Drivers pour MOSFETs pour contrôleur Brushless

[Djocar88]

Bonjour,

Je suis en train de fabriquer un contrôleur pour moteur Brushless (4000w sous 48v).
Actuellement, je suis parti sur la base d'un Arduino qui vient piloter 3 drivers IR2101 qui eux même pilotent des MOSFET IRF3205. Le pont est composé de 6 MOSFETs. Cela fonctionne très bien pour les tests à vide (ou une légère force sur l'arbre).
Ma question concerne les divers, je voudrais multiplier les MOSFETs par 3 ou 4 (pour augmenter l'intensité par phases), mais je sais que les drivers ne supporteront pas le courant d'appel des grilles sans diminuer le temps de conduction (résistance de grille 100R). Donc, au lieu de multiplier les MOSFETs dernière un seul drivers, est-ce que je peux mettre plusieurs drivers sur les même sorties de l'Arduino qui viennent piloter les deux MOSFETs?
Voici un petit croquis de ce que voudrais faire.


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[Bitrode]

Bonsoir,
Non seulement tu peux mettre des Mos en parallèle, mais tu as des drivers largement capables de les piloter.
Il existe aussi des Mos ayant des caractéristiqies suffisantes pour ne pas trop les multiplier.
Par exemple en driver tu as l'UCC27322 capable de fournir 9A en impulsionnel.
L'alimentation de ces drivers sera à soigner et bien découpler le VDD de ces circuits.
Enfin, bien lire la datasheet et soigner le routage entre le driver et les MOS.
La doc est suffisamment claire sur ce sujet.

[Qristoff]

Bonsoir et bienvenue sur le forum,
Dans cette gamme de puissance, il faut radicalement changer de mosfet (TO220) complétement inadapté coté puissance (gamme 100A à passer).
Regarde vers les T0264 et chez YXIS par exemple.

[Djocar88]

Bonsoir,

merci pour vos réponses, j'en prends note. Je vais me renseigner pour le driver l'UCC27322, je regarderai son datasheet.
J'ai pensé aussi au TO264 en remplacement de TO220 (limité réellement à 70-80A), j'ai même pensé aux IGBT mais bloqué par le courant de gâchette. J'ai plein de IRF3205 et aussi des IRFB4110PBF (Rdson plus faible mais Ciss plus élevé)

La mise en parallèle comme précédemment demandé n'est pas possible, je suis d'accord, et pourquoi pas mettre directement les IR2101 en parallèles pour venir attaquer les MOSFETs qui sont aussi en parallèle avec une Rg chacun? (oui, j'ai plein de IR2101 en stock, si je peux les utiliser comme ça)
En regardant le datasheet Hin, Lin, Vcc, Vb et GND je pense que cela ne pose pas de problèmes mais comment réagirai Ho, Lo et Vs?


Merci encore pour vos réponses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Bitrode]

On ne met pas des drivers en parallèle, jamais.
Perso je ne suis pas fan des gros boitiers Mos pour ce genre d'application.
Regarde plutôt du coté des optiMos-5 chez Infineon.
Le driver que je t'ai indiqué n'aura aucun mal à en piloter plusieurs en parallèle.
Les SMD offre de nombreux avantages par rapport aux vieux boitiers TO-247 ou autres, notamment des Rds-on plus faibles, des éléments parasites bien plus réduits et un encombrement meilleur, un prix plus faible, une certification automobile.
Oublie ton usine à gaz du #1.

[Djocar88]

Très bien j'abandonne le premier projet.
Concernant l'UCC27322, je vois très bien comment le câbler pour la partie basse du demi pont mais pour la partie haute ? Où je connecte le "PGND" et est-il lié en interne à "AGND"?

[Bitrode]

Oula!
AGND et PGND sont 2 GND qui ont des "fonctions" différentes.
AGND concerne le référentiel signal/commandes, PGND le reférentiel puissance.
Ce serait un peu long d'expliquer tout ça ici.
Tu trouveras de la doc détaillée là-dessus par exemple chez Texas.
Cherche "half bridge layout grounding" par exemple ou "PCB layout rules for SMPS".
Si tu fais un demi pont je te conseille d'utiliser des drivers de MOS isolés ou d'utiliser des transformateur drivers.

[Djocar88]

Si j'ai bien compris, le driver UCC27322 se câblerait comme ceci:
Hin, Lin : Arduino 0-5v
ENBL : 0-5v
+12V venant d'une batterie lipo 3s

[jiherve]

bonjour
çà va pas le faire car AGND et PGND doivent etre au même potentiel!

The AGND and the PGND must be connected by a single thick trace directly under the device. There must be a low ESR, low ESL capacitor of 0.1 µF between VDD (pin 8) and AGND 4 — PGND and a separate 0.1-µF capacitor between VDD (pin 1) and AGND. The power MOSFETs must be located on the PGND side of the device while the control circuit must be on the AGND side of the device. The control circuit ground must be common with the AGND while the PGND must be common with the source of the power FETs

JR

[Bitrode]

Si j'ai bien compris, le driver UCC27322 se câblerait comme ceci:
Hin, Lin : Arduino 0-5v
ENBL : 0-5v
+12V venant d'une batterie lipo 3s

Pièce jointe 450252

Relis bien la fin de mon posr#7

[Qristoff]

Pourquoi ne pas utiliser simplement des drivers High side/low side intégrés style IR2011
?

[Bitrode]

C'est une bonne solution également.
Il faudra veiller à un routage soigné, là sera toute la difficulté en réalité.

[bobflux]

Concernant les MOSFET, 55V pour du 48V, c'est quand même un peu chercher l'embrouille ! Tu pourrais mettre plus...

Si tu mets plusieurs drivers, ils auront des temps de propagation différents, donc pendant un court instant lors de la commutation les sorties ne seront pas d'accord, une sera en haut et l'autre sera en bas. Ça va péter.

UCC27322 est un driver low-side, ça va pas pour un pont, il ne sait pas commander le MOSFET du haut.

Liste de shopping pour les drivers qui conviennent, tu n'as plus qu'à regarder le courant de grille qu'il faut.

[Bitrode]

Pour un pont c'est sur que ça n'ira pas l'UCC27322.
Il faudrait déjà voir le schéma envisagé, car vu la puissance visée et ne pas trouver le bon driver la réalisation va être compliquée....

[bobflux]

En plus je viens de voir un truc dans le premier post....... c'est piloté par un arduino ?

Pour un PWM contrôle moteur triphasé y'a des micro avec un PWM triphasé, et qui ont des features utiles, par exemple le comparateur qui coupe direct le PWM en hard et tout de suite quand ça se passe mal et que le courant dépasse la valeur limite...

[Djocar88]

Merci pour toutes ces informations.

j'ai trouvé une solution, qui me parais pas mal, le driver IR2110.
C'est un driver LOW/HIGH-SIDE le même que l'IR2101 (qui fonctionne très bien pour les tests déjà effectués) la différence 2A/2.5A en sortie.
Donc je peux mettre 4 MOSFETs IRFB4110PBF (100v parfait pour le 48V) avec une résistance de gâchette de 22r ça me fait à t=0: 500mA donc 4 en parallèles. Le temps de commutation sera assez rapide.

C'est bien commandé par un Arduino avec 3 générateurs PWM en HIGH-SIDE mis à la même fréquence dans le HARD.



A réaliser 3 fois pour les 3 phases.

[bobflux]

Pour D2 il faut une diode rapide, pas une 4007 ! Il faut aussi qu'elle tienne 48/72V en inverse donc une 100V. Le courant moyen est faible, donc une petite diode CMS rapide, c'est facile à trouver, mais il faut qu'elle supporte les pointes de courant, donc pas une 1N4148 quand même.

Pour C3/C5 il faut un condensateur plus gros que 100nF. Tu as 200nC de gate charge par MOSFET, y'en a 4, donc il faut sortir 800nC du condensateur. Q=CV donc si c'est un 100nF, sa tension baisse de 8V pour 800nC, donc ça marche pas. Mets donc un 10µF 25V céramique CMS. Le chimique ne servira pas à grand chose, il faut de l'inductance faible puisque le courant est par pics.

Idem pour les autres capas de découplage. La capa sur VCC charge C3 via la diode de bootstrap, en même temps qu'elle alimente les gates des MOSFET, donc là aussi 10µF céramique CMS.

[Qristoff]

Pour C3/C5 il faut un condensateur plus gros que 100nF.

et la valeur du condensateur de bootstrap dépend aussi de la période PWM et donc de la durée du temps ON du transistor high side. C'est vrai que 100nF, c'est trop juste

[bobflux]

Oui d'après la datasheet on va compter 300µA pour le courant sur l'alim bootstrap du IR2110, hors courant pour charger les gates des MOSFET bien sûr...

dv/dt = i/C = 3V/ms avec 100nF