Générateur signaux DC 0 to 2V @1A

[GeoffreyMa]

Bonjour,

Je contrôle actuellement un actuateur qui a besoin en entrée un signal DC et consommant max 1A.

J'ai besoin de le contrôler selon plusieurs niveaux de tension allant de 0V à 2V (avec un pas de 100mV) sous max 1A.


Ma question est comment générer ce signal pouvant être contrôlé (faire varier le niveau de tension) par un micro?

J'ai pensé à utiliser un DAC mais j'ai du mal à en trouver un me donnant 1A en sortie. Existe-t-il des DAC pouvant sortir 1A? Sinon avez-vous une idée de montage me permettant de booster le courant de sortie d'un DAC?
J'ai également pensé à utiliser des régulateurs ajustables pour avoir suffisamment de courant mais je voudrai faire un contrôle par un micro et non faire l'ajustement avec un potentiomètre.

Merci d'avance pour vos idées.

Geoffrey
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[PIXEL]

pourquoi pas par PWM ? ce qui réduirait les pertes dans le ballast, et est plus facile à obtenir d'un micro.

[GeoffreyMa]

Merci Pixel pour cette réponse.

Tu veux dire contrôler par exemple un MOSFET avec une PWM:


J'ai peur que mon actuateur ne voit pas un signal continue malgré le fait que je boost ma fréquence sur la PWM.
J'aurais voulu avoir un signal DC "propre".

De plus l'idée est de faire après un contrôle en DC négatif. Mais restons dans le positif pour l'instant à moins d'avoir une idée qui gérerait les deux + et -

[PIXEL]

avec une bonne self de lissage....

c'est quoi l'actuateur ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[GeoffreyMa]

Comment choisir la self de lissage? Comment va t'elle se comporter? Je n'en ai jamais utilisée.

L'actuateur est une membrane assez spécifique.

[PIXEL]

la self se choisit en fonction du courant , de la fréquence de découpage , de la tolérance de la charge, de l'âge du capitaine...

un lien sur le truc ? ça aiderait

[bobflux]

Quel genre de fréquences veux-tu en sortie ?

[PIXEL]

il veut du continu (vois la question) , donc la fréquence du PWM se déterminera selon le contexte , qui reste encore hamiltonien .

[GeoffreyMa]

J'ai finalement très peu d'info à donner sur l'actuateur qui est une membrane développée en interne, aucune datasheet. Je n'ai pas plus d'info que cela dessus.

La self va me lisser le courant, pourquoi ne pas plus utiliser un condensateur de lissage? Comment calculer les valeurs de la self ou du condo sachant que je souhaite passer 1A max et une PWM à 200kHz?

[GeoffreyMa]

Et que pensez-vous de ça : https://terpconnect.umd.edu/~toh/Ele...m/Booster.html ?

Vs=Vin et Ic=B*Ib, est ce que cela marcherait également pour Vin<0 en alimentant l'AOP en +Vcc/GND?

[PIXEL]

J'ai finalement très peu d'info à donner sur l'actuateur qui est une membrane développée en interne, aucune datasheet. Je n'ai pas plus d'info que cela dessus.

La self va me lisser le courant, pourquoi ne pas plus utiliser un condensateur de lissage? Comment calculer les valeurs de la self ou du condo sachant que je souhaite passer 1A max et une PWM à 200kHz?

alors développez votre alim en interne.....
ou convoquez un ingé conseil avec engagement de confidentialité, le rôle d'un forum n'est pas de leur piquer leur boulot !

ni de faire gratos un développement qui se paye

[Antoane]

Bonjour,

C'est pour de l'instrumentation de labo ou pour un projet commercial ? Les contraintes ne sont pas les mêmes.
Quelle est la précision requise sur la tension régulée ? Des contraintes sur le bruit ?
Autres contraintes particulières ?

De plus l'idée est de faire après un contrôle en DC négatif.

Tu peux préciser ? il sera (peut-être) plus simple de directement réfléchir en négatif.

[GeoffreyMa]

Ce projet est un projet universitaire en partenariat avec un laboratoire de recherche qui m'ont donné comme données d'entrée = Membrane contrôlée en tension avec des signaux DC compris entre -2V et +2V et une précision de 100mV, consommant max 1A.

Je ne peux donc pas engagé d'ingénieur. Par contre nous avons des contraintes de budget donc je ne peux utiliser du matériel ou composant onéreux.

En fouillant un peu je pensais utiliser un suiveur de tension couplé à un montage transistor pour obtenir en sortie une copie de ma tension analogique générée par un micro tout en laissant passer suffisamment de courant. Voici un schéma reprenant mon idée avec un aop en inverseur couplé à un montage mux (dont je ne sais pas encore comment faire) pour inverser ma tension d'entrée et donc respecter ma tension de sortie = -2V à +2V:


Qu'en pensez-vous? Comment puis-je faire la sélection de mon signal analogique (Vin_analog || Vin_invert)? Comment puis-je alimenter le tout avec une simple batterie (GND / +Vcc)?

Merci par avance pour vos suggestions

[Antoane]

Bonjour,

Comment puis-je alimenter le tout avec une simple batterie (GND / +Vcc)?

Est-ce indispensable ?
Cela complique assez fortement le circuit.

Si tu utilises une batterie, se pose la question de l'autonomie, de la protection de la batterie et de sa recharge. Quelle type de batterie as-tu en vue ? Quelle est l'autonomie demandée ?

[GeoffreyMa]

La batterie est une classique lithium 7.4V 2200mAh. La consommation est de l'ordre de 500mA sur de très courts pics. Je souhaite avoir une marge d'où mon max 1A.

Nous ne nous occupons pas de son autonomie il s'agit pour l'instant d'un proof of concept d'un système autonome.

Que pensez-vous du schéma vous semble-t-il correct?

[bobflux]

Perso je prendrais une puce ampli classe D audio.

[PIXEL]

Perso je prendrais une puce ampli classe D audio.

on va te demander laquelle et un shéma.... n'oublie-pas de préciser ton compte paypal

[Antoane]

Bonjour,

Perso je prendrais une puce ampli classe D audio.

Moi aussi, mais si tu étais GeoffreyMa ?
Ou bien un en kit, mais il faudra le modifier pour passer le DC.

[PIXEL]

Ou bien un en kit, mais il faudra le modifier pour passer le DC.

pas tellement besoin...

ces amplis étant alimentés en symétrique , ils sortent sans condo de liaison

donc , selon le rapport cyclique du signal d'entrée , on s'en sort

[bobflux]

LOL

Un léger travail de R&D serait à faire, certes, mais à la base c'est un AOP haut rendement! Pour marcher sur batterie comme ici, c'est ce qu'il faut...

Exemple : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tas5412-q1.pdf

D'ailleurs, il est aussi possible de le faire en discret puisqu'ici, on ne cherche pas la distortion minimale, mais juste un bête suiveur.
Dent de scie - comparateur - driver - 2 MOSFETs - LC - contre-réaction...

[GeoffreyMa]

Effectivement je ne connais pas le principe de fonctionnement d'une "puce ampli classe D audio" donc forcément je vais demander des précisions. Pour l'instant je n'ai pas demandé de schéma c'est moi qu'il les propose et vous demande vos avis, je n'arrive pas avec ma question "comment on fait ça, merci au-revoir" j'ai mes idées mais peu d'expérience c'est pourquoi je viens sur ce genre de forum.

Après à part l'idée de Pixel me proposant une PWM avec self de lissage, on ne m'a pas fait tout le boulot gratuitement.
Je ne demande qu'à être aiguillé et surtout comprendre les choses pas envie d'un montage tout fait qui fonctionne sans rien comprendre.

@bobfuck j'ai pas trop compris vos échanges avec Pixel, sinon qu’entends tu par "Dent de scie - comparateur - driver - 2 MOSFETs - LC - contre-réaction... " surtout la dent de scie / comparateur?

En quoi mon montage proposé ne marcherait-il pas? Effectivement il faut que je travaille la partie sélecteur de signaux représenté par un mux.

[bobflux]

On parle bien du montage avec l'AOP et les deux transistors ?

La sortie n'est pas rail to rail : si l'AOP amène sa sortie à 0V, alors quand le PNP conduit, la sortie ne peut pas être inférieure à 1 Vbe soit 0.6V environ. Si la charge est réactive, c'est problématique. Si elle est purement résistive par contre, le PNP ne sert à rien puisque le courant ne circule que via le NPN, et dans ce cas le montage fonctionne.

Donc, à voir en fonction des caractéristiques de la charge.

Il aura cependant un rendement très faible, puisque tu pars de 7V pour arriver à 0-2V. Dans le pire cas, à 1A, le transistor du haut dissipera 5W pour n'envoyer que 2W dans la charge, soit un rendement de 2/7 = 28%

Comme tu es sur batteries, on te propose un montage à découpage, qui aura un bien meilleur rendement, au prix d'un bruit plus important dans la sortie.

Le PWM simple a une sortie très peu précise, puisqu'il travaille en boucle ouverte. Pour améliorer la précision, une boucle fermée est nécessaire, soit en soft (ADC de la sortie et ajuster le PWM) soit en hard (le uC sort une valeur analogique et on utilise un ampli suiveur en classe D).

La charge est elle réactive ou résistive ? Courbe courant - tension ?

[Antoane]

@Bob : le booster est supposé alimenté en +/-Vcc

Il faut alimenter la charge en positif et négatif, le circuit à transistors donné est ok mais demande une alimentation symétrique.
Si tu peux sortir le point milieu de la batterie 7.4V, tu crées une alimentation +/-3.2V, qui peut alimenter ce circuit (avec une ou deux améliorations : résistance base-émetteur, découplage, gestion des tensions de sortie négatives).

Mais le problème des pertes se pose en encore.

[bobflux]

Ah ? Le titre du topic c'est "signaux DC 0 to 2V", pas "-2 to 2V"... donc asymétrique non?

[Antoane]

C'était supposé être la première étape, on est directement passé à la seconde.

[bobflux]

Héhéhéhééééé.

OK donc 2 LiIon +/- 3.6V dans ce cas le rendement de la solution linéaire avec une sortie de +2V (ou -2V) est un peu moins minable, genre 55%...

[GeoffreyMa]

J'ai fais quelques tests et j'ai l'impression que mon montage marche bien :
Sans titre.png

Dites-moi si j'ai loupé quelque chose, effectivement je n'ai rien dimensionné l'aop ou les transistors.
En utilisant un aop inverseur et un switch électronique pour avoir mon entrée entre -2 et +2V ça devrait le faire non?

Il faudra aussi s'occuper de l'alim symétrique en utilisant ce genre de montage :https://www.sonelec-musique.com/elec...irtuelles.html

ça devrait aller?

[Antoane]

Bonjour,

Q1 est à l'envers, cf ton schéma précédent.

Histoire de simplifier un peu l'ensemble : quelle est la tension d'alimentation du micro-contrôleur ?
est-il envisageable de l'alimenter directement sur une cellule de batterie au lithium (i.e. entre ~3 V et 4.2 V) ?
As-tu besoin d'alimenter autre chose avec cette batterie ?

[bobflux]

Une masse virtuelle, c'est chiant.

+1 pour Antoane, il faut étudier l'alim dans sa totalité...
Tu as quoi à alimenter, sous quelle tension et quel courant ?

[GeoffreyMa]

Je dois alimenter uniquement la membrane en -2/+2V @1A max. J'ai également un module BLE donc qlq mA.

Sinon oui je peux passer par un batterie ~3V mais il me faut la partie négative..