Driver un Mosfet proprement

[PhaseLog]

Bonjour à tous,

Je souhaite driver un Mosfet de type IRLZ44Z format CMS, avec une tension de commande de type MLI @ 24V fréquence max 3KHz. Le Mosfet sera quand à lui alimenté en 13.8V et pilotera un moteur de 5A.
Le 0V sera commun aux 2 alimentations mais pas forcément (dans certains cas ce sera une autre alimentation externe sans commun qui viendra alimenter le montage), donc je pense y ajouter un optocoupleur. Et comme sur le web ou trouve de tout et pas forcément que du bon, je vous sollicite afin de m'aiguiller dans le choix d'un schéma correcte.

Merci
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[Antoane]

Bonjour,

Il y a diverses manière de résoudre ton problème, mais la plus simple consiste probablement à utiliser un driver opto isolé directement alimenté par le 13.8 V (provenant d'une batterie au plomb ?), par exemple : https://www.silabs.com/documents/pub...ets/Si826x.pdf

Du point de vue du circuit de commande, le circuit se comporte comme une led à laquelle il faut fournir un courant compris entre 6 et 30 mA (10 mA est un bon compromis) sous une tension d'environ 2.3 V. Cela s'intinterface donc bien avec ton signal PWM sous 24 V en ajoutant une résistance de 2.2 kOhm en série. On pourrait, par sécurité, ajouter une diode (e.g. 1N4148) en parallèle-inverse de l'entrée du circuit intégré (cathode de la diode sr l'entrée "ANODE" du circuit intégré, anode de la diode sur l'entrée "CATHODE" du circuit intégré). On pourrait également ajouter une led servant de voyant en série avec la résistance de 2.2 kOhm.

Du côté de la sortie, il suffit de :
- relier la grille du MOSFET aux broches VO du driver au travers d'une résistance d'un dizaine d'Ohm
- connecter l'alimentation 13.8 V entre les broches VDD et GND du circuit
- ajouter un condensateur plastique ou céramique de 1 µF en parallèle de l'alimentation, au plus près du circuit intégré.

Du côté du circuit de puissance : pense à la diode de roue-libre sur le moteur et au condensateur de découplage sur le 13.8V, soudé au plus près entre la cathode de la diode de roue-libre et la source du mosfet.

[Qristoff]

Bonjour,
Tu peux faire d'une pierre deux coups en utilisant un optically isolated gate driver, il faut prendre la version B pour pouvoir descendre à 13,5V.
grillé par Antoane

[PhaseLog]

Merci beaucoup pour vos solutions ! Je ne connaissais pas ce genre de "driver" tout en un.
Je fais un schéma dans l'après midi et vous le poste pour voir si c'est OK.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PhaseLog]

Voici le schéma
La LED témoin n'est pas mise en série avec l'opto, car 10mA c'est de trop (déjà avec 5 mA la LED éclaire fort)

[Antoane]

Bonjour,

Le schéma est bon, cependant :
- le IRLZ44Z ne tolère que 16 V de Vgs. C'est une valeur relativement basse (la norme est plutôt autour de 20 V) et proche de la tension d'alimentation. Le montage fonctionnera si l'alimentation est fixe, mais s'il s'agit par exemple d'une batterie, il faudra modifier le circuit de commande ou (ce serait plus simple) changer de MOSFET
- la B560 ne tolère que 500 mA, c'est ~10 fois moins que nécessaire si le moteur consomme 5 A
- C1 a pour rôle de découpler l'alimentation du driver, il faut un autre condensateur pour découpler l'alimentation de la cellule de commutation constituée du MOSEFT et de la diode.
- Attention au routage : U1, D1, C1, Q1, et l'autre condensateur doivent être très proches (ou autant que le permettent les contraintes thermiques).

[PhaseLog]

La diode c'est une MBRS560 (5A 60V) format SMBC
Ca m'embête un peut de remplacer le Mosfet car j'en ai une grande quantité de dispo, du coup je préfère modifier le circuit de commande. L'écrêter avec une zener ? Pont diviseur ?

OK pour le routage

Pour le condo, tu parle d'un "gros" condo pour l'alim de puissance juste à côté du mosfet ?

[Qristoff]

L'écrêter avec une zener ? Pont diviseur ?

c'est une batterie isolée ou est-elle connectée à un alternateur de voiture ?
Pour le condensateur, il faudrait effectivement quelque chose de plus costaud que 10µF pour fournir les pics de courant produit par le PWM. quelle est la self de ton moteur ?

[PhaseLog]

Ce sont des batteries isolées non connectées à un véhicule. Elles sont composées de cellules de 2V en série, donc on peut mettre 7 cellules de 2V pour atteindre 14V en fonction du besoin.
Le moteur je ne le connais pas car on va faire plusieurs essais avec plusieurs types de moteurs... (tensions et puissances). Ca reste des petits moteurs de type essuis glace pour voiture ou camion qu'on va piloter à des tensions différentes et MLI en +.

Je précise également que les batteries peuvent être remplacées par une grosse alim de labo.

[Qristoff]

Tu peux essayer avec un condensateur de 470µF/35V avec un faible ESR.
Peut être à ajuster suivant la forme du courant moteur.

[Antoane]

Bonjour,

il faut fournir une alimentation limitée à ~10 V au driver. Si tu as un LDO dans un tiroir, c'est le plus simple. Un régulateur type 7810 ou 7809 pourrait également faire l'affaire.

Il est aussi possible d'utiliser un régulateur à zener. La résistance série devra alors être calculée en prenant en compte la tension minimale V_bat,min fournie par la batterie, la tension minimale V_dr,min acceptable pour alimenter le driver, et le courant total max alimentant le driver I_dr,max :
R = (V_bat,min-V_dr,min)/I_dr,max

Tu pourras choisir V_dr,min =9 V ou 10 V.
I_dr,max se calcul comme la somme du courant demandé par le driver lui-même, ajouté au courant nécessaire pour faire commuter le MOSFET :
I_dr,max = I_dr° + fsw * Qg

I_dr° = 2.4 mA (ligne "supply current" de la datasheet https://www.silabs.com/documents/pub...ets/Si826x.pdf)
fsw est la fréquence max de commutation
Qg est la charge max de grille, environ 60 nC dans ton cas.
Il faudrait majorer I_dr,max du courant de polarisation de la zener (qq mA, à préciser avec la datasheet), et prendre de la marge.

[PhaseLog]

Quelle belle explication ! Merci !
Mais je vais partir sur des 78M10 que j'ai en stock, et également des 78M12. Ils me serviront à alimenter le driver.