Convertisseur ***Inverseur*** BUCK-BOOST "high voltage"

[LTHOMAS]

Bonjour,

Je me permets de solliciter votre aide, car je suis actuellement entrain de mettre au point un convertisseur buck-boost commandé par microcontrôleur, dans le but de charger différents types de pack de batterie (24-72V, 5A max) et avec une tension d'alimentation pouvant aussi être variable 24-48V. C'est pour cela que le buck-boost est intéressant car il va, selon le cas, être amené à élever ou abaisser la tension de sortie par rapport à la tension d'entrée.

La structure étudiée ici est un buck-boost inverseur, c'est à dire que le + de la batterie est reliée à la masse du chargeur.
Mon problème est lié à la commande du MOSFET. En effet, lorsque le MOSFET est passant, le courant augmente dans l'inductance. Au moment de l'ouverture, la tension sur la source devient fortement négative (c'est le but du montage). Le driver LTC7001 ne tolère pas de tension négative sur TS. Du coup comment bien commander le MOSFET pour cette application, existe-t-il des composants spécifiques ?

Par avance merci pour votre aide !


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[Antoane]

Bonjour,

J'utiliserais un driver isolé, avec son alimentation isolée.
On trouve des solutions intégrées : https://www.analog.com/en/products/adum6132.html
ou plus généralement : https://www.analog.com/en/parametricsearch/11102#/

Et, tant qu'à bien faire les choses : autant utiliser un redressement synchrone, cel'a ne coute pas grand chose puisque T1-D2-C6-C2 constituent une cellule de commutation relativement classique.

Attention au routage de la maille de puissance, c'est moins évident que sur une topologie plus basique telle que le buck, boost, inverseur, etc.
Attention aux courants max dans les condensateurs : tous les 100 nF/1206/100V ne tolèrent pas tous les ampères RMS demandés.

[Janpolanton]

Bonjour,
Sous LTSpice, il y a un exemple d'utilisation du TLC7001 et les implantations de la diode et de l'inductance sont inversées.

[LTHOMAS]

Antoane, merci pour ta réponse.
J'ai déjà fait un tour des solutions "drivers isolés" mais difficile de trouver quelque chose qui fonctionne au delà de 35V.
Je suis d'accord avec toi pour la structure synchrone, la commande des MOS est un problème aussi...
Au niveau des condensateurs, j'ai fait attention au capa chimique de prendre des low ESR, tu penses que sur les 100nF céramique il y aurait un problème ? Les céramiques ont des ESR faibles, non ?


Janpolanton, merci pour ta réponse, mais ce montage semble être un simple buck.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

J'ai déjà fait un tour des solutions "drivers isolés" mais difficile de trouver quelque chose qui fonctionne au delà de 35V.

Hum...pas sûr qu'on parle de la même chose, ou que tu regardes la bonne valeur.
Pour ton application, le ADuM6132 https://www.analog.com/media/en/tech...s/ADuM6132.pdf convient (cf. table 12).

Je suis d'accord avec toi pour la structure synchrone, la commande des MOS est un problème aussi...

Il faut complètement séparer ta vision du montage :
- du point de vue topologique, qu'il faut regarder comme une simple cellule de commutation (cf schéma cidessous)
- tu point de vue pratique/réel : la source "alimentant" la cellule est divisée et la masse est bizarement placée ('ton' schéma)


C'est de la vue topologique que tu peux concevoir le driver, puis ajouter les isolations nécessaires pour passer PWM et alimentation du circuit de commannde au circuit de puissance.
Avec 48+72 = 120 V de tension au bornes de la cellule de commutation, on arrive aux limites de ce qui est faisable en intégré, mais ca se fait encore. Sinon, il faut utiliser deux drivers isolés.

Au niveau des condensateurs, j'ai fait attention au capa chimique de prendre des low ESR, tu penses que sur les 100nF céramique il y aurait un problème ? Les céramiques ont des ESR faibles, non ?

C'est un bon début, mais le courant HF circulera peu dans les capa chimiques du fait de la "forte" inductance de maille (ESL + Layout). Tu peux faire une simulation simple en faisant débiter une source de courant carré dans un assemblage de capacités paralléles. Ce n'est pas évident à faire car il faut prendre en compte les parasites des composants et ceux du routage, mais c'est instructif.