problème incompréhensible dans une alimentation

[pcdwarf]

Bonjour,
Mon problème initial est dans un circuit plus complexe mais afin de mieux l'exposer, j'ai réalisé le montage simplifié suivant
Capture d’écran_2019-05-28_22-50-57.jpg

Et j'obtient l'oscillogramme suivant
DS1Z_QuickPrint30.png
Note : La reference de la courbe cyan est confondue avec celle de la rose

Je ne m'explique pas la forme du courant. En particulier comment les courbes cyan et bleues peuvent-elles avoir des signes différents.
J'ai vérifié et revérifié toutes les connexions.


Quelqu'un peut-il m'éclairer ?
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[Antoane]

Bonjour,

Peux-tu fournir les datasheet du transistor (les formes d'ondes, en particulier le courant, font davantage penser à un IGBT rapide qu'à un mosfet) et du transfo ?
Le schéma complet aiderait aussi - c'est pas que j'ai pas confiance en ta simplification, mais je ne sais pas trop, en particulier, comment interpréter le transfo avec un primaire soumis à une tension avec composante DC.
Une photo du circuit, avec les sondes en place, aiderait aussi.

[pcdwarf]

Bonjour.

Quand je dit que j'ai fait un montage simplifié, j'ai simplifié mon problème de départ pour expérimenter et j'ai vraiment fait physiquement ce montage là.
Et l'oscillogramme c'est vraiment une mesure sur ce ce montage là.



Le mosfet est un IRFP064n (datasheet dispo un peu partout sur le net)
Le tranfo travaille en élévateur.
C'est un noyau EC42 avec 10 tours au primaire (constitué de feuillard de cuivre) et 80 tours au secondaire.
La charge est une lampe à incandescence,

le resistor de mesure de courant est par contre un simple bout de fil que j'ai marqué 0.1Ohms mais j'ai pas vraiment mesuré.
C'est pas tellement la valeur que la forme du courant que je ne comprends pas.
Je ne piges pas par quel miracle le courant (bleu foncé) devient négatif alors que la tension au bornes du mosfet reste positive.
Si le courant passe dans la body diode, alors la courbe cyan devrait être en dessous de zéro, pas au dessus

Note : J'ai vérifié, qu'il n'y avait pas de gag avec l'oscillo. Non. il n'y a pas de canal en mode inversé.

[Antoane]

Le mosfet est un IRFP064n (datasheet dispo un peu partout sur le net)

Excellent, tu n'auras donc pas de mal à la trouver.

le resistor de mesure de courant est par contre un simple bout de fil.

Donc avec une inductance parasite non négligeable ?
La tension mesurée n'est donc pas seulement R*I mais R*I + L*di/dt, avec un di/dt négatif lors du blocage du mosfet ?

Pour plus de détails, on verra demain, si personne ne répond avant

[A voir en vidéo sur Futura]

[pcdwarf]

Le mosfet est un IRFP064n (datasheet dispo un peu partout sur le net)
Excellent, tu n'auras donc pas de mal à la trouver.

Arf... Bon d'accord. C'est pas moi qui paie l'espace disque du forum

[pcdwarf]

le resistor de mesure de courant est par contre un simple bout de fil.
Donc avec une inductance parasite non négligeable ?
La tension mesurée n'est donc pas seulement R*I mais R*I + L*di/dt, avec un di/dt négatif lors du blocage du mosfet ?

Euh, si je comprends bien tu est en train de me dire que le truc qui me casse la tête depuis 3 jours, c'est juste que je mesure un courant avec un RL en croyant que c'est un R presque pur ?
AAArgh!!!! Je vais me chercher un vrai resistor illico !

[pcdwarf]

Bon, j'ai retenté avec un "shunt" de 5 milliohms et c'est vrai que la forme du courant change radicalement !



Et je suppose que ça n'est pas encore une représentation exacte.
Simplement moins fausse...

[Antoane]

Bonjour,

Euh, si je comprends bien tu est en train de me dire que le truc qui me casse la tête depuis 3 jours, c'est juste que je mesure un courant avec un RL en croyant que c'est un R presque pur ?

Par ailleurs, cette inductance en série avec la source du mosfet à pour effet de fortement limiter la vitesse des commutations en réduisant la tension Vgs appliquée au mosfet d'un terme L*di/dt. Ce n'est ici pas très gênant vues les vitesses en jeu, mais le sera davantage dans un 'vrai' montage.

Les courbes montrent une commutation extrêmement lente du mosfet (3 µs, cf. le Vds et le Vgs), il faudrait ajouter un bon driver pour améliorer ça, en particulier étant donnée la capacité d'entrée assez colossale (~17 nF) du IRFP064n.

Avec ce circuit, la transformateur voit à ses bornes une tension moyenne non-nulle, et potentiellement atteignant dc*Vcc (avec dc le rapport cyclique du signal de commande et Vcc = 20 V la tension d'alimentation). Cette tension se traduit par un courant dc non-nul au primaire (et seulement limité par les résistances DC du circuit) qui a pour effet de polariser/magnétiser le noyau magnétique, le portant potentiellement à saturation.

Le circuit fonctionne ici en "unclamped inductive test" : le mosfet commute le courant dans une inductance sans lui offrir de chemin alternatif. Cela ce se traduit généralement par un passage en avalanche du mosfet (le courant passe dans la diode de body "zener" du mosfet), ce qui est stressant pour lui, et en dégrade les performances (accroissement de la Rds_on).

A priori, j'éviterais d'utiliser une lampe à incandescence comme charge, du fait de ses fortes non-linéarité et de la "faible" résistance présentée avant allumage.

https://forums.futura-sciences.com/a...ickprint31.png

Sans certitude : il est possible qu'il reste encore trop d'inductance et que la partie à tension constante de la courbe bleue corresponde à une croissance linéaire du courant, et donc à un terme L*di/dt constant. La partie négative correspondrait alors à un L*di/dt négatif.
Il pourrait être intéressant de faire le test en simple pulse, i.e. ne pas envoyer de carré en entrée du mosfet mais une unique impulsion, de manière à assurer un démarrage à aimantation nulle du noyau.
5 mOhm de résistance shunt est très faible, un rien d'inductance suffit à ce que le L*di/dt rende négligeable le R*I. Une autre manière de le voir : il s'agit d'un circuit RL série amplifiant les hautes-fréquences avec une pulsation de coupure de R/L ; avec R=5mΩ et L=10nH (ce qui est assez raisonnable si le câblage n'est pas soigné), la fréquence de coupure est de 80 kHz, c'est à dire par grand chose...

Arf... Bon d'accord. C'est pas moi qui paie l'espace disque du forum

Moi non plus
L'habitude consiste à laisser le demandeur faire "l'effort" de chercher les datasheet et de les fournir en PJ ou en lien.

[antek]

C'est pas moi qui paie l'espace disque du forum

Avec un lien c'est moins cher . . .

[pcdwarf]

Antoane, un immence merci pour tes conseils.
C'est super cool.

En effet, l'inductance série avec la source du mosfet influence très négativement Vgs. Et en plus j'ai totalment négligé la capacité de grille.
A noter que le driver initialement prévu est un SG3525 qui est bien meilleur que mon générateur de fonction avec ses 50 ohms d'impédence de sortie et que j'ai utilisé pour expérimenter.
Je vais déjà commencer par arranger ça !

Pour ce qui est de la mesure de courant, j'ai bien compris ce que tu voulais dire, mais vu les courant mis en jeu, je vais avoir du mal à utiliser des resistances de valeurs beaucoup plus élevées et qui ne présentent pas également une inductance série importante.
Je vais regarder du coté des capteurs à effet hall aparemment ma frequence de travail reste compatible avec cette techno. En tout cas, je suis à peu près sur d'en avoir un et ça vaut le coup d'essayer.

Le circuit fonctionne ici en "unclamped inductive test" : le mosfet commute le courant dans une inductance sans lui offrir de chemin alternatif. Cela ce se traduit généralement par un passage en avalanche du mosfet (le courant passe dans la diode de body "zener" du mosfet), ce qui est stressant pour lui, et en dégrade les performances (accroissement de la Rds_on).

J'ai peut-être raté un truc. Le noyau ne peut pas se démagnétiser dans la charge ?
ensuite je ne pense pas que l'on dépasse le seuil "zéner" de la body diode qui est de l'ordre de 55V alors que la courbe cyan n'atteint pas 25V .
Après j'ai cru mesurer un courant dans le sens direct de la body diode (seuil à 1.3V) mais si ça se trouve, ce courant n'existe pas et j'ai juste mesuré le L*di/dt.

Pour ce qui est de la charge, je vais rester sur une lampe à incancdescence car je pense qu'elle modélise assez bien l'utilisation finale (Fil résistif en nichrome qui atteindra des températures très élevées et qui a lui aussi un coefficient de température très positif).

[invite5637435c]

Pour ce qui est de la mesure de courant, j'ai bien compris ce que tu voulais dire, mais vu les courant mis en jeu, je vais avoir du mal à utiliser des resistances de valeurs beaucoup plus élevées et qui ne présentent pas également une inductance série importante.

Pour ce type de convertisseur de faible puissance on utilise toujours une résistance shunt, prévue pour cet usage, donc quasiment non inductive, dès l'instant qu'elle est câblée convenablement, par une liaison type Kelvin (4 fils).
Soit vous prenez un shunt à 4 ports de connections, soit plus simplement un shunt type résistance en prenant la précaution de la câbler comme un 4 fils.
Un exemple parmi tant d'autres:



Ce shunt doit être choisi avec une bonne stabilité thermique (généralement <50ppm/°K).
Exemple:
https://www.mouser.fr/ds/2/427/wskw0612-964083.pdf
Ces shunts existent de quelques centaines de micro-ohms à quelques dizaine de milli-ohms.

Le capteur Hall est intéressant au-delà de 50A et n'est pas exempt de certaines limitations qui devront être corrigées selon le modèle.
Le prix n'a également rien à voir entre ces 2 solutions.

[invite5637435c]

Pour compléter ce qu'a expliqué Antoane, dans un convertisseur le plus compliqué, pour un novice, (vous le découvrirez bientôt) c'est le routage.
Un schéma qui peut être correct n'implique pas un fonctionnement à coup sur, loin de là.
La deuxième difficulté est la réalisation du transformateur.
Avec votre ampoule, comme l'a dit également Antoane, votre convertisseur ne démarrera pas si certains aménagements du coté du transformateur et du circuit de commande ne sont pas réalisés.
Pour rester sur le shunt de mesure de courant, un filtre RC est indispensable pour absorber l'overshoot de courant à la mise sous tension de manière à ce que la protection en courant ne se déclenche pas, mais il faut également que le transformateur n'entre pas en saturation sans quoi ça va fumer à tous les coups.
Il va falloir dimensionner le soft-start pour que le PWM monte progressivement, donc bien fixer les caractéristiques de la charge selon la température ambiante notamment.

Je vous conseille de poster votre schéma et votre câblage avant toute tentative de mise sous tension.