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Phare de plongée 47000 lumens



  1. #1
    ligthmare

    Phare de plongée 47000 lumens


    ------

    Bonjour à tous!

    Je souhaite faire un phare de plongé assez puissant avec une batterie deporté seulement j'ai quelques soucis lors de la mis en oeuvre du driver de led.
    J'utilise une led cob de chez citizen de 57V 5.5A et une alimentation en lithium 16S1P 5A géré par un BMS pour une tension variant donc de 41 à 67V suivant la charge.
    J'utilise un driver de led HV9910 que je pilote avec un potentiomètre . (actuellement je l’alimenta avec une alim de labo 57v 2.5A )

    J'ai fait le montage sur ma breadboard mais lorsque je fais varier mon potard ma led s'éclaire par accoup non linéaire, de plus lorsque mon potar est au min, la led reste reste allumée.

    J'ai calculé une valeur de bobine de 17nH mais je n'aivais qu'une bobine de 68µH ça pourrais venir de là? (j'en doute mais sans aucune certitudes)

    Je ne suis pas super calé en électronique et la je séche complètement je ne comprend pas pourquoi ça ne marche pas. je me suis peut être trompé dans mes calculs mais je retombe toujours sur les mêmes valeur quand je les refaits.



    help

    Merci la communauté !

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  3. #2
    penthode

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    bonjour ,

    une photo du proto ?
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  4. #3
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    je me rend compte que j'ai écris une bêtise. et je n'arrive pas a modifier mon message . j'utilise une bobine de 18µH et mon calcule me donne 1.7 *10^5 H donc bien 17µH ? je doute sur tout du coup ça me retourne le cerveau! Alors ma bobine serait bonne. enfin seulement si mes calculs sont juste ... pour ceux ci j'ai convertit toutes les unité en : A, Hz, V, W et....Kohms? (il faudrait prendre des ohms pour le coup? )

    Merci et désolé pour le repost correctif.

  5. #4
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Photo de la breadboard?
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  6. Comparatifs

    Gagnez du temps et de l'argent grâce à nos comparatifs de produits. Parmi nos sujets :
  7. #5
    jiherve

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bonsoir,
    ce genre de convertisseur ne fonctionne pas ou mal sur une breadboard, car les contacts ne supportent pas les courant forts et qu'il y a moult self parasites.
    La self me semble petite vu les courants y circulant sa valeur ne suffit pas il faut vérifier le courant max avant saturation.
    JR
    Dernière modification par jiherve ; 18/07/2018 à 19h38.
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  8. A voir en vidéo sur Futura
  9. #6
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bonjour,

    Le driver : http://ww1.microchip.com/downloads/e.../20005344A.pdf

    lorsque je fais varier mon potard ma led s'éclaire par accoup non linéaire,
    Peux-tu indiquer comment le potar est connecté à LD ?

    lorsque mon potar est au min, la led reste reste allumée.
    en complément de ce qu'indique JR (et que je rejoints en particulier pour ce qui est du courant de saturation de la bobine), la datasheet indique :
    Although the LD pin can be pulled to GND,
    the output current will not go to zero. This
    is due to the presence of a minimum on-
    time, which is equal to the sum of the
    blanking time and the delay to output time,
    or about 450ns. This minimum on-time
    causes the FET to be on for a minimum of
    450ns, and thus the LED current when LD
    = GND is not zero. This current is also
    dependent on the input voltage, induc-
    tance value, forward voltage of the LEDs,
    and circuit parasitics. To get zero LED cur-
    rent, the PWMD pin has to be used
    Soit, dans ton cas, un rapport cyclique de 5 %... normal que la led reste allumée
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  11. #7
    penthode

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    c'est bien pour la self que j'avais demandé la photo...
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  12. #8
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bonjour et merci pour les réponses,

    Donc un montage sur une plaque percé résoudrait le problème?

    Actuellement PWN est relié à la masse et LD est branché sur la pin centrale du potar, qui lui même est connecté entre Vdd et Gnd.

    Si je comprends bien je dois utiliser la pin PWM pour avoir un off sur la led? je peut le faire sans générer de singnal PWM? j'aimerais ne pas avoir à utiliser un pic et un DC/DC.

    Aussi l'utilisation du potentiomètre est primordial dans mon utilisation.

  13. #9
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    1) Poste le schéma exact utilisé avec les valeurs et références des composants stp. Il y a nombre d'erreurs faciles à faire dans ce genre de truc. Par exemple as-tu vérifié le courant de saturation de l'inductance ?....

    2) Ça ne fonctionnera pas sur une breadboard, trop d'inductance, d'ailleurs c'est bizarre que le FET n'ait pas oscillé et cramé.

    3) Ton schéma est un buck, il ne peut que baisser la tension et pas l'élever, donc ta LED de 57V ne fonctionnera que si la batterie fournit plus de 57V et quelques, le "et quelques" dépend des pertes et autres caractéristiques de la puce (minimum off time, etc). Donc à priori ça peut pas marcher.

  14. #10
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bonjour,

    > Actuellement PWN est relié à la masse et LD est branché sur la pin centrale du potar, qui lui même est connecté entre Vdd et Gnd.
    La plage de variation de LD est de 0-250 mV. Avec Vdd=7.5V et un potentiomètre 270° (classique), la variation entre luminosité minimum et maximum se fait sur une dizaine de degré°... normal qu'il n'y ait pas de modification visible.

    Mais c'est un détail... Il faut déjà réussir à faire fonctionner la partie puissance, la mise en place du circuit de contrôle est simpliste.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  15. #11
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Merci pour l'aide ! J'ai réalisé un shcema de mon montage pour le coup.

    Le circuit fonctionne la led s’allume en pleine puissance sans problèmes quand je shunt LD PWM et VDD ensemble (comme dans l'application note). j'essai de faire varier la luminosité avec LD branché (cf schéma) mais effectivement ça ne fonctionne pas correctement.

    L'inductance que j'utilise : https://docs-emea.rs-online.com/webd...6b81036687.pdf

    Et celle que j'ai choisi pour le montage PCB : https://docs-emea.rs-online.com/webd...6b81009240.pdf

    Qu'est ce que c'est le courant de saturation de l'inductance?

    Bobflux, pour la tension j'ai fait mes calculs a partir de la tension de la batterie et non de l'alim de labo donc pour 67V je ne peut pas augmenter la tension de la batterie, celle ci sera insuffisante pour alimenter la led en fin de vie mais le tensions chute seulement a la fin de son utilisation ce qui me laisse une bonne autonomie . Si j'augmente la taille de l'accu en passant de 16S a 18S (trouve pas de bms en 17) la taille du BMS augmente considérablement ainsi que le caisson étanche dans lequel je loge l’ensemble , c'est pourquoi j'aimerais me limiter a du 16S
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  16. #12
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    > Qu'est ce que c'est le courant de saturation de l'inductance?

    Le matériau magnétique perd du µ quand le flux magnétique augmente, autrement dit l'inductance diminue quand le courant augmente. Si tu regardes la datasheet de l'inductance Würth ils mentionnent "saturation current 7.5A" pour une perte de valeur de l'inductance de 30%.

    Si le courant augmente encore plus, le matériau sature complètement et l'inductance baisse beaucoup, ce qui cause une augmentation rapide du courant (et des pertes). Il faut éviter ça en fonctionnement normal. Normalement pour dimensionner ce genre de circuit tu vas d'abord calculer l'ondulation sur le courant dans l'inductance, puis les courants mini et maxi. Le courant maxi doit donc être inférieur à 7.5A, et de préférence un peu moins.

    D'autre part tu vas aussi noter que l'inductance chauffe de 50°C pour un courant de 7.5A, donc on peut estimer +25°C pour un courant moyen de 5.5A (mais ça ne compte pas les pertes fer, juste les pertes cuivre, et c'est probablement basé sur un fonctionnement à l'air libre et pas dans une boîte étanche). Bref, si j'étais toi, je mettrais un bout de silpad entre l'inductance et le boîtier pour la refroidir par conduction. Enfin, il va falloir calculer les pertes dans l'inductance, le FET et la diode, et se demander si il faut les refroidir ou non.

    L'autre inductance, celle qui est dans ton montage, c'est une "choke" anti parasites. Sa valeur est décrite par le graphique "I-L characteristics" de la datasheet, donc tu vois qu'elle dépend énormément du courant, ce n'est pas une inductance adaptée pour cette application.

    Quelles sont les références du FET et de la diode ? Il faut une diode rapide...

    Quelle est la valeur de R2 (illisible sur le schéma) ? Est-elle adaptée à la dissipation subie (R*I^2) ?

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  18. #13
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Super explication très claire!
    Il faudra alors que je fasse ces calculs de dissipation thermique. Le boité est fermé mais en aluminium et il sera immergé, mais effectivement faire des liaison entre les composant qui chauffent et le bâti est une bonne idée j'attends la nouvelle bobine en CMS je vais refaire le montage avec une plaque perforée.

    R2 vaut 0.39Ohms... pour 1W

    Le Fet : https://docs-emea.rs-online.com/webd...6b807910f0.pdf

    La Diode : https://docs-emea.rs-online.com/webd...6b8104bc4d.pdf (trop juste les 5A ? )

  19. #14
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Il faut penser dès le début à la dissipation. Si ton boîtier en alu a des parties plates (même si c'est un tube, il y a quand même des bouts !) ce sera plus facile d'avoir un bon transfert thermique avec ton circuit. Ou alors le dissipateur qui servira pour la LED.

    Attention les valeurs données par les fabricants en °C/W sont valables dans l'air... dans l'eau le refroidissement sera bien meilleur. Ta LED fait dans les 300W, c'est énorme (et d'ailleurs un risque pour les yeux, je me demande si les poissons vont devenir aveugles ) donc pour 300W de chaleur à évacuer dans l'air il faut soit un ventilateur bien costaud soit plusieurs kilos d'alu, par contre dans l'eau :

    4180 J/kg.°K => 300W = 300J/s = 72 g.°K/s

    Donc si tu rejettes l'eau 5°K plus chaude, 300W ça représente un débit de 14 grammes d'eau par seconde (14 ml/s) sur ton dissipateur, c'est très peu... donc nul besoin de ventilateur amphibie, il suffit d'avoir des ailettes de refroidissement pas trop serrées pour que l'eau circule bien entre.

    Dans l'air (1000 J/kg.°K) donc 4x moins de capacité thermique massique et 1000x plus de volume au kilo, ça nous fait 56 litres/seconde !!! ingérable

    Il faut prévoir une sécurité pour couper ou diminuer la puissance en cas de surchauffe (dissipateur sale, obstrué, etc). Si le dissipateur de la LED est dimensionné pour une utilisation sous l'eau, hors de l'eau il va surchauffer, donc c'est bien d'avoir une sécurité.

    Si tu montes ton circuit imprimé sur une plaque métallique, tu peux refroidir soit par le dessus, soit pas le dessous.

    Par le dessus, tu mets des silpads épais et mous sur les composants qui chauffent, et ça touche le métal. C'est pas top pour les FET car le dessus est en plastique, donc ça conduti très mal la chaleur.

    Par le dessous tu prends un silpad assez fin, genre 1mm, et surtout bien mou et facile à écraser, et puis tu le mets en sandwich entre le circuit imprimé et la plaque, le tout serré par des vis ou des bidules qui appuient de préférence là où ça chauffe. La chaleur est véhiculée du dessus au dessous du circuit imprimé par des vias. Il faut pas un silpad trop fin sinon la moindre remontée de soudure dans une via qui fait une petite boulette de l'autre côté et ça touche plus.

    Sinon tu peux t'éclater avec des entretoises, des équerres en alu, des ptites "shim" pour rattrapper l'épaisseur, etc...


    > R2 vaut 0.39Ohms... pour 1W

    Hummmm RI^2 avec I=5.5A ça fait une dissipation de pas loin de 12W donc y a-t-il un os ?

    Bon, sinon :

    Ta diode est pas adaptée, elle est pour une fréquence "secteur" genre 120 Hz, donc trop lente, il faut soit une Schottky soit une "fast recovery".

    Le FET c'est bon, tu peux en prendre un plus petit si tu veux (moins d'ampères) et tu auras moins de pertes par commutation, j'ai la flemme de faire le calcul

    Attention cependant le FET demande une tension de 10V sur la grille donc bien vérifier que le driver sort les 10V

  20. #15
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Top! Merci bobflux tu réponds bon nombre de mes questions.....

    Pour le refroidissement je pourrais difficilement refroidir par le dessus je collerais donc le PCB (je ferais un PCB alu) contre le fond du boitier. Je l'usine avec un tour CN.

    Pour la dissipation de R2 le 1W je l'ai trouvé avec les calculs de l'application note du hv9910. Mais vu sa faible valeur je peut m'en passer? ou justement son rôle sera surtout de dissiper?

    Quel montage je doit faire afin de réguler la luminosité avec mon potard en utilisant la quasi totalité de la course de celui-ci? ou je vais etre obligé de passer par le pwm? (donc un pic et convertisseur forcément?)

  21. #16
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    > je ferais un PCB alu

    OK bonne idée

    > Pour la dissipation de R2

    Comme le HV9910 ajuste le courant pour avoir 0.25V sur R2 alors si tu veux 5.5A il faut R2 = 0.045 ohm, disons 2 résistances CMS de 0.1R 1W en parallèle ça le fait. En effet la dissipation que j'ai calculée est fausse car la valeur de 0.39 ohms donne un courant de 0.64A et pas 5.5A...

    > Quel montage je doit faire afin de réguler la luminosité avec mon potard en utilisant la quasi totalité de la course de celui-ci?

    Pour l'instant comme à peu près tous les composants sont mal choisis on ne sait pas si le montage marche ou pas

    Il faut

    Une diode rapide

    Un MOSFET "logic level" car il sera commandé en 7.5V par le HV9901 et pas en 10V...

    L'inductance a l'air bonne (la Würth, pas l'autre, elle ne va pas)

    Un vrai circuit imprimé (pas un breadboard)

    La bonne valeur pour R2

    Un solide découplage

    Perso je mettrais un petit microcontrôleur pour gérer l'arrêt (protection décharge profonde de la batterie), une limitation en T° pratique (lampe utilisable hors de l'eau mais avec moins de puissance, le micro limitera la puissance pour garder la LED en dessous de mettons 60°C), et puis ton potentiomètre, ça marche pas sous l'eau !!! Il vaut mieux des capteurs magnétiques (ILS ou hall) dans le boîtier, et un aimant à l'extérieur pour les déclencher, ça c'est 100% étanche. Par exemple tu peux faire un bouton qui tourne, tu mets un ou plusiurs aimant dedans, et 2 capteurs pour détecter la direction de la rotation à travers le boîtier étanche... donc ça nécessite un micro, mais pas compliqué.

    Attention si tu fais de la vidéo, le PWM ça craint, il vaut mieux ajuster la tension sur la pin de contrôle du HV9901.

  22. #17
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Etant donné que la led est piloté avec le FET même si je contrôle pas le driver avec le PWM le driver ne créé pas déjà une oscillation sur la lumière pour diminuer 'intensité? qu'importe que le contrôle soit en PWM ou Analog? (c'est ce qui me semblait c'est pour ça que le pour la vidéo suivant la fréquence d'oscillation je m'attendais a ne pas pouvoir faire de la vidéo (je filme pas de toutes maniéré mais c'est toujours un plus)

    Pour l'étanchéité je n'ai bien sur pas le potard dans l'eau , je passe par un aimant (sur les photos en rose l'aimant en gris foncé (ou bleu maquette) la bague réglage du "variateur" et en bleu le potard ) Ça fonctionne parfaitement j'ai déjà dimensionné la force de l'aimant avec le couple du potard.) je suis ingénieur méca , je boss en BE sur la conception de ROV sous marins jusqu’à 4000m de fond donc pour l'étanchéité je gère contrairement à l'électronique .

    Si je passe par un PIC il ne serait pas plus simple de le piloter le PIC avec le potard et lui qui même piloterait le driver en PWM?

    Pour la sécurité Batterie j'ai un BMS en amont donc pas besoin de le gérer sur la carte de la led par contre la sécurité T° est une bonne idée . mais je voulais éviter de m’encombrer avec le PIC, mais bon si il faut en passer par là....

    Pour les capteur a effet hall ils ne captent seulement q'un changement d'état comme une ILS ? J'avais cherché un capteur capable de dimmer un signal et déplaçant un aimant devant sans succès .d'ou ce montage. et pour le confort d'utilisation je voulais un variateur linéaire et non des état d'éclairage préenregistré . C'est pour de la plongé en galerie souterraine, j'ai besoin de cette puissance pour éclairé en une fois des gros volume afin d'en profiter au maximum. et on y croise que très rarement des poissons donc pas de problèmes pour eux
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  23. #18
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bon.... j'ai relu le datasheet qu'a partagé Antoane en ne pourras pas avoir un courant =0 avec la Pin LD a cause du délai toujours restant de 450ns sur le transistor. Donc ça veut dire PWM obligatoire ! J'ai trouvé un PIC pour ça , Le 12F1501 Il me permettra aussi de faire la sécurité T° et de générer un PWM avec un potard.

    Un nouveau problème : je ne trouve pas de DC/DC capable d'abaisser ma tension de 67V à 5V pour alimenter le PIC :S

    Une idée? sachant que je suis limité en place , je ne peut pas vraiment mettre de gros composant et uniquement du CMS .

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  25. #19
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    > je suis ingénieur méca , je boss en BE sur la conception de ROV sous marins jusqu’à 4000m de fond donc pour l'étanchéité je gère contrairement à l'électronique .

    Excellent ! Donc pas de pb de ce côté là

    Au fait, en quoi est la vitre placée devant la LED ?

    > Etant donné que la led est piloté avec le FET même si je contrôle pas le driver avec le PWM le driver ne créé pas déjà une oscillation sur la lumière pour diminuer 'intensité?

    J'ai l'impression que tu maîtrises pas trop le principe du driver de LED à découpage

    Bon, regarde la datasheet page 3, il y a un schéma de principe. Tu as un oscillateur "OSC" dont la fréquence est réglée par la résistance RT juste à côté.

    La sortie de l'oscillateur arrive sur une bascule RS (Reset/Set). Donc à chaque cycle, la bascule est "Set" par l'oscillateur, et sa sortie passe à 1, ce qui drive le FET, qui conduit. La diode bloque, et le courant suit la boucle : alim - inductance - LED - FET - résistance "current sense" (R2) - masse - capa de découplage - alim

    Le temps passe, et le courant dans l'inductance augmente, selon la loi e = L di/dt donc di/dt = e/L ; le "e" est la tension sur l'inductance et "L" la valeur de l'inductance.

    La tension sur R2 est proportionnelle au courant, si tu regardes le schéma tu vois deux comparateurs, l'un compare cette tension avec un seuil de 250mV, l'autre avec la tension sur la broche LD. Donc, lorsque la tension sur R2 dépasse une valeur, qui correspond au minimum de (250mV et LD), alors un des comparateurs déclenche et pulse l'entrée "RESET" de la bascule RS, ce qui la reset et met sa sortie à 0, donc le FET n'est plus conducteur.

    À ce moment là, le courant passe dans la boucle inductance - LED - diode, et la LED est toujours allimée, alimentée par l'énergie stockée dans l'inductance. Le courant décroit rapidement, toujours avec di/dt = e/L, mais là e c'est les 55V de la LED (ou à peu près).

    Bon, j'allais faire le calcul mais en lisant la datasheet :

    However, the designer must
    keep in mind that the input voltage must be maintained higher
    than 2 times the forward voltage drop across the LEDs. This
    limitation is related to the output current instability that may
    develop when the HV9910 buck converter operates at a
    duty cycle greater than 0.5. This instability reveals itself as
    an oscillation of the output current at a sub-harmonic of the
    switching frequency.
    Apparemment cette puce exige que la tension d'alim soit au moins 2x la tension sur la LED, or ici ce n'est pas le cas, donc problème !! ça ne marchera pas. Ils disent que ça va être instable, c'est peut-être pour ça que tu vois que ça clignote ?...

    Bon, il te faut une autre puce, ou une autre LED.

  26. #20
    USMC

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bonjour,

    Vachement intéressant ce projet

    Le pic consomme combien ?
    Le genre de convertisseur DC/DC que tu pourrais utiliser : https://www.tme.eu/fr/details/scw03c...cdc/mean-well/
    Tu peux réduire la taille si ton pic consomme rien : https://www.tme.eu/fr/details/spa01c...cdc/mean-well/

    Par curiosité, tu as prévu un système pour noyer ta batterie en cas d'urgence ?

  27. #21
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    > Le pic consomme combien ?

    Je réponds à sa place :

    Le microcontrôleur n'aura quasiment rien à faire, juste se réveiller de temps en temps genre 10x par seconde, regarder la position du potentiomètre, ajuster un PWM, vérifier la température, et ensuite il se rendort, donc on aura quasi rien en conso, juste le périphérique PWM quoi. Beaucoup moins que 1mA.

    Les DC-DC que tu donnes ont un courant "no load" dans les 5-10mA, donc pas mieux qu'un régulateur linéaire si le micro consomme moins que ça...

    Par contre, il faut calculer la consommation du chip (y compris le driver de MOSFET) et dans ce cas si il est vorace ça vaut le coup de l'alimenter avec un DC-DC buck.

    > Par curiosité, tu as prévu un système pour noyer ta batterie en cas d'urgence ?

    Sur du Lithium ?

    Bon, bref, lightmars, ça va pas marcher ton truc puisque le HV9910 demande une tension d'alim égale au moins à 2x la tension des LED. Donc, j'ai regardé un peu sur digikey les autres chips dispo.

    Si tu regardes bien le schéma, le HV9910 ne manipule aucune tension supérieure à 7-8V mis à part son alim, donc le HV9910 peut en fait être remplacé par n'importe quel driver basse tension + un régulateur ou DC-DC pour l'alimenter à partir du 55V, il y a donc pas mal d'options.

    Ce qui va déterminer le choix, c'est ton cahier des charges en matière de "dimming" et de stabilité (pour tes vidéos). En effet il faut bien comprendre le principe du HV9910, c'est une puce très simple, qui n'a pas beaucoup de cervelle. Elle met le MOSFET en marche, attend que le courant dans l'inductance atteigne la limite que tu as spécifié, puis coupe le MOSFET jusqu'à la fin du cycle.

    La régulation du courant n'est donc pas très précise, ce qui n'est pas grave. Par contre, si le circuit est dimensionné pour la puissance maxi (5.5A) ce sera difficile de descendre beaucoup la puissance, tu auras peut-être une plage de 1 à 10, mais pas beaucoup plus large...

    zut, il faut que je parte, la suite quand je rentre

  28. #22
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bref on dimensionne le truc.

    Le FET est conducteur pendant Ton et bloqué pendant Toff,

    Période T=Ton+Toff, Fréquence F=1/T

    Rapport cyclique D = Ton/T

    La tension sur la LED est relativement constante en fonction du courant, disons 50 à 55V au pif, donc aura à peu près D=55V/67V=82% quand la batterie est chargée à bloc et D=100% quand elle se décharge et que sa tension devient très proche de la tension LED. C'est important de faire ce calcul car la plupart des drivers de LED et autres DC-DC auront une contrainte genre "le rapport cyclique D doit être compris entre ... et ..." donc il faut s'assurer que "de 80% à 100%" est dans les possibilités de l'engin. Le HV9910 ne convient pas car il impose D<50%.

    Le D=100% complique les topologies "NMOS en haut" car le MOS doit être drivé par une tension plus élevée que l'alim, donc on va prendre un MOS en bas (low-side comme ce que tu as).

    Partons sur 5.5A avec une ondulation de 2A, et une fréquence dans les 100-200 kHz.

    1) Batterie à pleine charge.

    Vbat = 67V, Vled=55V, D=82%

    Durant T_on, on a e=12V sur l'inductance, le courant croit en di/dt = e/L. On désire di=2A, calculer L = T_on*e/di

    F = 100kHz, T=10µs, Ton=8.2µs, Toff=1.8µs, L=49µH
    F = 200kHz, T=5µs, Ton=4.1µs, Toff=0.9µs, L=24.6 µH
    F = 300kHz, T=3.3µs, Ton=3.28µs, Toff=1.97µs, L=20 µH

    2) Batterie "moyenne"

    Vbat = 58V, Vled=55V, D=95%

    Durant T_on, on a e=3V sur l'inductance, le courant croit en di/dt = e/L, donc l'ondulation de courant est di = e*dt/L

    Ici avec 20µH on a une ondulation de 1.6A à 100 khz donc c'est parfait.

    On voit qu'on est tenté de choisir une inductance de valeur plus élevée pour réduire l'ondulation en courant quand la batterie est chargée à fond, mais c'est un cas de figure qui ne dure pas bien longtemps. La plupart du temps la batterie sera aux environ de 3.6V/cell donc autant optimiser pour ça et réduire les pertes dans l'inductance.

    Je décide donc qu'on va utiliser une fréquence variable : elle sera élevée (300k) quand la batterie est chargée à bloc, moyenne (100k) durant la plus grande partie de la décharge, et nulle sur la fin puisque le FET restera passant tout le temps.

    Par contre T_off est à peu près constant puisque la tension sur la LED va varier assez peu. T_off = di*L/e avec e=55V, donc T_off = 0.65µs pour L=18µH.

    C'est un autre clou dans le cercueil du HV9910 qui est à fréquence constante, ici il nous faut un driver "constant off time" donc à fréquence variable, et compatible avec un T_off assez faible (0.65µs ou plus en augmentant L).

    Il y a le HV9910B qui offre le mode "constant off time" en plus du HV9910, par contre le T_off n'ira pas en dessous de 0.8µs (voire 1µs, je ne suis pas tout à fait sûr) donc il faudra augmenter l'inductance, qui sera plus grosse avec un peu plus de pertes.

    J'ai regardé les autres chez le même fabricant, mais ils ont une contrainte sur D<80% donc ça va pas.

  29. #23
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bonjour à tous, et un grand merci pour votre précieuse aide!

    Je viens de rentrer de vacances d'où le stand by

    USMC > Par curiosité, tu as prévu un système pour noyer ta batterie en cas d'urgence ?

    Qu'entends tu par là? si il y a une infiltration d'eau? J'ai fais des essais d’immersions d'accus lithium chargé dans l'eau rien ne s'est passé. Sion il y a le BMS qui protégé des courts circuits en cas de rupture du câble ou déconnexions sous l'eau .

    Merci pour le convertisseur je ne trouvais pas d'équivalent sur RS ou farnell

    Bobflux, Je viens de regarder et j'ai un HV9910C j'ai du me trompé en le commandant j'étais persuadé d'avoir un HV9910 classique. il semble qu'il n'y ai que la protection thermique en plus et une entrée minimale plus élevée (15 au lieu de 8) Mais je ne vois pas dans le datasheet ce paragraphe indiquant la tension d'entrée 2 fois plus élevé que la tension LED.

    Sacré plan que tu prévois ! pour faire varier la fréquence je dois piloter une résistance variable qui changera de valeur suivant la tension de la batterie? cette dite résistance que est connecté sur la pin RT du driver? CA me semble est une énorme usine a gaz ?

    J'ai refait le circuit avec les nouveaux composants mais lors des essais (je ne sais pas quel miracle ) j'ai grillé mon alim de labo. j'en ai commandé une nouvelle su RS pour reprendre les essais.

    J'ai ajouté un arduino UNO pour générer mon PWM grace a un potard le programme fonctionne bien en test avec une led 3v . je n'ai plus qu'a denouveau faire les essais.

    Lors de mes derniers essais le circuit fonctionnait bien la led s'allumait correctement et la variation de celle ci était vraiment instable et très courte par rapport a la course du potard (piloté en analogique sur LD du HV9910) mais si les composant n'étaient pas corrects j'avais quand même un sérieux doute quand au montage du la partie pilotage d'ou le passage en PWM (entre autres) .

    En tout cas encore merci a tous et particulièrement Bobflux qui est une véritable source d'infos très utile, ton expérience est une vrai aubaine!

  30. #24
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    > Bobflux, Je viens de regarder et j'ai un HV9910C j'ai du me trompé en le commandant j'étais persuadé d'avoir un HV9910 classique.

    Excellent

    > je ne vois pas dans le datasheet ce paragraphe indiquant la tension d'entrée 2 fois plus élevé que la tension LED.

    Moi non plus, je regarderai plus en détail ce soir. L'absence de cette limitation est une bonne nouvelle puisque c'était bloquant.

    > Sacré plan que tu prévois ! pour faire varier la fréquence je dois piloter

    Non tu n'as rien à faire, le HV9910B/C fera varier la fréquence automatiquement en fonction de la tension, c'est une caractéristique du DC-DC "constant off time" par opposition au DC-DC à fréquence constante tel que le HV9910 (ni B ni C). En fait je t'expliquais juste le fonctionnement mais il va faire ça tout seul.

    Par contre il faut le câbler en mode "constant off time" (voir datasheet) et pas en mode "fréquence constante".

    Et la valeur du off-time dépend de la valeur de l'inductance et de la tension LED, donc ce sera pas la même valeur de composants pour une LED de 3V ou bien ta LED de 55V.
    Dernière modification par bobflux ; 09/08/2018 à 13h42.

  31. Publicité
  32. #25
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Bien, donc :

    Comme dit plus haut une inductance de 20 µH ou plus c'est parfait, je vais choisir une 22µH mais ça marchera aussi avec celle de 18µH que tu as.

    Il faut un modèle avec un courant de saturation suffisamment élevé, tiens prends ça c'est pas cher.

    Si on prend un Toff de 730ns environ avec VLed=55V on a di = dt*V/L = 730ns * 55V / 22µH = 1.8A; c'est l'amplitude de l'ondulation du courant dans la LED. On peut mettre plus, par exemple 1µs de Toff donne 2.5A.

    La datasheet page 8 paragraphe 3.3 donne la valeur de la résistance pour avoir ce Toff, donc Rosc = 18-25k.

    Attention il faut aussi regarder la page 6 ! Cette résistance est celle qui va sur la pin "RT" (pin 8 pour le SOIC) mais :

    "When a resistor is connected between RT and GND, the HV9910C operates in constant frequency mode. When the resistor is connected between RT and GATE, the IC operates in constant off-time mode."

    Donc cette résistance va entre les pins RT et GATE, il faut changer ton schéma. On ne veut pas le mode fréquence constante ici, car ce mode impose Vin > 2*Vled.

    Concernant la résistance "current sense" entre la pin CS et GND, donc on veut avoir 0.25V dessus pour le courant max. Ce courant max est ton courant désiré moyen de 5A plus la moitié de l'ondulation, donc dans les 6A à la louche, il nous faut donc une résistance de 42 milliohms qui dissipera 1W. Perso je mettrais 3 résistances de 0.120 ohm 0.5W "couche épaisse" en parallèle, la combinaison en // te permet de changer la valeur plus facilement en ayant moins de résistances en stock ! Et comme elle dissipe 1W, c'est bien qu'elle soit assez grosse, pour avoir une bonne surface de contact avec le circuit imprimé pour transférer la chaleur.

    Tu n'as pas besoin de circuit imprimé en alu, sauf si tu montes la LED dessus.

    Concernant le MOSFET, on va prendre une RdsON pas trop élevée, disons 40 mOhm ou moins, comme ça il dissipera dans les 1W en statique, plus les pertes par commutation. Comme le driver n'a pas un courant de sortie énorme, on va essayer de prendre un MOSFET moderne qui a un Qg faible (il faut moins de courant pour le commuter), en plus il commutera plus vite donc moins de pertes. Pour ça, tu mets dans le moteur de recherche : MOSFET, CMS, 80-100V, RdsON < 40mOhm, classer par Qg croissant et tu regardes ce qui vient en premier.

    Pour le calcul tu regardes le Qg du MOSFET sachant que Q est une charge donc courant x temps. Le HV9910 a un courant de sortie de i=165mA ("Maximum GATE sourcing
    current"). Donc le temps de commutation est (en première approximation) à peu près Qg/i.

    Le IRF3710 a un Qg de 60nC à peu près pour commuter entièrement (datasheet fig 6) donc on a un temps de commutation de 360ns, c'est pas terrible quand on veut un Toff de 700ns, il met plus de temps à commuter que le Toff ! Donc on va en prendre un avec un Qg plus petit... "classer par Qg" sur le moteur mouser...

    FDMS86104

    RdsON = 27 mOhm typ. pour Vgs=6V, comme tu as 7-8V sur ton driver ce sera un peu mieux... et surtout Qg=12-16 nC donc bien moins. Il va commuter en 70ns donc là les temps de commutation sont bien plus faibles que le Toff voulu, c'est bien.

    En plus cela diminue fortement le courant consommé par le driver et donc son échauffement ! Peut-être que ça clignote parce que le driver surchauffe tout simplement ?
    Dernière modification par bobflux ; 09/08/2018 à 20h56.

  33. #26
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Génial! Merci Bobflux , avec tes explication non seulement j'avance mais surtout je comprend bien mieux comment tout ça fonctionne et je progresse grandement en électronique.

    Pour la résistance de 45mOhms , j'avais fini par faire des essais sans cette résistance car quand je mesure la résistance du circuit ( piste et fils) entre la sortie CS et le GND je trouve 200 mOhms donc je me suis dit que la piste faisais déjà une résistance plus élevé que celle désirée . Ça pourrais aussi venir de là? hormis le MOS qui ne serait pas bon. Je vais commander un MOS adapté .

    De plus , j'ai branché l'oscillo (un vieux analogique en piteux état , mon fluke est en réparation) afin de vérifier mon PWM, celui ci est correctement généré . J'a relié le GND de l'arduino à celui du circuit et ma sortie PWM sur la pin 5 . J'ai relié VDD et LD ensemble et les ai connectés via un condo (100V 3.3µf ) au GND. J'ai fait ces essais avec une résistance de 20K entre RT et GATE

    -Lorsque j'allume l'alim , la led s’allume (faiblement)
    -Lorsque je fais varié mon PWM rien de se passe
    -Lorsque je débranche indifféremment VDD, LD , PWM du driver rien ne se passe ( la led reste allumé)
    -Lorsque je force la gate au GND la led s’éteint une miliseconde et de ralume
    -Lorsque je force la GATE a +10V la led s’allume à fond et quand je le reforce au GND et se rallume comme au dépar
    -C'est la que ça devient bizarre , lorsque je branche l'oscilo sur la GATE je mesure 0.6V avec une legere oscilation , et quand je fais bouger le PWM rien ne se passe sauf lorsque j'arrive a un etat proche du 0% et la la led clignote de facon irréguliere (Le signal de l'oscilo sur la GATE varie alors entre 0 et 0.5 au même rythme que la led)



    Merci!

  34. #27
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    > car quand je mesure la résistance du circuit ( piste et fils) entre la sortie CS et le GND je trouve 200 mOhms

    Tu es probablement en train de mesurer la résistance des fils et des pointes de touche de ton multimètre

    Pour le vérifier, mets le en ohmmètre et fais contact entre les 2 pointes de touche, il affiche combien ?

    Tu as toujours un montage sur breadboard ?

  35. #28
    ligthmare

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    J'ai un multi fluke tout auto , je mesure zéro avec les sonde en direct.

    Oui c'est bien ce que j'entendais par là. je mesure la résistance intrinsèque du circuit quand il n'y a pas la résistance (juste un fil) je trouve 200mOhoms ce qui est déjà plus élevé que les 45 attendu, c'est pourquoi j'ai viré la résistance. c'est une erreur? la résistivité intrinsèque ne doit pas être prise en compte?

    J'ai deux montage breadboard et un montage sur plaque perforée . Idem sur les trois
    Dernière modification par ligthmare ; 15/08/2018 à 20h42.

  36. #29
    bobflux

    Re : Phare de plongée 47000 lumens

    Pour ce qui est de la plaque perforée, 0.2 ohm pour juste des pistes et du fil, c'est suspect...

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