je vais taper dans les 0.855V en tension mini, ça me parait pas mal, il ne sera au pire jamais trop tard pour rajouter un inter entre le potar et le reste du circuit).

Donc, voici un schéma de ce à quoi ça va ressembler au final :


Je vais tâcher de passer commande des composants d'ici mi-septembre...

[Antoane]

Bonsoir,

tu le verras dans le lien : il faut 50% de "derating" pour les condensateurs tantale : un condensateur soumis à 12V doit pouvoir tenir 24V.

Je pense qu'il y a une coquille sur le schéma quant à Cout1.
Cout1 sera probablement un condensateur céramique (1µF, c'est peu pour du tantale). Prendre de préférence un condensateur "X7R" (faible coeff. de température et bonne caract. en HF). Ne pas hésiter à prendre un SMD dans un gros boitier (1206, 1210...) pour limiter les éléments parasites et la dépendance de la capacitée avec la tension appliquée.

Je pense que tu peux câbler une résistance une parallèle du switch "SenseInternal" : la datasheet n'indique pas clairement ce qui se passe si, par accident, sense et Vout se retrouvent déconnectés. Il serait possible, mais très gênant, que la tension de sortie parte alors en buté, à 5V. Avec cette résistance, tu assures le coup. A l'opposé, lorsque "sense" est correctement utilisée, cette résistance est court-circuitée par le circuit de sense et n'entre plus en jeu.
Une résistance de l'ordre du kOhm devrait faire l'affaire ; éventuellement moins si le courant consommé par sense (non renseigné dans la datasheet) est de l'ordre de la centaine de µA ou plus.

[invite7f4fd39f]

Merci pour ta réponse et tes apports.

Je crois avoir lu dans la datasheet que Sense adaptait au pire à la tension de consigne + 0.5V (c'est ce que je comprend en lisant "This output drop (the difference between Sense and Vout when measured at the converter) should not exceed 0.5V. " mais effectivement, ça n'est pas très clair). Je vais étudier ce point car effectivement, cela pourrait être gênant (même si en l’occurrence je pense que l'appareil que je vais brancher supporterait de se manger 5.5V quelques instants,comme je fait une alim qui sera générique il vaut mieux anticiper... en attendant, je peux éventuellement fait un essai sans la résistance et voir ce qu'il se passe !).

Pour les condo, j'ai trouvé un 1µ en tantale, ça te parais bizarre ? J'ai pris mini 35V en entrée et 20V en sortie.

Je suis en train de budgeter un peu, le tarif monte vite (surtout que chez RS on est souvent obligé de prendre les composants en quantités) => p va taper dans les 70€ de fournitures ! Au final, je cogite aussi pas mal sur le support de fusible (je voudrais utiliser des fusibles auto dont je dispose en quantité, et RS n'a pas grand chose pour les monter en panneau...).

[Antoane]

Bonjour,

Je crois avoir lu dans la datasheet que Sense adaptait au pire à la tension de consigne + 0.5V (c'est ce que je comprend en lisant "This output drop (the difference between Sense and Vout when measured at the converter) should not exceed 0.5V. " mais effectivement, ça n'est pas très clair).

Pour moi, cette phrase servait surtout à obliger l'utilisateur à limiter l'impédance de son câblage de puissance à 0.5/Imax.

en attendant, je peux éventuellement fait un essai sans la résistance et voir ce qu'il se passe !).

Effectivement.

Pour les condo, j'ai trouvé un 1µ en tantale, ça te parais bizarre ? J'ai pris mini 35V en entrée et 20V en sortie.

Non.

[bobflux]

Regardons donc la datasheet:

These converters do not require external capacitance added to achieve rated
specifi cations. Users should only consider adding capacitance to reduce
switching noise and/or to handle spike current load steps. Install only enough
capacitance to achieve your noise and surge response objectives. Excess
external capacitance may cause regulation problems and possible oscillation
or instability. Proper wiring of the Sense inputs will improve these factors under
capacitive load.

The maximum rated output capacitance and ESR specifi cation is given for a
capacitor installed immediately adjacent to the converter. Any extended output
wiring, smaller wire gauge or less ground plane may tolerate somewhat higher
capacitance. Also, capacitors with higher ESR may use a larger capacitance.

Maximum Capacitive Loading (Note 14)
Cap-ESR=0.001 to 0.01 Ohms 1,000 μF
Cap-ESR >0.01 Ohms 5,000 μF

Comme il y a déjà des capas céramiques sur le converto lui-même, perso je mettrais un 1uF+10µF céramiques principalement pour filtrer le bruit, sinon juste un 10-100µF aluminium avec une ESR pas trop élevée...

[invite7f4fd39f]

Merci pour ta contribution. Du coup tu vois un inconvénient à mettre ces capa ? Dans le doute, je vais les mettre conformément aux conseils du constructeur et basta... Comme on ne connais pas les caractéristiques des charges utilisées pour les tests (charges inductives, capacitives, résistives pures...), et que ma charge n'est pas non plus caractérisée, on va la jouer sécurité...

[bobflux]

Pour la jouer sécurité une ESR un peu élevée est un plus, donc... perso je prendrais n'importe quelle capa alu au fond du tiroir dans les 100µF...

[invite7f4fd39f]

Bonjour,

La datasheet parle justement de condo "low ESR". Quand tu parles de sécurité, c'est pour quoi ? Pour le module transfo ? Pour supporter des pics de demande de l'appareil branché ? Concrètement, entre une résistance série équivalente faible et une forte, ça changera quoi dans ce type de montage ?

Merci !

[bobflux]

Il y a quoi comme condos déjà présents en entrée sur ta carte ?

[invite7f4fd39f]

Bonjour

@Antoane : je viens seulement de voir la coquille dont tu parlais. Le condo Cout1 est effectivement relié à la masse et non à Sense.

@bobfuck : Le condo en entée dans le montage est un 22µ comme spécifié sur le schéma, du coup placé en parallèle avec celui du module dont le type et la capacité ne sont pas spécifiés.

[bobflux]

Je voulais dire en entrée de la carte ou de l'appareil qui est alimentée en 3.6V

[invite7f4fd39f]

En entrée, c'est directement une alim de laboratoire 0-30V 5A ou une alim fixe 13.8V 22A. Je viens de vérifier, le moteur qui sera entrainé est équipé d'un condo type aluminium 22µ.

Merci.

[bobflux]

Eh ben te prends pas le chou alors, la régulation de la tension de sortie n'a pas d'importance, et la capa en sortie du module ne sert qu'à éviter une oscillation du convertisseur, donc soit pas de capa du tout, soit n'importe quelle capa avec une ESR pas trop basse et une capacité un peu élevée, genre 0.1 ohm et quelques centaines de uF...

Après, on verra si l'appel de courant au démarrage du moteur fait flancher le converto, ou pas.

[invite7f4fd39f]

J'avais estimé, par calcul, le courant consommé par le moteur à environ 8A. La datasheet indique que le converto marche en limitation de courant en faisant baisser le tension si on atteint 125 à 150% du courant maxi. Avec un converto 16A, je suis à 2 fois mon courant permanent. J'ai droit à 125% au moins sur des courts moments, soit 20A... je pense que ça devrait le faire, il ne devrait même pas y avoir de baisse de tension au démarrage. Je retiens qu'en cas de soucis, je peux toujours coller un gros condo sur la sortie (je dois avoir des condu alu entre 100 et 1000µ qui traînent au pire), mais je pense que ça devrait le faire (si en courant d'appel je dépasse les 20-24A, au pire le convertisseur se mettra en voltage drop et réaugmentera la tension une fois que l'appel de courant aura cessé...).

Le passage en protection court-circuit se met en marche quand la tension passe en dessous de 98% de la consigne... ça laisse de la marge...