Driver NMOS

[inviteeaa8bccc]

Bonjour à tous,

N'étant pas du tout habitué à travailler avec les driver pour MOSFET, je suis entrain d'étudier ce circuit (ref image & schéma LTspice) qui commande des mosfet en parallèles. Le circuit global est une alimentation à découpage à base de LM2575 (buck). Les transistor MOS sont utilisés pour délivrer le courant nécessaire en sortie (puisque le LM2575 ne peut dépasser 1A environ).
Driver_NMOS.jpg
Sur l'image, le signal "OSC" provient d'un NE555 suivi d'un doubleur de tension pour fournir un signal carré de 24V avec une fréquence de 166KHz.
Le signal "out_LM2575" est la sortie du régulateur de même nom.
J'avoue que j'ai du mal à comprendre le fonctionnement de ce circuit et comment il "drive" le NMOS. Pourriez-vous m'aider et m'orienter dans ce sens.
Merci.
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[invitee05a3fcc]

On est en 2017 ...... On prend des drivers tout fait

PS :

pour fournir un signal carré de 24V avec une fréquence de 166KHz.

je serais très curieux de voir le schéma du NE555

[Antoane]

Bonjour,

Je pense que la broche OSC est connectée à un bus 24 V, généré par le 555. Le 555 réalise un doubleur de tension, ce qui fait que la tension en OSC est continue et non hachée.

Pour comprendre ce circuit, il faut commencer par supprimer/simplifier tout ce dont tu comprends le fonctionnement et/ou qui n'est pas directement relié à la fonction que tu ne saisis pas :
- Quel est l'état de Q2 en fonction de l'état de "OUT_LM2575" ?
- quels potentiels (par rapport à la masse) faut-il appliquer sur la grille du mosfet pour le faire fonctionner correctement ?
- tu peux à présent refaire ton schéma en ne gardant que les composants dont tu ne comprends pas le fonctionnement.


On trouve des composants faisant le travail du 555, du LM2575 et de toute la tripoté de composants additionnels pour pas cher, simple et avec un rendement de 90 à 98 % -- loin de ce que tu entends réaliser.
exemple :
http://www.linear.com/product/LTC1624
http://www.linear.com/product/LT8609
http://www.linear.com/products/Step-...ck)_Regulators
http://www.ti.com/lsds/ti/power-mana...-overview.page
etc.

[inviteeaa8bccc]

Bonjour,

Je pense que la broche OSC est connectée à un bus 24 V, généré par le 555. Le 555 réalise un doubleur de tension, ce qui fait que la tension en OSC est continue et non hachée.

oh la bêtise ... quand je disais que je suis novice en la matière, effectivement ça donne une tension continue de 24V merci beaucoup Antoane (Daudet78 va me manger tout cru )
je vais essayer de suivre tes recommandations

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteeaa8bccc]

Je reviens vers vous. Je propose un raisonnement quant au fonctionnement du driver, dites moi si cela tient la route. D'abord quelques images du circuit et des signaux correspondants :
circuit2.jpg
Chrono.jpg

avec les signaux suivants : "20V"=20V-DC et "12V-DC"=...12V vous l'aurez deviné.

1) Quand OUT_LM2575 = 10V (disons état haut )

Vbe3=Vb3=0.7V à peu près (diviseur R5 & R4) donc Q3 saturé et Vce3 faible alors Vbe2 faible donc Q2 bloqué d'où Vce2=20V à peu près (C'est la tension 20V ramenée par R1 exacte?). Donc on a du 20V sur la base de Q1 donc Q1 passant. Le même Q1 est monté en collecteur-commun donc la tension d'entrée est ramenée en sortie (avec un gain légèrement inférieur à 1) d'où Vg=20V environ.
POINT IMPORTANT : là je dois calculer la tension Vgs du M1, et là je suis un peu perdu ... je me dis que Vd=Vs=12V donc Vgs=Vg-Vs=8V environs... de là, Vgs est sup à Vth (=2 à 4V) donc M1 Régime linéaire.

2) Quand OUT_LM2575 = 0V ( état bas )
Q3 bloqué (par contre je ne comprends pas le Vce3 = 0.7V des diagrammes, y a t-il quelque chose que je ne vois pas ? )
Q2 est passant par les 12V et R2 donc Vce2 faible d'où Q1 bloqué donc R3 est imaginairement reliée à une masse via D1... de là Vgs est inférieure à Vt donc M1 Bloqué.

voilà, c nul ou pas

[Jack]

Q3 bloqué (par contre je ne comprends pas le Vce3 = 0.7V des diagrammes, y a t-il quelque chose que je ne vois pas ? )

Q2 conduit, et comme son V_BE est égal au V_CE de Q3, on a bien 0,7V

là je dois calculer la tension Vgs du M1, et là je suis un peu perdu

Ca va dépendre du courant fourni. Regarde la caractéristique V_GS = f(ID) paramétrée par V_GS. Jusqu'à quelques ampères, tu vas être dans la zone ohmique, donc V_GS sera faible étant donné le R_DSon.

[bobflux]

Si tu veux faire un convertisseur DC-DC il y a maintenant de nombreux chips qui intègrent toute la logique et aussi les drivers de MOS voire les MOS eux-mêmes...

L'inconvénient de ton LM2575 boosté c'est que t'auras pas la limitation de courant ni aucune autre feature: il va donc cramer.

[Antoane]

voilà, c nul ou pas

As-tu bien compris le rôle de D1 ?
Si oui, c'est bon, sinon faut re-essayer
C'est elle le composant magique qui rend tout possible.
Dans un cas elle est bloquée (avec -0.7 V à ses bornes) et dans l'autre elle assure que Q1 est bloqué (avec -0.7 V de Vbe).

Note que R4 et R5 ne forment pas un pont diviseur de tension.

D1 doit être une diode rapide, capable de commuter en, tout au plus, une centaine de ns. La 1N400x ne convient pas.

Inconvénients du montage : quel sont les tensions de sortie du driver à l'état haut et, surtout, à l'état bas ?

[bobflux]

allez, donne les tensions entrée/sortie et le courant, jte choisie un chip chez LT...

[inviteeaa8bccc]

Bonjour Jack,

Q2 conduit, et comme son V_BE est égal au V_CE de Q3, on a bien 0,7V

Ca va dépendre du courant fourni. Regarde la caractéristique V_GS = f(ID) paramétrée par V_GS

Tu veux dire Vds=f(Id) paramétrée par Vgs non ? alors disons que je veux 10A, je vois de la datasheet qu'une Vgs de 7V me permet de rester dans la région linéaire. est-ce bon ?

[inviteeaa8bccc]

Bonjour bobflux,

L'inconvénient de ton LM2575 boosté c'est que t'auras pas la limitation de courant ni aucune autre feature: il va donc cramer.

il est prévu un ampli différentiel de mesure de courant suivi d'un comparateur avec une tension de référence et enfin une alarme bloquant le régulateur LM2575 est à désamorçage manuel.

Pour LT oui y en a plein mais j'aime bien les fonds de tiroirs

[inviteeaa8bccc]

Bonjour Antoane,

As-tu bien compris le rôle de D1 ?
elle assure que Q1 est bloqué (avec -0.7 V de Vbe).

Là je saisi pas, pour moi le Q1 est bloqué même sans la diode D1 (avec un Vbe1=-20V environs), il est vrai que cette valeur et un peu bordélique ce qui donne son utilité à D1 qui fait que Vbe1=-0.7V.

Note que R4 et R5 ne forment pas un pont diviseur de tension.

Quelle est son utilité alors ? dans ce cas je peux virer R5 et laisser R4 et ça fonctionnera quand même ?

D1 doit être une diode rapide, capable de commuter en, tout au plus, une centaine de ns. La 1N400x ne convient pas.

Une 1N1448 ?

Inconvénients du montage : quel sont les tensions de sortie du driver à l'état haut et, surtout, à l'état bas ?

Tu veux dire la tension qui attaque la grille du NMOS : Vih=0.6V et Voh=19V

[Jack]

Bonjour Jack,

Tu veux dire Vds=f(Id) paramétrée par Vgs non ? alors disons que je veux 10A, je vois de la datasheet qu'une Vgs de 7V me permet de rester dans la région linéaire. est-ce bon ?

Oui, Vds = f(Id). Ok pour la lecture du datasheet également.

[inviteeaa8bccc]

Oui, Vds = f(Id). Ok pour la lecture du datasheet également.

ok merci Jack

[bobflux]

Bonjour bobflux,

il est prévu un ampli différentiel de mesure de courant suivi d'un comparateur avec une tension de référence et enfin une alarme bloquant le régulateur LM2575 est à désamorçage manuel.

Il faut un soft-start sinon la protection se déclenchera au démarrage quand il faut charger les capas de sortie...

[Antoane]

Bonjour,

Sans D1, la sortie ne pourrait jamais être à 0, le courant ne pouvant pas rentrer par l'émetteur du NPN (en première approximation).

Une 1N4148 peut convenir si elle tient le courant demandé. En l’occurrence : des pics <200 mA. Donc c'est ok.

Vih = Voltage Input High

Vol = Vce_sat + Vf, qui peut assez aisément atteindre 1V. Cela peut poser problème avec les NMOSFET récents, à faible Vgs_th.


PS : je l'ai déjà dit, mais même si j'aime bien ce montage et l'étudie ici pour le plaisir, je suis de l'avis de Bob pour le reste.

[bobflux]

il est prévu un ampli différentiel de mesure de courant suivi d'un comparateur avec une tension de référence et enfin une alarme bloquant le régulateur LM2575 est à désamorçage manuel.

Oui, comme dans le LTC3851

Pour LT oui y en a plein mais j'aime bien les fonds de tiroirs

Oui, je comprends et puis c'est amusant de bidouiller!

Soit dit en passant, LT vient encore une fois de sortir un truc de ouf...

[inviteeaa8bccc]

Bonjour,

Sans D1, la sortie ne pourrait jamais être à 0, le courant ne pouvant pas rentrer par l'émetteur du NPN (en première approximation).

Une 1N4148 peut convenir si elle tient le courant demandé. En l’occurrence : des pics <200 mA. Donc c'est ok.

Vih = Voltage Input High

Vol = Vce_sat + Vf, qui peut assez aisément atteindre 1V. Cela peut poser problème avec les NMOSFET récents, à faible Vgs_th.


PS : je l'ai déjà dit, mais même si j'aime bien ce montage et l'étudie ici pour le plaisir, je suis de l'avis de Bob pour le reste.

Bonjour,
Désolé pour le Vih je me suis mélangé les pinceaux. Je comprends mieux maintenant Merci

[inviteeaa8bccc]

Note que R4 et R5 ne forment pas un pont diviseur de tension.

Quelle est son utilité alors ? dans ce cas je peux virer R5 et laisser R4 et ça fonctionnera quand même ?

Antoane ...?

[inviteeaa8bccc]

Il faut un soft-start sinon la protection se déclenchera au démarrage quand il faut charger les capas de sortie...

ça demande de forts courants au début c'est clair, je vais rajouter le circuit de la datasheet pour le ON_DELAY d'environs 8ms je pense que c'est suffisant. Je pense aussi ne pas rajouter la fonction réarmement manuel et juste laisser une LED d'alerte et un ré-enclenchement automatique du LM2575 après un certain délai : Est-ce fiable comme solution ? Des pistes pour réaliser cette fonction ?

[Jack]

Quelle est son utilité alors ? dans ce cas je peux virer R5 et laisser R4 et ça fonctionnera quand même ?

Oui. A mon avis R5 assure un niveau bas au cas où le LM2575 aurait un problème ou soit déconnecté. Comme ça le MOSFET sera bloqué et ne risque pas de cramer.

[inviteeaa8bccc]

Oui. A mon avis R5 assure un niveau bas au cas où le LM2575 aurait un problème ou soit déconnecté. Comme ça le MOSFET sera bloqué et ne risque pas de cramer.

Je prends note. Merci Jack

[Antoane]

Bonjour,

De plus, le LM2575 ne peut que mettre sa sortie à 1, et non à zéro (c'est un quasi-collecteur ouvert). Avec cette résistance, on tire la sortie vers le bas, assurant des commutations plus rapides et une meilleur CEM (la base du NPN n'est pas laissée à l'air).

[inviteeaa8bccc]

Bonjour,

De plus, le LM2575 ne peut que mettre sa sortie à 1, et non à zéro (c'est un quasi-collecteur ouvert). Avec cette résistance, on tire la sortie vers le bas, assurant des commutations plus rapides et une meilleur CEM (la base du NPN n'est pas laissée à l'air).

Intéressent tout ça. Mais pourquoi exactement cette valeur de 1.2K pour R5 (et puisqu'on en parle le 1K du R4). Moi pour un pull-down je metterai du 10K ou 4.7K et je me pose pas de questions. As-tu une idée ?

[inviteeaa8bccc]

(c'est un quasi-collecteur ouvert)

Aussi, pour le "quasi-collecteur ouvert", comment voir cela du bloc diagramme ?

[Antoane]

Aussi, pour le "quasi-collecteur ouvert", comment voir cela du bloc diagramme ?
Pièce jointe 348161

ou bien le NPN de sortie est passant et la sortie est reliée à l'entrée,
ou bien il est bloqué et la sortie est en l'air.

Ce n'est pas un vrai collecteur ouvert car la sortie n'est pas reliée à un collecteur mais à un émetteur.

Intéressent tout ça. Mais pourquoi exactement cette valeur de 1.2K pour R5 (et puisqu'on en parle le 1K du R4). Moi pour un pull-down je metterai du 10K ou 4.7K et je me pose pas de questions. As-tu une idée ?

Je ne sais pas. Probablement il a choisi au doigt mouillé, ou bien il a testé diverses valeurs.
Ici, il convient de prendre une valeur faible car les charges stockées sont assez grandes -- c'est sans doute ce pourquoi il a choisi 1.2k plutôt que 10 fois plus. Mais je ne saurai pas en dire beaucoup plus.

[inviteeaa8bccc]

ou bien le NPN de sortie est passant et la sortie est reliée à l'entrée,
ou bien il est bloqué et la sortie est en l'air.

Ce n'est pas un vrai collecteur ouvert car la sortie n'est pas reliée à un collecteur mais à un émetteur.

Je ne sais pas. Probablement il a choisi au doigt mouillé, ou bien il a testé diverses valeurs.
Ici, il convient de prendre une valeur faible car les charges stockées sont assez grandes -- c'est sans doute ce pourquoi il a choisi 1.2k plutôt que 10 fois plus. Mais je ne saurai pas en dire beaucoup plus.

Super Antoane, Merci beaucoup

[inviteeaa8bccc]

Bonjour et merci à tous ceux qui m'ont aidé. Je considère mon problème résolu

[bobflux]

Le circuit fonctionne-t-il ?

[inviteeaa8bccc]

Le circuit fonctionne-t-il ?

Mon but était de comprendre le fonctionnement du circuit. L'alimentation en elle même est en projet. je te tiendrais au jus au fur et à mesure de l'avancement de la réalisation.
ps : J'ai posté ceci dans la discussion, si tu as une idée :

Il faut un soft-start sinon la protection se déclenchera au démarrage quand il faut charger les capas de sortie...

ça demande de forts courants au début c'est clair, je vais rajouter le circuit de la datasheet pour le ON_DELAY d'environs 8ms je pense que c'est suffisant. Je pense aussi ne pas rajouter la fonction réarmement manuel et juste laisser une LED d'alerte et un ré-enclenchement automatique du LM2575 après un certain délai : Est-ce fiable comme solution ? Des pistes pour réaliser cette fonction ?