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Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)



  1. #1
    Futonfutile

    Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)


    ------

    Bonjour,

    Afin de contrôler un moteur en vitesse et sens, j'ai réaliser un pont en H à base de mosfet canal-P et canal-N, comme sur ce schéma : Nom : zfIOh.gif
Affichages : 138
Taille : 4,4 Ko
    J'utilise donc 2 IRF9530N et 2 IRF530 MAIS le tout est alimenté en 12V (contrairement au schéma ci-dessus)

    Chaque paire de mosfet est pilotée par un driver de grille TC4429.
    Le moteur est un moteur à balais 12V, à une résistance de 0.87ohm et peut pomper jusqu'à 13A en pointe au démarrage. C'est pour lever/descendre une charge sur une durée assez courte (on va dire 1minute en prenant large).

    Le moteur ayant tendance à chanter fort, je monte le PWM à 15Khz pour ne plus l'entendre et c'est là que ça se gâte.
    A 15Khz, le Mosfet canal-P chauffe beaucoup alors que pour le moment le moteur tourne à vide en ne consommant que 1,3A. J'ose pas imaginer en charge!
    Surtout que j'aurais pas la place de mettre des dissipateurs maousse.


    Donc, sans aller plus loin pour le moment, j'ai quelques questions :

    1) Pourquoi le Mosfet canal-P chauffe tant à 15Khz et pas à 1Khz ?
    2) Comment remédier à cet effet (si possible) ?
    2.a) Est-ce que mon choix de mosfet est judicieux ? (un quelconque lien avec le Rds(on)?)

    Merci de m'avoir lu!

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Bonjour, bienvenue et bonne année,
    quel est le mode de pilotage des TC4429 ?
    Un coté en statique et l'autre en découpage ?
    Ce type de montage ne permet pas vraiment de temps mort entre le mos high side et le low side, il y a peut un peu de cross conduction entre les deux transistors (à vérifier).
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  4. #3
    Futonfutile

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Un coté en statique et l'autre en découpage ?
    Oui c'est ça.

    Ce type de montage ne permet pas vraiment de temps mort entre le mos high side et le low side, il y a peut un peu de cross conduction entre les deux transistors (à vérifier).
    Dans l'hypothèse où ce soit ça le problème, un Driver de type demi-pont avec gestion de temps mort serait la solution ?

  5. #4
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    un Driver de type demi-pont avec gestion de temps mort serait la solution ?
    ça serait plus propre, c'est sur !
    Peut être aussi regarder du coté des ponts H intégrés.
    Dernière modification par Qristoff ; 04/01/2022 à 21h11.
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Bonjour,

    il y a un gros problème de cross-conduction : lorsque la tension de commande est proche de 6 V, chaque MOSFET a 6 V de tension de commande, et 6 V de Vds... En typique, cela se traduit par un pic de courant de ~7 A, soit une puissance dissipée de ~84 W. Les pertes sont limitées par la grande vitesse de commutation (faible capacité d'entrée des MOSFET, forte sortance du driver, faible résistance de grille) et par la faible transconductance des MOSFET (Rdson relativement elevée).

    Les MOSFET sont mal choisis en celà qu'ils sont prévus pour un fonctionnement sous une tension notablement plus élevée que les 12 V de l'appplication, ce qui se traduit par une Rdson colossale. Pour un fonctionnement sous 12 V, on trouve des MOSFETs avec des Rdson de l'ordre de quelques mOhö -- voire moins. On trouve même detrès bons composants en boitiers soudables à la main .

    L'alimentation du pont est-elle correctement découplée/filtrée ?

    Une (moins bonne) solution (mais qui a l'attrait de la simplicité) peut aussi consister à ajouter un 5e transistor dans le pied du pont, qui sera le seul à être commandé en PWM.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  8. #6
    Futonfutile

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Bonjour, bienvenue et bonne année
    Merci, de même !

    Peut être aussi regarder du coté des ponts H intégrés.
    C'était ma première intention seulement la pénurie est passé par là... entre rareté et flambée des prix, le choix s'est fait sans moi.

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  10. #7
    mat-n-lok

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Bonjour,

    Pourtant on en trouve partout et vraiment pas cher...

    Exemple avec un L298 avec le PCB et tout ce qui va autour : https://www.amazon.fr/DollaTek-Modul...7DK6Q8F9&psc=1

  11. #8
    antek

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    C'est une vieillerie à transistor à jonction, mange plus de 3 V !
    KIS - keep it short

  12. #9
    simon.

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Oh non un L298 en 2022 c'est pas raisonnable... et puis il passe pas tes 13A
    Dernière modification par simon. ; 05/01/2022 à 18h25.

  13. #10
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Bonsoir,
    un Driver de type demi-pont avec gestion de temps mort serait la solution
    tu peux regarder du coté del'IR2111 qui intègre un temps mort de 650ns typique. ça devrait régler tes problèmes de cross-conduction !
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  14. #11
    Futonfutile

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Pourtant on en trouve partout et vraiment pas cher...
    Exemple avec un L298 avec le PCB et tout ce qui va autour : https://www.amazon.fr/DollaTek-Modul...7DK6Q8F9&psc=1
    Merci mais comme dit par d'autres, composant obsolète qui ne satisfait pas mon cahier des charges. Tout ce que je vais réussir à faire avec ça c'est du feu. (Et je ne commande pas sur Amazon / bangood et cie).

    tu peux regarder du coté del'IR2111 qui intègre un temps mort de 650ns typique. ça devrait régler tes problèmes de cross-conduction !
    J'ai passer commande déjà mais je note. J'ai pris des MIC4605 (plus ou moins la même puce, même temps mort...).

    il y a un gros problème de cross-conduction : lorsque la tension de commande est proche de 6 V, chaque MOSFET a 6 V de tension de commande, et 6 V de Vds... En typique, cela se traduit par un pic de courant de ~7 A, soit une puissance dissipée de ~84 W. Les pertes sont limitées par la grande vitesse de commutation (faible capacité d'entrée des MOSFET, forte sortance du driver, faible résistance de grille) et par la faible transconductance des MOSFET (Rdson relativement elevée).
    Je n'avais pas vu votre message la dernière fois. Mais j'aimerais comprendre pourquoi ce phénomène s'exprime à 15Khz et pas à 400Hz ou 1Khz. Parce que si la fréquence "élevée" limite les pertes alors celles-ci devraient être plus importante à plus faible fréquence non ?

    Merci à tous!

  15. #12
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Je n'avais pas vu votre message la dernière fois. Mais j'aimerais comprendre pourquoi ce phénomène s'exprime à 15Khz et pas à 400Hz ou 1Khz. Parce que si la fréquence "élevée" limite les pertes alors celles-ci devraient être plus importante à plus faible fréquence non ?
    Ces pertes sont des pertes par commutation : une certaine quantité d'energie E est perdue lors de chaque changement d'état. La valeur de E ne dépend pas de la fréquence.
    La puissance dissipée par ce phénomène vaut le produit de la fréquence de découpage f par E : P = f*E. Ainsi, à basse fréquence P~0 et ces pertes sont négligeables (même si elle engendre un stress sur le composant), mais plus la fréquence augmente plus la puissance dissipée augmente, i.e. plus ca chauffe.

    Les pertes sont limitées par la grande vitesse de commutation
    C'est à dire que le fait que les composants commute rapidement (i.e. en peu de temps) limite ces pertes.
    C'est différent de dire "Parce que si la fréquence "élevée" limite les pertes", qui est faux.
    Il faut différencier "vitesse de commutation" (combien de temps mettent les composants à changer d'état) et "fréquence de commutation" (combien de fois par seconde les changements d'état se produisent).
    J'ai passer commande déjà mais je note. J'ai pris des MIC4605 (plus ou moins la même puce, même temps mort...).
    https://www.mouser.de/datasheet/2/26..._1-2521056.pdf
    Je n'ai pas lu en détail la datasheet, mais le MIC4605 semble intégrer une protection anti shoot-through. La version MIC4605-2 ne demande d'ailleurs qu'un signal PWM de commande.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  16. Publicité
  17. #13
    Futonfutile

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Bonjour,

    Des nouvelles :

    J'ai remplacer mes vieux MOSFET P par des nouveaux beaucoup mieux dimensionnés et ça fonctionne tout de suite beaucoup mieux. Plus aucun échauffements perceptible dans les même conditions de test.

    J'ai ensuite voulu tester mes MIC4605-2YM. J'ai encore du boulot et je crois qu'il faut tester ces choses in situ sur des cartes avec un tracé de piste proche de la version finale.
    C'est ce que j'en conclu après qu'un de ces machin se soit auto-éparpillé "façon puzzle" J'avais pourtant éplucher la doc de long en large mais après comparaison avec d'autres datasheets de composants similaire je crois avoir trouver les anomalies. Mais ce sera l'objet d'un autre projet.

  18. #14
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Mosfet canal P chauffe beaucoup à haute frequence (PWM)

    Merci du retour et bonne continuation !
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

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