problème avec un allumage électronique

[chris74]

Bonjour, je me suis mis en tête de fabriquer un allumage électronique afin d'alimenter les bougies de mon futur moteur Bentley BR2 modèle réduit actuellement en construction.
J'ai donc entrepris la construction de ce système d'allumage, au demeurant for simple : http://pouguide.org/daf-allumage-electronique

Sauf que dans mon cas cela ne fonctionne pas, avec l'aide de collègues sur un forum d'usinage on a déjà identifié quelques problèmes, mais le résultat n'est toujours pas là.

La bobine utilisé est une bobine de 4 ohm au primaire, les IGBT ont été achetés en chine.
Concrètement, sur mon montage, la détection du capteur hall se fait bien (allumage et extinction de la led rouge), le transistor commute bien, MAIS au niveau de l'IGBT rien ne se passe , je n'ai pas de commutation.
Cet après midi, après avoir monté une résistance de 2.2k en série sur ma led rouge et après avoir supprimé la zéner, le montage a fonctionné un certain temps, puis, de nouveau, plus rien ne fonctionne, comme si l'IGBT était hs, sauf que j'en suis à mon 3eme et que cela ne change rien.

Voici quelques mesures faire ce soir, avec la zener supprimée ,c'est à dire dans les même condition que lorsque le montage a fonctionné cet après midi :
-tension d'alimentation, 13.70v, alim stabilisée, 30A

Bobine d'allumage NON raccordée
-quand la led rouge est éteinte, entre - alim et gate de l'IGBT : 0.04v, entre le + alim et le collecteur de l'IGBT : 13.67v
-quand la led rouge est allumée, entre - alim et gate : 8.53v, entre + alim et le collecteur : 13.67 v

AVEC bobine allumage raccordée :
-led rouge éteinte, -alim et gate : 0.2v, entre + alim et collecteur : 11.17v
-led rouge allumée, -alim et gate : 10.08v, entre + alim et collecteur : 12.62v

Avec la zener en place, le montage n'a jamais fonctionné mais je pourrais refaire des mesures demain si vous le désirez.

Voilà, si vous aviez une piste, car ce montage a l'air de fonctionner si j'en crois les différents sites trouvés sur le net.
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[Chtulhu]

Bonjour,

Votre IGBT est sans doute détruit par surtempérature si celui-ci n'est pas équipé d'un dissipateur adapté pour évacuer la chaleur provoquée par les pertes de commutations.

Voyez à quoi ressemble l'extinction de l'IGBT sur une charge inductive:



On voit que pendant environ 30µs, tension et courant sont présents ensemble puisque le courant dans la bobine ne s'annule pas instantanément => échauffement de la puce.
On appelle cela les pertes en commutation: P=[E(on)+E(off)]*f avec E(on) l'énergie dissipée pour la mise ON et E(off) pour l'énergie dissipée à la mise OFF du transistor.

Selon la fréquence f de commutation cette puissance moyenne peut devenir importante, trop importante si mal limitée thermiquement.
Pour pouvoir déterminer correctement les caractéristiques du dissipateur à associer il faut connaitre les caractéristiques exactes de votre bobine (L et R), la tension d'alimentation (12V je suppose) et la fréquence de fonctionnement (fréquence d'allumage de la bougie).
Précisez aussi la référence complète de votre IGBT acheté.

Autre point qui peut avoir son importance pour la robustesse du dispositif est de réaliser de préférence un câblage soigné pour éviter l'introduction d'éléments parasites (notamment inductifs), si vous avez une photo de votre montage postez le.

[chris74]

je vous remercie, je ferais tout à l'heure une photo du câblage.
L'igbt est fixé sur le coffret métallique qui supporte mon montage. Pour les caractéristiques de la bobine, je ne les connais pas, on utilise des bobines de moto, dont je ne connais que la résistance au primaire qui est de 4.2 ohm (elle est donnée pour 3 ohms selon le constructeur).

Voici les références de mon IGBT :IRGB14C40

Pour la fréquence de commutation, le moteur n'existant pas encore, les essais se sont fait en faisant tourner le support d'aimant à la main, en fonctionnement, le support d'allumage devrait tourner à 7000 tr/mn avec 2 allumages/tour (rapport de 2.25 par rapport au vilebrequin et allumage 1 cylindre sur 2, moteur en étoile).

Ce qui me pose soucis dans le montage c'est que cela n'a fonctionné qu'en l'absence de la zener de 4.7v/5w, sur un autre forum on m'a indiqué que la puissance de la zener était incompatible avec la valeur de la résistance utilisée (1 k) et on m'a conseigné de remplacer la zener par une de 1.3w, avec une résistance r2 de 270 ohms, or ce montage semble fonctionner pour la majorité des utilisateur tel qu'il a été conçu.
En présence de la zener, de 4.7v, la tension sur la gâchette de l'IGBT est de 3.95v (ne devrait elle pas être de la valeur de la zener c'est à dire 4.7v ? ), et, dans ce cas, à vide l'IGBT commutait bien, mais avec une charge inductive telle que la bobine, il restait bloqué (13.71v entre + alim et collecteur de l'igbt) sans changer d'état malgrés que la gate passait de 3.95v à 0v.

[chris74]

voici les photos de mon montage, sur les 2 dernières photos, l'igbt a été sorti afin de réaliser les mesures, sinon il est fixé comme sur la photo n°1


20171102_135141.jpg

20171104_051642.jpg

20171104_051725.jpg

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

attention aux composants chinois !!!

[chris74]

Effectivement c'est aussi ce qui m'a été dit, j'ai donc commandé un nouveau jeu de zener et d'IGBT chez conrad, je suis en attente de leur réception, mais si je pouvais identifier le pb en amont j'aurais été sûr que la panne vienne bien de là

[OttovonB97]

hallo,

quelques remarques sur le schéma
I n'y a pas de contrôle du courant de sortie, il faut donc impérativement vérifier la résistance de la bobine, car les bobines pour moto/mobylette ou les bobines-crayon auto peuvent descendre à 0,4 ohms et le courant serait insupportable pour l'IGBT. Il faut éviter tout risque de court-circuit l'IGBT choisi ne tient que 120 µs en court-circuit, il n'existe pas de fusible assez rapide!
La sortie ne comporte pas le condensateur, classique en ancien allumage. Il était neccessaire pour que la tension aux bornes du rupteur ne croisse pas trop vite pendant l'ouverture du rupteur et ne provoque un amorçage par claquage de l'air. La surtension atteint Vmax = I0 x racine (L/C) (source wikipedia : ouverture d'un crcuit inductif). Dans le cas d'une bobine 3 ohms et 9 mH, condensateur de 0,2µF valeurs typiques pour des anciennes bobines Ducellier, on a une surtension de 850V sous 14V batterie en charge et 2V de saturation. Sans condensateur, comme idans le schéma présenté ici, la surtension frise l'infini !
la datasheet dit que l'IGBT est protégé par clamping interne. Ce clamping agit, selon le schéma équivalent, sur la grille et devrait donc faire ré-entrer le transistor en conduction pour le protéger d'un claquage ou d'une avalanche (baptisée avalance par IR)
Il faut donc observer la Fig.13 - Self-clamped Inductive Switching Waveform de la tension collecteur (baptisé collecteur en page 1 mais appelé drain en pages 10 et 11 !!) On n'y voit aucun effet du clamping en 30µs.
Pour les bas régimes comme le ralenti ou le démarrage, où le temps de conduction devient important, IR ne publie pas (n'ose pas ?) de courbe de SOA

Un allumage génère des transitoires extrêmement brefs ( la vitesse d'ionisation est celle de l'éclair : 100 000 km/s, pour traverser les 10mm d'équivalent-air de a bougie. Ces transitoires passent facilement la capa de couplage secondaire-primaire et se retrouvent au collecteur, donc sur la grille via les 15pF de capa Miller (Reverse Transfer Capacitance chez IR) . Aux fréquences considérées, ça conduit bien
L'iGBT choisi est sans doute équipé d'une grille interne au polysilicium, de haute résistivité, ce qui fait qu'une impulsion brève ne peut pas compter sur la totalité de la capacité d'entrée pour son amortissement, détruisant facilement la grille. Le clamping, avec sa piteuse vitesse de réaction est ici inutile.
Une protection supplémentaire de la grille par l'extérieur ne parvient à la grille interne que via une résistance interne, donc avec retard

L'utilisation de ce type de transistor dépend très fortement de la topologie du montage (position, longueur des fils) et peut tomber en marche pour certains


j'ai eu à réparer trop d'allumages équipés de cet IGBT à datashit élogieuse !

je suis repassé pour ma part, au bon vieux bipolaire de déflexion TV avec limitation du courant et mes allumage sont increvables et insensibles au cablage, aussi bien avec des bobines de 0,4 ohms que de 4 ohms sans aucune adaptation particulière



tschüß

[chris74]

En fait c'est cette histoire de diode zéner qui me laisse perplexe, dois je la remonter, ou dois je remplacer le modele prévu par une de plus faible puissance en changeant aussi la valeur de la résistance r2

[chris74]

Je te remercie de ses infos, aurais tu un schéma de tes allumages, car je suis nul en électronique, souder quelques composants ça va encore, mais guère capable de faire plus.
A noter que ce moteur ne sera pas destiné à prendre l'air, et il tournera très peu, en général je les fais tourner une petite heure, histoire de satisfaire mon "ego" et ensuite ils terminent sur une étagère, donc la fiabilité sur du très long terme n'est pas ma priorité absolu.
Pour la bobine, j'ai bien des bobines de 3 ohms "théoriques" ,et j'ai pris un modèle adapté pour allumage à rupteurs, elles ont aussi servis avec ce type d'allumage, j'ai trouvé leur provenance sur un forum moto, ducati je crois, où l'auteur avait monté cet allumage et ces bobines en remplacement de son montage d'origine à vis platinées.

[trebor]

Bonjour à tous,

L'IGBT a fonctionné sans la diode zener de 4,7 V, car cette diode limite trop la tension de grille de IGBT.
Je n'ai pas cherché l'info de la tension de grille de ce transistor, s'il doit être de 10 V, il ne fonctionne pas.

Un bon vieux condensateur de 0,2 uF (prévu pour) en parallèle sur le drain du transistor IGBT pourrait le protéger des pics de tension trop important issu du primaire de la bobine.

Les transistors NPN type BU... sont bien plus résistant pour ce genre d'application.

Bonne suite et autres avis des pros

[plumele]

Bonjour,
on remarque dans les mesures que le transistor de l'IGBT ne commute pas quelquesoit la couleur de la LED (qui allumée puis éteinte prouve que T1 fonctionne)
L'IGBT est donc HS, mais on le sait déjà.

La diode Zener n'est pas nécessaire à l'allumage. Elle est là pour pouvoir créer un signal carré propre pour un compte-tour.
Elle permet d'allimenter aussi la led 6V sous une tension constante (elle non plus n'est pas indispensable mais permet un contrôle rapide pour les néophytes)

J'aurais un conseil : éviter de faire des modifications (enlever la Zener, rajouter une résisatance ) quand on sait pas exactement ce qu'on fait.
La moindre modification en électronique peut détruire un composant immédiatement, surtout sur ce type d'allumage simpliste qui n'est absolûment pas protégé contre les surtensions de toutes sortes entre autres.

Puisqu' il s'agit du 3eme IGBT détèrioré, je suppose qu'il s'agit d'un problème de montage ou de manipulation.
Vérifier que les boitiers des transistors soient bien isolés de la masse comme indiqué sur le lien.

Ce circuit intégré (IRGB14C40L) supporte au maximum 14 A d'après la documention .
Nous sommes en présence d'une bobine d'allumage de 4 Ohm équivalent á de l'allumage classique, soit sous 12V une consommation de 3A.
Il y a de la marge mais il serait tout de même bien d'abord de vérifier la résistance primaire de la bobine. On ne sait jamais elle porrait être ou avoir été en court-circuit.

Edit: la gate de l'IGBT est déjà protégé des surtensions, Il n y a rien à rajouter en parallèle
ci -après le lien pour le datasheet
http://http://html.alldatasheet.fr/html-pdf/83114/IRF/IRGB14C40L/49/1/IRGB14C40L.html

[Chtulhu]

La zéner est plutôt un problème ici puisqu'elle dérive une bonne partie du courant nécessaire à la commande grille.
C'est pour cela que ça fonctionne mieux sans...
Ce montage est une piètre bricole si vous voulez mon avis.

Pour l'IGBT nous avons Qg=27nC

Le courant peak(min) avec 2200 Ohm est I=(12-2.2)/2200=4.45mA

Ce qui donne un temps de monté: t=Qg/I=6µs
Pour avoir le temps de monté typique il faudrait que I=16mA => Rg=620 Ohms

Il faut donc retirer cette zéner qui va dériver un courant inutilement (il y a déjà un clamp en interne donc la zéner est totalement inutile) et mettre une résistance de 620 Ohms-1/4W

Si l'IGBT claque et que vous avez bien un dissipateur, dans ce cas il reste la tenue en RBSOA qui doit être dépassée, ce qui peut s'expliquer avec une résistance de 2.2K et cette zéner qui ralentit le temps de monté et accroît la puissance de commutation vu par la puce.

Quitte à refaire un schéma, le mieux est d'utiliser par exemple un 555 avec un étage basse impédance à transistor pour piloter l'IGBT.
L'avantage est de pouvoir régler finement le temps du créneau de commande et le Dwell n'en sera que meilleur pour le rendement de votre moteur.

[chris74]

Je te remercie, la bobine ou plutôt, les bobines, car j'en ai acheté 2 ont été mesurées,(4.2 ohm) et fonctionnent parfaitement (allumage de la bougie quand on "gratte" la bobine sur le 12v).
Attention, je ne dit pas que les IGBT ont été détériorés suite au montage, il s'avère que lorsque je réalise le montage initial cela ne fonctionne pas..........ensuite, en retirant la led rouge et en retirant la diode sur les "bons" conseils d'un autre forum, le montage a fonctionné un temps, j'ai alors remis la led rouge en série avec une résistance de 2.2k, au lieu de la résistance de 220 ohms initial, la led a fonctionné quelques instants MAIS ensuite, les IGBT ont été détruits (forte montées en température).
Je pensais que la zener permettait de limiter le Vge à 4.7v (donné pour 5v dans le datasheet de l'IGBT), ce n'est donc pas le cas ? Dans tous les cas, en sortie de la diode je n'ai "que" 3.95v, est ce suffisant pour commuter l'IGBT ?

[Chtulhu]

Petite rectification prendre R=620 Ohms-1/2W pour prendre en compte une tension batterie de 14V

[Chtulhu]

ensuite, en retirant la led rouge et en retirant la diode sur les "bons" conseils d'un autre forum, le montage a fonctionné un temps, j'ai alors remis la led rouge en série avec une résistance de 2.2k, au lieu de la résistance de 220 ohms initial, la led a fonctionné quelques instants MAIS ensuite, les IGBT ont été détruits (forte montées en température).
Je pensais que la zener permettait de limiter le Vge à 4.7v (donné pour 5v dans le datasheet de l'IGBT), ce n'est donc pas le cas ? Dans tous les cas, en sortie de la diode je n'ai "que" 3.95v, est ce suffisant pour commuter l'IGBT ?

Tu ne fais que confirmer tout ce que j'ai expliqué plus haut.
La tension grille-émetteur nécessaire est une chose, la puissance vue par la puce une autre.
Généralement peu de gens se soucient de cet aspect pourtant incontournable.
Ce schéma a du être modifié pour mettre un IGBT, mais mal modifié de toute évidence.

[chris74]

Pour ce qui est du "bricolage" de ce montage, c'est aussi ce que d'autres personnes m'ont affirmés, malheureusement c'est le seul que j'ai trouvé sur le net.
Pour résumer, vous me conseiller donc de retirer la zener de 4.7v, et de remplacer la résistance en série avec ma led (actuellement de 2.2k-1/4w) par une de 620 ohm (1/2 w), est ce bien cela ?

[Chtulhu]

Désolé pour le flood, mais comme on ne peut pas éditer après quelques mn.

Attention aussi aux IGBT venant de Chine, ces composants "pas cher" proviennent très souvent du marché "gris", donc hors spec et donc fort peu recommandables.

[Chtulhu]

Ne mettez pas de led pour le moment, chaque chose en son temps.
Vous remplacez la résistance sur le collecteur du NPN allant au + BAT d'un coté et à la grille de l'IGBT de l'autre par la valeur que je vous ai indiqué.

[chris74]

Oui j'en ai commandé chez conrad mais je ne les ai pas encore reçu, donc les essais sont à l'arrêt pour le moment

[Chtulhu]

Je remet ici le schéma avec la modif indiquée.
Nous verrons ensuite comment l'améliorer et y ajouter votre led.

[plumele]

Tu ne fais que confirmer tout ce que j'ai expliqué plus haut.
La tension grille-émetteur nécessaire est une chose, la puissance vue par la puce une autre.
Généralement peu de gens se soucient de cet aspect pourtant incontournable.
Ce schéma a du être modifié pour mettre un IGBT, mais mal modifié de toute évidence.

je rejoins cet avis également

[chris74]

ok donc je débranche la led rouge, je supprime la zéner 4.7v-5w et je remplace la résistance R2 (initialement de 1k-1/4w) par une de 620r-1/2w

c'est bien ça ?

[chris74]

je vous remercie beaucoup, je vous donnerais les résultats quand j'aurais reçu mes composants en début de semaine (à moins que j'en trouve localement d'ici là), pour la led rouge, sa "seule" utilité est de connaitre précisément le moment ou l'étincelle se créée dans la bougie afin de caler l'avance à l'allumage du moteur, c'est d'autant plus important sur ce moteur car il possède 2 bougies/cylindres donc 18 bougies alimentées par 2 "delco", 2 bobines et bien sûr 2 boitiers, il faut donc que les étincelles se fassent en même temps et au bon moment.

[chris74]

Mon détaillant ne possède pas de résistance r620-1/2w, mais il a des r680-1/2w, pensez vous que cela fasse l'affaire ou bien faut il que j'en commande ?

[penthode]

aucune importance !

mais si ça te gêne , t'en rajoutes une en série...

[chris74]

je vous remercie, je vais donc les prendre, par contre il n'a pas d'IGBT en stock, donc là ,je vais devoir patienter

[penthode]

toutefois , je rejoint l'avis plus haut pour ce qui est de l'usage des NPN de balayage , ( dits "BU" )

bien plus faciles à utiliser, ça marche depuis des année sur ma moto ( et il en faut trois !)

[chris74]

Vous auriez un schéma à me proposer ?

[chris74]

aucune importance !

mais si ça te gêne , t'en rajoutes une en série...

Oh moi, il n'y a pas grand chose qui me gène Si cela fonctionne avec une r680 ça me va très bien

[penthode]

Vous auriez un schéma à me proposer ?

google regorge de liens !

https://www.google.fr/search?client=...EadKrLqkXi__M: