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Mesure de charge resistive d'un MOSFET



  1. #1
    ggmero67

    Mesure de charge resistive d'un MOSFET


    ------

    Bonjour à tous,

    Après avoir tergiversé un bon moment en me remémorant mes cours d’électronique et en regardant ce qui se faisait actuellement, je viens demander conseil a la communauté.
    Voici le probleme auxquel je suis confronté:
    Je souhaite alimenter une charge resistive. Pour ce faire je place un Mosfet canal N "en dessous" de la charge (low-side?). Le mos etant commandé en PWM par un micro (arduino). L'alimentation globale est un ou deux accus LiIon.
    Pour les chiffres: la valeur de la resistance oscille entre 0.1 Ohm et 3 Ohm. Le tension max = 8.4V (2 accus en serie completement chargés). Le courant de decharge max 35A.

    Donc d'une part je dois limiter le courant max delivré par les accu (pour eviter leur desintegration): 8.4/0.1 = 84A!
    D'autre part je voudrais commander/reguler une puissance envoyée dans la charge plutot qu'une simple tension.

    Donc si je resume j'ai besoin de pouvoir connaitre la valeur de ma charge (qui peut evoluer en cours de fonctionnement) pour en deduire courant et puissance.


    J'ai a ma disposition 1 ADC pour connaitre la valeur de charge de l'accu, et stopper quand la tension est tros basse (decharge profonde = pas bon)
    J'ai aussi un autre ADC pour mesurer la resistance/courant.

    Le probleme c'est comment je fais?
    Dans un premier temps j'ai voulu recuperer le tension Vds du mos, en connaissant Rdson, on peut avoir Ids, et en deduir Rload. Mais ce n'est pas du tout efficace ni precis.
    Un shunt il faut qu'il puisse encaisser 200W (a la louche) => est-ce que ca existe? il faut que ce soirt le plus petit possible; le tout devant etre portable...
    Un mosfet avec sonde de courant? comment ca marche, est-ce que c'est fiable?

    Voila un peu le resumé, si vous avez des retours et/ou de conseils voir des solutions, je suis plus que preneur!

    Merci d'avance

    -----

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  3. #2
    DAUDET78

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Bonjour ggmero67 et bienvenue sur FUTURA
    Citation Envoyé par ggmero67 Voir le message
    Pour ce faire je place un Mosfet canal N "en dessous" de la charge
    Lien WEB sur la datasheet ?
    D'autre part je voudrais commander/reguler une puissance envoyée dans la charge plutot qu'une simple tension.
    tu pilotes ta charge en PWM . c'est quoi ta charge ?
    Un shunt il faut qu'il puisse encaisser 200W (a la louche) => est-ce que ca existe?
    Un shunt ne reçoit pas une puissance, mais un courant

    http://www.robotshop.com/eu/fr/capte...15-pololu.html

    Bref , un bon schéma de ce que tu veux faire et de ce que ça devrait faire ...serait utile !
    J'aime pas le Grec

  4. #3
    ggmero67

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Bonjour,

    Pour l'instant le MOS est celui que j'ai en stock: datasheet
    Il peut a priori sortir ce qu'il faut comme courant > 30A. La limite de courant étant a mon avis celle des accus.

    En ce qui concerne la charge: elle est résistive, et peux tenir tout le courant qu'on lui donne (en tout cas plus que ce que l'accu peut donner): C'est une résistance chauffante.
    Un shunt ne reçoit pas une puissance, mais un courant
    Correct je me suis mal exprimé! Néanmoins il doit pouvoir tenir 30A.

    Bref , un bon schéma de ce que tu veux faire et de ce que ça devrait faire ...serait utile !
    Ci joint un schéma vite fait sous paint (j'ai rien d'autre sous la main). En espérant que ca puisse être utile!
    Circuit.jpg

    J'avais vu le chip que tu as mis en lien, mais j'aurais aimé quelque chose de moins cher si possible... Enfin si il n'y a que ca sur le marché...
    J'avais aussi dans l'idee de pouvoir avoir une option pour mettre en parallele les accus. Du coup on tombe a 4.2V en Vcc mais on double l'intensité max, et on sort complètement des capacités du chip. Du MOS aussi cela dit, mais on peut facilement se trouver un mos qui puisse faire passer autant de courant...
    Dernière modification par ggmero67 ; 07/09/2016 à 17h50.

  5. #4
    DAUDET78

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Citation Envoyé par ggmero67 Voir le message
    Pour l'instant le MOS est celui que j'ai en stock:
    il est OK car garantie avec Vgs=5V et 32A
    C'est une résistance chauffante.
    Donc tu connais sa valeur

    Correct je me suis mal exprimé! Néanmoins il doit pouvoir tenir 30A.

    Ci joint un schéma vite fait sous paint
    C'est mon outil de prédilection !
    Le drain est bien en haut?
    J'avais vu le chip que tu as mis en lien, mais j'aurais aimé quelque chose de moins cher si possible...
    C'est le premier que j'ai trouvé ! Y en a des tas ....

    J'avais aussi dans l'idee de pouvoir avoir une option pour mettre en parallele les accus.
    pas trop conseillé et à faire avec précaution
    Du coup on tombe a 4.2V en Vcc mais on double l'intensité max,
    Il faut changer la résistance

    Tu es entrain de nous faire une cigarette sans tabac ?
    J'aime pas le Grec

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  8. #5
    invite03481543

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Bonsoir,

    pour la mesure du courant, tu as la méthode intrusive avec un shunt ou non intrusive avec un capteur Hall.

    La méthode du shunt a le mérite d'être simple mais nécessite un amplificateur genre INAxxx (voir ici: http://cds.linear.com/docs/en/applic...te/an105fa.pdf)
    pour pouvoir utiliser des shunts de très faibles valeurs < 1mOhm.
    Ainsi ta puissance perdue sera faible ex: 500µOhm*30²=0.45W

    Le mieux est le capteur non intrusif, mais bien plus cher et un peu plus compliqué à mettre en oeuvre pour un novice.

  9. #6
    invite03481543

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Tu as une autre solution plus élégante qui consiste à utiliser un NMOS évolué qui se monte en High-side et qui contient un miroir de courant et toutes les protections qui vont bien: le BTS555

    L'avantage est de posséder une commande simple (par un petit NMOS directement piloté par ton µC), une pinoche qui te donne l'image du courant d'un rapport 35000.
    Je ne l'utilise pas en PWM mais dans une certaine limite il doit pouvoir être possible de l'utiliser ainsi.
    Enfin il peut être mis en parallèle comme un MOS normal, dans ton cas 2 suffisent pour piloter une charge de 35A en utilisant juste un carré de cuivre de ton PCB en guise de dissipateur.
    Il est protégé en sur-température, sur-courant, et également accepte des charges inductives (<15mH).
    Par le biais du µC, vu que tu mesures le courant, tu peux limiter son fonctionnement pour un courant pré-programmé (par exemple 30A), il suffit de le mettre OFF si tu dépasses cette valeur plus de 100ms par exemple.
    Bref c'est simple et peu encombrant pour une protection efficace, il fonctionne de 5V à 34V, une 2S Lithium aura une tension min de 6V donc c'est ok.
    Dernière modification par HULK28 ; 07/09/2016 à 18h36.

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  11. #7
    ggmero67

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    @DAUDET78:
    Tu es entrain de nous faire une cigarette sans tabac ?
    C'est tout a fait ca! Du coup le resistance n'est pas forcement connue a l'avance! C'est l'utilisateur qui fabrique sa resistance entre 0.1 Ohm et 3 Ohm (environ) en fonction de ce qu'il recherche.
    Et il existe aussi un fil métallique particulier qui a la propriete de faire varier sa résistance en fonction de sa température. D’où le souci de devoir calculer la résistance en fonctionnement et de manière précise.

    @HULK28:
    Effectivement, je viens de regarder le BTS555, ca m'a l'air d’être ce que je cherche.
    Par contre j'ai par habitude et tradition toujours fait du low-side, est-ce qu'il y a des choses particulières a prendre en compte quand on fait du high-side?

    MErci pour les infos je m'en vais de suite etudier la datasheet du BTS555!

  12. #8
    ggmero67

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Re,

    Je reviens sur l'utilisation du BTS555.
    D'apres la spec je vois qu'il peut commuter jusqu'a 165A, donc a priori pas besoin d'en mettre 2 en parallèle pour ce que je veux faire: 80A max (2 lithium en parallèle)

    D'autre part tu parlais de commander avec un autre MOS, or j'ai regardé quelques schémas d'application et ils mettent une simple résistance entre la sortie du micro et l’entrée du BTS. Est-ce ue tu pourrais me dire pourquoi tu mettrais un transistor?

    Encore une question tant que j'y suis: le courant mesuré Isense est bien l'image du courant qui passe dans le switch / 35000. Ca veut dire que si l'accu fait passer 35A, il sortira 1ma sur Isense. Donc si je veux une plage assez grande pour mon ADC, il me faudra une resistance de 5/0.001 = 5k. Est-ce que mes calculs sont bons?

    Merci!

  13. #9
    invite03481543

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Attention de ne pas faire l'erreur classique qui consiste à ne regarder que le courant max et pas la puissance dissipée...
    Fais un rapide calcul entre le Rds(on) et le courant que tu souhaites faire circuler, tu verras que pour rester sur une dissipation normale sans ajout de dissipateur (donc uniquement une surface de cuivre de 1 inch² sur ton PCB reliée au TAB de ton BTS555), tu atteindras 50°C pour 25A et à 35A tu seras autour de 80°C ce qui commence à faire beaucoup.
    Si ce courant n'est pas permanent à toi d'estimer le courant moyen dans ton utilisation.

  14. #10
    invite03481543

    Re : Mesure de charge resistive d'un MOSFET

    Citation Envoyé par ggmero67 Voir le message

    D'autre part tu parlais de commander avec un autre MOS, or j'ai regardé quelques schémas d'application et ils mettent une simple résistance entre la sortie du micro et l’entrée du BTS. Est-ce ue tu pourrais me dire pourquoi tu mettrais un transistor?
    Il aurait fallu poster ta source car c'est une belle co...rie!
    L'entrée de commande est de type bouclage d'un courant par fermeture sur le GND, donc quand tu ouvres tu te retrouves avec la tension Vbb sur Vin, par exemple si tu mets Vbb à 35V, tu auras 35V qui arriveras sur la pin de ton µC.
    Soit tu utilises une sortie de type drain ouvert (à condition qu'elle accepte une tension suffisante en regard de Vbb), soit tu mets un petit MOS externe avec le drain que tu relies à Vin à travers une 470 Ohms.
    Par principe je n'utilise jamais l'étage de commande d'un µC en direct sur un étage de commande de puissance car en cas de sinistre mieux vaut avoir à changer un petit transistor que de devoir dessouder un µC.
    Encore une question tant que j'y suis: le courant mesuré Isense est bien l'image du courant qui passe dans le switch / 35000. Ca veut dire que si l'accu fait passer 35A, il sortira 1ma sur Isense. Donc si je veux une plage assez grande pour mon ADC, il me faudra une resistance de 5/0.001 = 5k. Est-ce que mes calculs sont bons?

    Merci!
    Oui c'est ça donc 5V aux bornes de ta résistance.
    Je te conseille de limiter la variation par l'ajout d'une zéner de 5.6V (voir la DS), par exemple si tu as un pic de courant et bien tu auras aussi un pic de tension qui ne doit pas mettre en danger ton entrée de mesure du µC.

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