Commutation phase d'un transformateur

**Bonnes perspectives** · 04/09/2021, 15h41

Bonjour à tous,

je suis sur un projet de micro onduleur à signal carré dont le but est de commuter une lampe 11W à partir d'une batterie 12V-12Ah
Pour ce faire j'ai choisi un transformateur à point milieu 2x12V - 2x115V et je pensais utilisé un transistor darlington TIP120 pour les commutations.
Le signal carré provient à la base d'un 555 qui envoie sa sortie sur un LM358 afin d'obtenir les 2 signaux opposés en sortie du LM358
Je n'ai pas voulu volontairement mettre un driver.

J'ai cependant des problèmes de commutation, le plus gros problème c'est que le transfo tire dans les 7-8A à vide alors que le transistor recoit tout de même un signal carré. Je comprends pas.

Voici mon schéma:
Micro onduleur.PNG
J'ai ici un scope du signal avec en rouge Vbe en bleu Vce
Base-R. Col.-Bleu 12V avec TIP120 R=390 +1diode.JPG 2 sondes.jpg
et ici les 2 signaux Vce
Collecteur Vce 12V avec TIP120 R=390 +1diode.JPG 2 sondes.jpg

J'ai pourtant bien mis une diode rapide entre l'émetteur et l'alimentation du transfo
Donc je ne m'explique pas cet appel de courant ainsi que cette remontée de tension sur Vce

**Antoane** · 04/09/2021, 16h44

Bonjour,

Des MOSFETs seraient plus appropriés : moins de pertes et résistance aux surtensions inductives.
Quel est la rapport cyclique ? il faut précisément 50 % pour éviter l'établissement d'un courant continu saturant le noyau, ou un circuit externe permettant de supprimer/limiter ce courant (e.g.condensateur série ou circuit actif). Tes oscillogrammes montrent un rapport cyclique de ~46 %, soit une tension continue de ~500 mV aux bornes du transformateur, ce qui peut se traduire par un courant de plusieurs ampères...
Ici, il semble que les NPN ne sont pas correctement saturés et que l'alimentation ne suit pas la demande en courant.

**jiherve** · 04/09/2021, 17h47

bonsoir
en plus un 358 pour effectuer le déphasage c'est pas top.
Il vaudrait mieux faire tourner le 555 à 100 Hz et de le faire suivre par une bascule divisant par 2.
JR

**Bonnes perspectives** · 04/09/2021, 18h27

Bonsoir Antoane et jiherve,
ca fait plaisir

J'ai commencé avec un mosfet un STP14NF10 100V/15A une capa de 460pF j'ai mis un Rg de 100 puis de 390 vu que ça sortait d'un AOP j'ai aussi mis une résistance de rappel de10K bien que inutile à mon avis vu la fréquence 50Hz cependant rien ne fonctionnait vraiment donc j'ai pensé au bipolaire vu que la sortie AOP est bipolaire aussi mais bon l'erreur est ailleurs.

Donc ce rapport cyclique à 46% expliquerait un courant parasite capable de saturé le transfo qui en saturant deviendrait une simple résistance série de 1.7ohm ?

Un condensateur série entre Vcc et le point milieu ? Oui pour les essais j'ai pris une alimentation pouvant fournir max 3A donc la elle se fait "tabasser" par cette demande en courant inopportune.

jiherve: c'est la sortie de l'aop qui pose problème ? Je comprends pas bien la stratégie de diviser par 2, une bascule est plus stable ?

merci pour vos réponses

A voir en vidéo sur Futura · Aujourd'hui

**gcortex** · 04/09/2021, 18h30

Un AOP n'est pas fait pour commuter.
Il faut une diode rapide sur chaque npn ou des mosfets.

**jiherve** · 04/09/2021, 18h32

re
l'avantage d'une bascule c'est que le rapport cyclique fait pile poil 50% !
JR

**Bonnes perspectives** · 04/09/2021, 19h27

Envoyé par jiherve

re
l'avantage d'une bascule c'est que le rapport cyclique fait pile poil 50% !
JR

Tiens je vais essayer alors, ça marche aussi avec un trigger de schmitt du style CD40106 ?

gcortex > j'ai mis une diode rapide en commun entre le GND et l'entrée du transfo. Sur chaque NPN ca change quelque chose ?

**jiherve** · 04/09/2021, 19h41

re
non il faut une 4013 suivie de 4049 pour assurer l'attaque des MOS(ce qui est la meilleure solution) , il y a 6 inverseurs que l'on peut placer en // 3 par 3; bien sur on alimentera le tout en 12V.
JR

**Antoane** · 04/09/2021, 20h55

Bonjour,

Envoyé par gcortex

Un AOP n'est pas fait pour commuter.
Il faut une diode rapide sur chaque npn ou des mosfets.

Un AOP n'est pas fait pour commuter, mais à 50 Hz... Pourquoi pas

Il ne faut pas de diode de roue-libre sur les enroulements pour ne pas absorber la sur-tension causée par l'enroulement opposé. Une "simple" diode en parallèle des transistors ne permettra pas d'absorber l'énergie stockée dans l'inductance de fuite : il faut un MOSFET que l'on laisse passer en avalanche, un parasurtenseur (eg. zener) ou un snubber.

j'ai mis une diode rapide en commun entre le GND et l'entrée du transfo. Sur chaque NPN ca change quelque chose ?

Toutes ces diodes sont superflues.

Ca ne répond pas à ton cahier des charges initial, mais on trouve des contrôleurs de convertisseur push-pull intégrant oscillateur, génération des temps morts, et driver. Par exemple :
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/sg3525a-d.pdf/
https://www.infineon.com/dgdl/Infine...6a4ea5480f0d88
On doit trouver plus moderne, mais la contrainte "découper à (seulement) 50 Hz" est forte...

**gcortex** · 05/09/2021, 07h52

Envoyé par Antoane

Il ne faut pas de diode de roue-libre sur les enroulements pour ne pas absorber la sur-tension causée par l'enroulement opposé. Une "simple" diode en parallèle des transistors ne permettra pas d'absorber l'énergie stockée dans l'inductance de fuite : il faut un MOSFET que l'on laisse passer en avalanche, un parasurtenseur (eg. zener) ou un snubber.

Bonjour,

Je ne suis pas d'accord. Regarde un forward, tu as un enroulement de démagnétisation et une diode.
Ici, 2 diodes pour les 2 alternances. La tension devient -12V, donc la démagnétisation se fait bien.
Les snubbers c'est en plus (inductance de fuite) et pas en remplacement.

PS : Un carré sature peut être. Je verrais bien des temps morts. mos1 = D.Q mos2 = D.Q/

**Antoane** · 05/09/2021, 09h47

Bonjour,

Lorsque Q1 est passant, sans diode, la potentiel sur le drain de Q2 vaut le double de la tension d'alimentation car la tension présente sur le primaire alimenté par Q1 est réfléchie sur le primaire connecté à Q2. Une diode de roue-libre serait donc polarisée en direct avec la tension d'alimentation à ses bornes.

Il n'y a ici pas besoin de démagnétiser puisque le noyaux est alimenté par un flux à moyenne nulle.

On peut faire varier le rapport cyclique pour réguler la tension de sortie, mais un fonctionnement en boucle ouverte avec un rapport cyclique de 50 % (avec des temps morts de durée négligeable pour éviter de détruire les composants) est tout à fait envisageable.

Donc ce rapport cyclique à 46% expliquerait un courant parasite capable de saturé le transfo qui en saturant deviendrait une simple résistance série de 1.7ohm ?

Cette asymétrie pourrait expliquer un tel courant, qui transformerait ton transfo en une résistance : R ~ ([tension d'alimentation] - [tension Vce des NPN]) / [courant dans les enroulements]. Or, comme [tension d'alimentation] est inférieure à 12 V (environ 8V d'après le chronogramme) et que [tension Vce des NPN] est très supérieure à 0 (environ 4 V), R vaut quelques centaines de mOhm

**Bonnes perspectives** · 05/09/2021, 10h53

Bonjour et merci à tous pour vos réponses.

Si je résume j'ai 2 problèmes à régler. Mon attaque de grille qui n'est pas assez précise et musclée et la tension d'opposition du transfo

jihervé: le CD4049 sert ici de driver de mosfet ? Si c'est le cas je peux aussi utilisé directement un driver de mosfet ou bien ?
Est-ce que mon driver de mosfet "corrigera" aussi mon rapport cyclique à 46% ou il aura juste le role d'adaptateur d'impedance ?

J'en viens à la réponse d'Antoane qui propose un IRS2153 ou il est clairement mentionné que le DC est à 50%
J'ai un driver de mosfet mais il s'agit d'un L6388E (driver high/low) mais il n'est pas mentionné DC=50% dois je comprendre par la qu'un simple driver ne corrige pas le DC ? Pour ca il me faut le driver d'Antoane ? ou alors la technique de Jiherve Bascule D suivi d'un Buffer ?

**Bonnes perspectives** · 05/09/2021, 10h58

J'ai vu aussi une technique qui consistait à placer une Zener 12V à la grille je ne comprenait pas trop pourquoi jusqu'à ce que je voie les pics à la commutation.
Je n'ai juste pas bien compris l'inutilité des diodes de roue libre cependant peut-être est-ce le cas à cause de la diode rapide interne des mosfets ?

Ce qui je pense n'est pas valable avec un Darlington ou je me trompe ?

**Antoane** · 05/09/2021, 11h45

Bonjour,

Est-ce que mon driver de mosfet "corrigera" aussi mon rapport cyclique à 46% ou il aura juste le role d'adaptateur d'impedance ?

Non, le driver ne permettra que de transformer les signaux de commandes en signaux suffisamment "forts" pour bien piloter les MOSFET. Éventuellement le driver peut gérer les temps-morts assurant que les deux transistors ne conduisent pas simultanément.

J'en viens à la réponse d'Antoane qui propose un IRS2153 ou il est clairement mentionné que le DC est à 50%

Le IRS2153 contient directement l'oscillateur, avec sortie à DC = 50 %.

J'ai un driver de mosfet mais il s'agit d'un L6388E (driver high/low) mais il n'est pas mentionné DC=50% dois je comprendre par la qu'un simple driver ne corrige pas le DC ? Pour ca il me faut le driver d'Antoane ? ou alors la technique de Jiherve Bascule D suivi d'un Buffer ?

C'est un driver high & low side, mais tu peux t'en servir comme d'un double low-side. Il ne contient pas d'oscillateur. En revanche, il faut générer les deux signaux en extern, celui de commande pour chaque driver. Il faut donc par exemple un 555+4013, ou directement un oscillateur basé sur un 4060, ou un 4047, etc.

J'ai vu aussi une technique qui consistait à placer une Zener 12V à la grille je ne comprenait pas trop pourquoi jusqu'à ce que je voie les pics à la commutation.

Cette zener permet de protéger la grillle, elle est très généralement inutile si le driver est bien dimensionné.

Je n'ai juste pas bien compris l'inutilité des diodes de roue libre cependant peut-être est-ce le cas à cause de la diode rapide interne des mosfets ?

La diode interne des MOSFET n'est généralement pas rapide

La diode de roue-libre est pire qu'inutile : elle est néfaste. Comme pour un flyback, elle empèche le fonctionnement du convertisseur.

**jiherve** · 05/09/2021, 11h45

bonjour,
un driver "passif" (non séquentiel) ne corrigera jamais le rapport cyclique.
le driver d'Antoane est totalement séquentiel il assure 50% de rapport cyclique , le tien combinatoire, il n'assure qu'un minimum de sécurité mais ils sont sans intérêt ici
La Zener sur la gate est là pour eviter son claquage , et la diode structurelle des MOSFET ne jouera jamais le rôle de diode de roue libre par ailleurs inutile ici, elle ne conduit que si Vds s'inverse.
JR

**Bonnes perspectives** · 05/09/2021, 12h43

Je vous remercie pour vos réponses
je ne savais pas qu'il existait des drivers séquenciels et la solution de convertir le high side en low side est bien pratique c'est ce que je vais utilisé je pense NE555 à 100Hz + CD4013 (a la place du LM358) + LM6388E n'ayant pas de IRS2153 ou CD4049 sous la main

par contre j'ai vu aussi une solution basée sur un trigger de schmitt CD40106 qui fait office de 555+buffer en même temps par contre je sais pas ce que ça vaut au niveau du rapport cyclique si c'est précis ou pas ?

Je vais pour commencer essayer la solution la plus simple un condensateur AC en série pour voir si ça évite la saturation maintenant j'imagine je dois être en résonance avec l'inductance du transfo mais comme je n'ai pas la valeur de L j'essaierai plusieurs modeles du nanoFarad au microfarad

**gcortex** · 05/09/2021, 15h12

Envoyé par Antoane

Lorsque Q1 est passant, sans diode, la potentiel sur le drain de Q2 vaut le double de la tension d'alimentation car la tension présente sur le primaire alimenté par Q1 est réfléchie sur le primaire connecté à Q2. Une diode de roue-libre serait donc polarisée en direct avec la tension d'alimentation à ses bornes.

Il n'y a ici pas besoin de démagnétiser puisque le noyaux est alimenté par un flux à moyenne nulle.

Tu es à côté. Il y a 24V sur l'autre drain donc la diode est bloquée.
La démagnétisation est indispensable. Reprends tout à la base.
Voir figure 11 : http://bitsavers.trailing-edge.com/c...es/AN-0556.pdf

**jiherve** · 05/09/2021, 16h51

bonsoir,
s'il y a une diode de roue libre "classique" alors sa cathode est au 12V et son anode au drain donc si celui ci est porté à 24v (ce qui est le cas) la diode conduit le push pull fonctionne nettement moins bien!

les diodes de roues libre "clampent" les tensions de drain ou de collecteur à la tension d'alimentation.
JR

**DAT44** · 05/09/2021, 21h25

Bonjour,