Informations sur les condensateurs réservoirs/découplages

[Crashaan]

Bien le bonjour,

Je suis actuellement sur une problématique, je me prend la tête avec mon simulateur LTSpice , j'ai l'impression qu'il me raconte des bobards à cause d'un composant idéalement modélisé ...

vous trouverez le schéma en PJ, C'est un simple 555 en monostable alimenté par un régulateur shunt avec ballast et commandant un transistor MOSFET pendant 1.1x R2 x C1 quand un front descendant apparait sur l'entrée trigger.

Quand je simule ce schéma, j'ai une pointe de courant sur la grille du MOSFET, cela est normale car il faut charger la capacité de grille du MOS.
Ce courant, il doit bien venir de quelque part, je dirais de la sortie de mon régulateur shunt avec ballaste, mais en simulation, pas de pointe à cette endroit la.

Est-ce moi qui me plante ou alors le simulateur à tort ?

Si c'est le simulateur qui a tort, je doit placer un condensateur réservoir après l'émetteur de mon NPN pour compenser les appels de courant sinon la tension sur l'émetteur de mon NPN chutera pendant ces appels de courant.

Comment dimensionner un condensateur réservoir, dois-je effectuer des calcules d'énergies emmagasiné par le condensateur puis consommé par le MOSFET ?

Je vous remercie d'avance pour ces futures réponses =)
-----

[Positron1]

Salut,
Si ta charge fait quelques watts ou si c'est une simple Led l'appel de courant méritera bien un condensateur

[Crashaan]

Bonjour,

Cela ne répond pas vraiment à ma question.

Par contre, pour moi, le courant d'appel pour la commutation d'un transistor, n'est pas fonction de la charge à commuter ...
Si je me trompe, veuillez me le faire savoir =)

[penthode]

hello

LTspice est assez limité !

fais une manip sur maquette

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

question : à quoi sert R3 ?

[Crashaan]

Bonjour Penthode,

Sur mon schéma, R3 sert à limiter la valeur maximal du courant lors de la charge du condensateur de grille.

[penthode]

en ralentissant la commutation...

[Antoane]

Bonjour,

Peux-tu uploader ton fichier de simulation .asc ?

Il faut effectivement un condensateur de découplage aux bornes de l'alimentation du 555 pour éviter que sa tension d'alim ne chuite lors de la commutation du MOSFET. Sachant que lors de la commutation, les charges envoyées sur la grilles proviennent du condensateur de découplage, donner à ce dernier une capacité de l'ordre de 50 à 100 fois la capacité équivalent de grille est un assrez bon choix a priori.
Il est également bon de filtrer/découpler l'alimentation de la charge pour éviter la chute de VCC lors de la commutation du MOSFET (voire les surtensions au blocage de ce dernier).

La vitesse de commutation sur un monostable n'est généralement pas critique et il n'est pas déraisonnable de troquer un peu de pertes par commutation contre des EMI, du stress électrique, et de la simplicité de conception (e.g. layout moins critique).

> LTspice est assez limité !
Sur ce genre de problématique (découplage, étude des courants transitoires lors de la commutation) et de montage, une modélisation LTSpice donnera des résultats bien plus aisément et rapidement qu'une maquette -- à condition de voir un peu plus loin que "le composant a grillé" ou "ca marche". Certes, cela dépendra de l'interface chaise-clavier, mais bien moins que de l'interface bracelet antistatique-sonde.

[gienas]

Bonjour à tous

... Sur mon schéma, R3 sert à limiter la valeur maximal du courant lors de la charge du condensateur de grille.

Certes, mais on ne connaît pas sa valeur, et le courant de charge de la capacité d'entrée est limitée par cette résistance.

Si la dite capacité est la responsable de la chute de tension, la capacité de découplage est nécessaire. Une valeur non critique pourrait être de cent à mille fois la valeur de la capacité de gate qui doit être renseignée dans sa datasheet.

Si R3 a une grande valeur qui n'explique pas la chute, le problème est ailleurs.

[Crashaan]

ReBonjour,

il semblerai qu'il y ait eu un couac au niveau de l'interface chaise-clavier, je vois maintenant bien la pointe du courant sur l'émetteur de mon NPN lors de la commande du MOS, cela résulte d'une chute de tension de 0.6V sur l'émetteur de mon NPN ...
Le schéma .asc en PJ ...

Le condensateur de découplage est donc à ajouter mais j'ai quelques questions la dessus:
- Est-il nécessaire d'en mettre sur le VCC du 555 ET sur l'émetteur du NPN ?
- Comment le/les dimensionne/nt-t-on ? , CAD, quelle sont les calcules à réaliser pour dimensionner au mieux un condensateur de découplage ?

[gienas]

...Est-il nécessaire d'en mettre sur le VCC du 555 ET sur l'émetteur du NPN? ...

Le simulateur n’est qu’un ”outil”. Il ne fait pas de différence entre ces deux points qui sont réunis.

C’est quand on réalise la maquette qu’il faut respecter les impédances de lignes.

... Comment le/les dimensionne/nt-t-on ? , CAD, quelle sont les calcules à réaliser pour dimensionner au mieux un condensateur de découplage ?

Il n’y a pas de règle stricte et j’ai déjà répondu.

Ce condensateur de découplage qui n’à qu’un travail critique à faire (assurer la charge de la capacité de gate) sans chute de tension, tient compte de R3 dont on ne connaît pas la valeur. Une valeur de 100 Cg doit être suffisante. Sa tension doit supporter la tension d’alimentation.

[Antoane]

Bonjour,

Le condensateur de découplage est donc à ajouter mais j'ai quelques questions la dessus:
- Est-il nécessaire d'en mettre sur le VCC du 555 ET sur l'émetteur du NPN ?

En thérorie : non, comme l'explique gienas, et en pratique non plus car la sortie du "régulateur" n'a pas besoin d'être découplée. Un condensateur serait très probablement nécessaire cependant si tu utilisais un régulateur intégré (e.g. LM7810)

[Crashaan]

Rebonjour,

milles excuses, R3 est une résistance de 220 Ohm, le 555 est alimenté avec une tension proche de 10V, la capacité d'entrée de gate est donnée à 2nF.

Je doit admettre que ça me laisse perplexe l'idée de se dire que l'on met une capa de l'ordre de XX et sa marche. Il n'y a vraiment aucunes régles de calcules ?

Je me suis dit qu'il y avais moyen de dimensionner une capa de découplage avec le raisonnement suivant :
- Je calcule l'énergie stocké dans une capacité donné sur l'émetteur de mon NPN.
- Je calcule le courant ainsi que le temps ou le courant est demandé sur la grille du MOS et j'en déduit l'énergie consommé.
- je calcule la chute de tension aux bornes du condensateur de découplage en soustrayant la valeur de l'énergie de l'appel de courant à la valeur de l'énergie du condensateur.

C'est absurde comme raisonnement ?

[penthode]

ça n'est pas absurde , mais personne ne s'enquiquine avec

[Crashaan]

C'est bien l'impression que j'avais seulement, je veux m'enquiquiner avec ^^"

[Antoane]

Bonjour,

Je doit admettre que ça me laisse perplexe l'idée de se dire que l'on met une capa de l'ordre de XX et sa marche. Il n'y a vraiment aucunes régles de calcules ?

On raisone souvent en terme de charges, c'est le plus facile :
S'il faut fournir une charge Q_g = C_in · V_gs pour faire passer a tensionj de commande de 0 à V_gs, alors cette charge Q_g doit provenir du condensateur de découplage (on suppose les inductances parasites suffisament élevées pour que seul le condensateur de découplage participe dans cette dynamique). Si on accepte une chute de tension valant a = 1 % de Vcc (soit ΔV = a · Vcc) lors de la commutation, il faut que le fait de retirer une charge Q_g au condensateur de découplage C_dec soit de valeur telle que Q_g = C_dec · ΔV = C_dec · a · Vcc.
Comme, a priori, V_gs = Vcc, on peut recombiner les équations et simplifier :
Q_g = C_in · V_gs = C_dec · a · Vcc
soit C_dec = C_in · V_gs / (a · Vcc) = C_in / a.
avec a = 1 %, on a donc bien C_dec ~ 100 · C_in
C'est un modèle simpliste, mais les valeur 20, 50 ou 100 ne sortent pas d'un chapeau

[Crashaan]

Super merci Antoane !

J'ai mis longtemps à répondre car j'ai été étonné de voir que les valeurs de condensateur que je calculais avec ma méthode coïncidaient (à une vache prés) avec les valeurs calculé avec la méthode que tu m'a présentée.

Il est également bon de filtrer/découpler l'alimentation de la charge pour éviter la chute de VCC lors de la commutation du MOSFET (voire les surtensions au blocage de ce dernier).

C'est à dire ? il est bon de rajouter un condensateur entre le drain et la masse du MOS ?

[bobflux]

Condensateur sur le VCC du 555 : oui, mets ce que tu as sous la main, du 100nF céramique ou du chimique qui traîne

Condensateur sur l'alim de la carte : oui aussi sinon ça va s'écrouler quand le MOSFET va devenir passant et la charge prend un pic de courant. Un chimique de quelques centaines de µF, plus si la charge prend des ampères.

[Crashaan]

OK pour le condensateur sur le VCC du 555. J'ai fait des essais avec et sans sur plaque lab et la différence est frappante.

Condensateur sur l'alim de la carte : oui aussi sinon ça va s'écrouler quand le MOSFET va devenir passant et la charge prend un pic de courant. Un chimique de quelques centaines de µF, plus si la charge prend des ampères.

Par contre, j'ai fait des essais avec 1 condensateur 1µF et sans condensateur sur l'entrée d'alimentation de ma carte et je ne vois pas de différence ni de chute de tension lorsque je fait commuter ma charge.
Ma charge est une résistance de 2Ohm environs que je pilote pendant 50ms.

[antek]

C'est à dire ? il est bon de rajouter un condensateur entre le drain et la masse du MOS ?

Non, entre le +alim de la charge et le -alim

[Antoane]

Bonjour,

Par contre, j'ai fait des essais avec 1 condensateur 1µF et sans condensateur sur l'entrée d'alimentation de ma carte et je ne vois pas de différence ni de chute de tension lorsque je fait commuter ma charge.
Ma charge est une résistance de 2Ohm environs que je pilote pendant 50ms.

Avec le driver on était dans un cas particulier où il est facile de donner une valeur aisément calculable (bien qu'il faille faire diverses approximations plus ou moins raisonnables), mais ce n'est pas toujours aussi facile.
Ici, sans avoir les mains sur le circuit il est difficile de répondre, mais probablement l'alimentation est déjà suffisament peu impédante aux fréquences considérée pour que l'ajout du condensateur ne change pas grand chose. Ou bien que le condensateur lui-même n'est pas génial... Blâmer la mesure est toujours facile aussi (et souvent pas déraisonnable)