Etage de puissance pour un PIC avec un MOSFET

[Johnplayer]

Bonjour,

J'ai besoin de pouvoir commuter une charge au caractéristiques non connues mais bornées (U=10 à 24VDC, Imax=2.5A). Mon circuit prend en entrée une tension extérieure données par l'utilisateur entre 10 et 24VDC (Les masses des alimentations sont communes) et renvoie ou non ce potentiel en fonction de l'état de la sortie du PIC. L'utilisateur place ensuite sa charge entre la sortie du MOSFET et la masse (des connecteurs seront mis en place mais ne sont pas représentés sur le schéma).

J'ai donc pris un canal P du fait que la charge se situe en aval du MOSFET. La diode zener limite la tension Vgs à 9.1V mais j'ai des doutes sur le montage (notamment sur la réaction lorsque l'uln2803 n'est pas actif). J'ai des difficultés à comprendre le fonctionnement et l'utilisation des MOSFETs donc si on peut éclaircir tout ça, ce ne serait pas du luxe

Voici le schéma en question :



Pour la puissance dissipée est-ce l'on calcule comme suit?
Pd = Rds * Id² = 0.1 * 2.5² = 0.625W
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[vincent66]

Bonsoir,

Pour une telle application je te recommande de voir du côté d'un BTS432 ou BTS442...

[invite03481543]

Bonsoir,
sur ton schéma le PMOS est à l'envers, tu peux voir que ta diode de body est dans le mauvais sens.
Le bon sens est celui-ci:



Suis le conseil de vincent66, tu as aussi le VN7050A plus évolué de chez ST.
Utilise de préférence une solution moderne et fiable, contrairement à tout ce qui traine un peu partout sur le net (même ici) et totalement dépassé depuis des décennies.
Ces 2 circuits sont compatibles Cmos, donc directement pilotable par ton µC sans ton ULN dont tu n'utilises qu'une sortie.
Ces circuits sont des "relais électroniques" prévus pour un usage automobile, avec toutes les protections (surtempérature, court-circuit, surcharge, etc) et des fonctions diagnostics (alarme charge débranchée en ON) et ne consomment rien en shutdown (0.5µA pour le VN7050A).
Avec ce genre de circuit ta charge ne risque rien, ainsi que ton µC.

[DAUDET78]

Un ULN2803, c'est 8 transistors darlington . Donc ton schéma est incorrect ......
Si tu veux faire ça avec des fonds de tiroir et sans acheter des produits sophistiqués :

Pour moins de 40V, remplace le TIP47 par un 2N2222

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite03481543]

On ne parle pas de la même chose... ton montage n'a aucune protection vis à vis de la charge et avec 110V sur la source, on a 30V entre grille et source quand le TIP47 va conduire ton MOS va claquer.
De plus un VN7050A coûte moins cher que cette solution de bricoleur.

Si tu proposes quelque chose fait en sorte que ce soit un minimum pertinent...
Accessoirement on ne parle plus de µP mais de µC aujourd'hui.

[Johnplayer]

Bien que le VN7050A semble intéressant, je souhaiterais rester sur un montage mettant en oeuvre un mosfet. Comme je l'ai marqué dans mon premier post, le but c'est aussi d'apprendre à utiliser un mosfet. Un driver de mosfet me laissera donc dans l'ignorance. Serait-il possible de me dire si mon schéma et mes calculs est corrects ou s'il y a besoin de modifié qqch pour que cela fonctionne? (le mosfet sera mis dans le bon sens bien entendu)

Je tiens à préciser une nouvelle fois que la tension et le courant de la charge sont bornés (10 à 24 VDC sous 2.5A max). De plus le schéma ne représente qu'un mosfet mais il y aura sur le PIC 2 uln et 16 mosfets! Le prix des composants est donc un critère important pour mon portefeuille .

[DAUDET78]

Si la tension d'alimentation fait 24V
Si la zener fait 10V

Le courant dans R1 est de (24-10)/360= 39mA ce qui est inutile
Lorsque le ULN2803 passe Off, quelle est la tension Vgs du PMOS ? -10V . Et il reste conducteur.
En effet le condensateur d'entrée du PMOS ne se décharge pas.
Il faut une résistance entre la grille et la source du PMOS

PS : C'est bien de la commande On/Off ? pas du PWM ?

[Johnplayer]

Ah je m'en douter que la zener mettrait son grain lorsque l'uln serait en haute impédance!
Oui c'est bien une commande "tout ou rien", dans ce cas comment puis-je limiter Vgs tout en ayant une plage d'alimentation pour ma charge?

[DAUDET78]

Si tu étais en 24V fixe, un pont diviseur 4,7K et 4,7K et c'était bon ....... (tension grille-source=-12V)
Mais en alimentant en 10V, la tension grille-source passe à -5V

Coup de bol, il y a des PMOS, pas beaucoup, qui sont garantis avec cette tension . Voir la fin de ce fichier :
NMOS_TTL.txt

Donc ULN 10K 10K PMOS par voie

[Johnplayer]

Et si on part sur un montage de ce style?



R1 et R2 serviront de pont diviseur de tension, Vgs doit se trouver entre 8 et 20V (pour garder Rds à 0.8 Ohms même avec Id = 2.5A) sachant que Valim se situera entre 10 et 24V.

Donc R2 doit avoir 80% de la tension d'alim et R1 20% pour ajuster Vgs.
Si je prends R2 = 10KOhms et R1 = 2KOhms ça marcherait?

Je n'arrive pas à visualiser ton fichier DAUDET78.

[DAUDET78]

Et si on part sur un montage de ce style?

Oui

R1 et R2 serviront de pont diviseur de tension, Vgs doit se trouver entre 8 et 20V

20V, c'est trop limite de la tension de claquage de la grille

pour garder Rds à 0.8 Ohms même avec Id = 2.5A

0,8 , c'est beaucoup trop ! Tu dissipes 0,8*2,5²= 5W (faut un radiateur sur un TO220 et tu perds 0,8*2,5=2V !)

Je n'arrive pas à visualiser ton fichier .

Il fallait qu'un gentil modo la valide. C'est fait !
Avec 4,7K et 4,7K et un PMOS garanti à 5V, c'est bon

[DAUDET78]

On ne parle pas de la même chose... ton montage n'a aucune protection vis à vis de la charge et avec 110V sur la source, on a 30V entre grille et source quand le TIP47 va conduire ton MOS va claquer.

Voilà le dessin actualisé pour tranquilliser les lecteurs

[Johnplayer]

Désolé c'est pas 0.8, c'est 0.08 Ohms.
Pour les 20V, c'est vrai que j'ai regardé dans Maximum ratings, il risque de pas trop aimé.
A la limite, si je prends la courbe (d) de la figure Rds(on) = f(Id), avec un Vgs de 5.5V je peux fait transité 2.5A en ayant Rds = 0.1 Ohms (1ère piece jointe).
Ca me ferait 0.25V de chute de tension et puissance dissipée de 0.625W.

Du coup, j'ai Vgs 5.5 pour 55% 10V et pour 24V, j'ai Vgs = 0.55*24 = 13.2V.

En gardant de la marge, j'ai Vgs = 6.5V pour 65% 10V et pour 24V, j'ai Vgs = 0.6*24 = 14.4V.

[DAUDET78]

A la limite, si je prends la courbe (d) de la figure Rds(on) = f(Id), avec un Vgs de 5.5V je peux fait transité 2.5A en ayant Rds = 0.1 Ohms (1ère piece jointe)

Règle de base : On ne regarde jamais les courbes , c'est du typique non garantie .
Tu prends un PMOS "TTL" dans mon fichier (où ailleurs !) qui supporte ton courant de 2,5A et le plus faible Rds(on) avec le boitier qui te convient

DMG2305 4,2A 20V 52mOhm http://pdf.datasheetcatalog.com/data...MG2305UX-7.pdf
FDD4141 10A 40V 10mOhm http://www.farnell.com/datasheets/696345.pdf
FDS6930 4A 30V 50mOhm double http://www.fairchildsemi.com/ds/FD/FDS6930B.pdf
IPP80P03P4L04AKSA1 80A 30V 7mOhm http://www.farnell.com/datasheets/1859080.pdf
IRLB3034 172A 40V 2mOhm http://pdf.datasheetcatalog.com/data...rlb3034pbf.pdf
MTP50P03HDL 25A 25mohm https://www.westfloridacomponents.co...TP50P03HDL.pdf
SUP/SUB75P05-08 0,013 20A 55V TO220 http://docs-europe.electrocomponents...6b80e70465.pdf
SUB75P03 0,008 20A 30V http://www.farnell.com/datasheets/1915567.pdf

[Johnplayer]

OK donc ce sera un IPP80P03P4L04AKSA1 en TO-220 avec R1 et R2 en 4.7K Ohms.
Merci de l'aide.

[DAUDET78]

OK donc ce sera un IPP80P03P4L04AKSA1 en TO-220 avec R1 et R2 en 4.7K Ohms.

Avec 7mOhm, tu dissipes à 25° 0,044W et tu perds 18mV
Vu la faible puissance dissipée, tu peux les monter verticalement et côte à côte .

[Yvan_Delaserge]

Voilà le dessin actualisé pour tranquilliser les lecteurs
Pièce jointe 334538

Si l'Arduino met la base du TIP 47 à 5 V, le transistor va être saturé. Comment peut-on alors avoir 100 V sur son collecteur et 4,4 V sur son émetteur?

[DAUDET78]

Si l'Arduino met la base du TIP 47 à 5 V, le transistor va être saturé.

C'est ça l'erreur classique de raisonnement (je ne vise personne !) si on ne regarde pas bien le schéma.
Il y a une résistance de 470 ohm dans l'émetteur.

Son courant émetteur est de 4,4/470= 9,4mA . Donc son courant collecteur est sensiblement aussi de 9,4mA
Hors, son collecteur est tiré à 110V par une résistance de 1,2K . Son collecteur est à 110-(1200*0,0094)= 98,72V ..... Donc, il ne peut pas être saturé mais il chauffe ! (98,72-4,4)*0,0094= 0,9W . D'où, dans ce cas, l'utilisation d'un transistor en TO220

Le NPN est un générateur de courant et celui-ci est quasiment indépendant de la valeur du 110V ( à condition de ne pas descendre ce 110 en dessous de 15V)

[invite03481543]

Ca s'appelle de l'électronique avant-gardiste, 1W quasiment dans le NPN pour commander un PMOS sous 100V.

[DAUDET78]

Ca s'appelle de l'électronique avant-gardiste, 1W quasiment dans le NPN pour commander un PMOS sous 100V.

Propose ta solution !

[Yvan_Delaserge]

C'est ça l'erreur classique de raisonnement (je ne vise personne !) si on ne regarde pas bien le schéma.
Il y a une résistance de 470 ohm dans l'émetteur.

Son courant émetteur est de 4,4/470= 9,4mA . Donc son courant collecteur est sensiblement aussi de 9,4mA
Hors, son collecteur est tiré à 110V par une résistance de 1,2K . Son collecteur est à 110-(1200*0,0094)= 98,72V ..... Donc, il ne peut pas être saturé mais il chauffe ! (98,72-4,4)*0,0094= 0,9W . D'où, dans ce cas, l'utilisation d'un transistor en TO220

Le NPN est un générateur de courant et celui-ci est quasiment indépendant de la valeur du 110V ( à condition de ne pas descendre ce 110 en dessous de 15V)

Génial, merci Daudet!

[invite03481543]

Propose ta solution !

Je l'ai déjà donné en #3.
Pas d'échauffement, piloté directement par le µC, pas de perte inutile, et totalement protégé contre tout sévices.

[DAUDET78]

Je l'ai déjà donné en #3.
Pas d'échauffement, piloté directement par le µC, pas de perte inutile, et totalement protégé contre tout sévices.

mais ça ne marche pas en 100V et il est limité à 2A (il faut 2,5A au moins)
Et si on passe en 24V, je ne chauffe quasiment plus

Ton MP (je n'ai pas répondu car ta boite est verrouillée) disait que tu ne voulais plus lire ma prose ?

[invite03481543]

La demande était à l'origine en 24V donc ma solution est correcte, je sais encore lire.
Ta solution est un non sens technique, piloter un PMOS avec un NPN en linéaire est vraiment inutile surtout quand on peut s'en passer.
Le VN7050A est une solution parmi plein d'autres, y compris en solution discrète qui sera toujours plus propre que ta solution de bricolage.
On ne pilote plus rien en linéaire de nos jours, on chasse le gaspi.

Oui j'ai fermé ma boite MP, je n'ai rien à échanger avec toi, ta grossièreté chronique m'insupporte.

[invite03481543]

Pour enfoncer un peu plus le clou on évite d'utiliser des PMOS:

1/ Ils sont plus chers
2/ Leur rds(on) est plus élevé

On implémente des PMOS quand on ne sait pas faire autrement, ça n'en fait pas une bonne solution pour autant, sinon des gens ne se serait pas creuser la tête à faire différemment que ton pauvre schéma...

[DAUDET78]

On implémente des PMOS quand on ne sait pas faire autrement, ça n'en fait pas une bonne solution pour autant, sinon des gens ne se serait pas creuser la tête à faire différemment que ton pauvre schéma...

Et bien donne le bon schéma pour couper du 110V DC avec un NMOS (par le fil positif évidemment !)

[invite03481543]

Si ça peut apporter un peu de modernité dans cette discussion et contrer tes certitudes surannées:



J'ai aussi une solution au delà de 100V mais là il faudra que tu sortes ton chéquier pour avoir la solution....

[Yvan_Delaserge]

Désolé de m'immiscer dans le combat des chefs, les gars...

Est-ce que ça pourrait marcher avec un optocoupleur? ça permettrait de fonctionner en commutation et d'utiliser un NMOS avec la charge connectée à la masse.
A votre avis, quels seraient les avantages/ désavantages? optocoupleur trop lent? autre chose?

[DAUDET78]

Désolé de m'immiscer dans le combat des chefs, les gars...

Y a un chef, moi, je suis un grouillot de base !

Est-ce que ça pourrait marcher avec un optocoupleur? ça permettrait de fonctionner en commutation et d'utiliser un NMOS avec la charge connectée à la masse.

Ca marche, mais mal !
En effet , ton NMOS est suiveur. Donc, si le photo transistor est Off, il y aura une tension de 4 à 8V entre la source et le drain ( entre le Vtreshold et 10V)
Donc une dissipation importante.
Pour mettre un NMOS en mode conducteur, il faut mettre la grille 10V au dessus du 100V , donc à 110V . C'est ce que j’expliquai , je ne vais pas recommencer, dans ma réponse supprimée.
Pour ça, le montage demi-pont fonctionne avec une pompe de charge

PS : La zener sert à rien

[Antoane]

Bonsoir,

On trouve aussi des optocoupleurs à sortie photo-voltaïque, prévus pour directement commander des mosfets (ex. http://se.farnell.com/toshiba/tlp190...aic/dp/1684602). C'est lent (~1 ms), mais peut être suffisant.
Je ne sais pas que ce ça vaut du côté de la robustesse : 12 µA de sortance, c'est pas une commande de gate très franche, l'impédance de sortie est (très) grande.

Mais c'est simple d'usage et pas cher et isolé.