Smps rcc 5v 2a

[Crashaan]

Bonjour à tous,

Récemment j'ai réalisé mon propre convertisseur SMPS RCC 5V 2A en me basant sur l'architecture ci-dessous.



Le convertisseur fonctionne mais mon MOSFET de commande chauffe beaucoup trop vite/trop fort.
Pour trouver le problème j'ai réétudier le schéma et voici comment je le comprend.

l'ensemble R1, R2, C6 et D5 forme un RCD Clamp sur le primaire du transformateur.
R3 est la résistance de "démarrage" qui va activé M1 au début du fonctionnement du circuit.
Le début de la phase de saturation de M1 vas permettre à un courant de traversé L1 se qui va générer une tension sur L3.
La tension générer aux bornes de L3 vas ensuite traversé R14 et C4 et générer une tension plus importante sur la grille de M1 et va le saturé pleinement.
Ensuite, le condensateur C4 va se charger complétement et aucune tension ne sera présente sur la grille de M1. on a donc effectuer la partie t(ON) du transistor.

La je ne suis pas très sur de moi et je demande un éclairage.

lorsque M1 commence à conduire, un courant va le traverser et une tension sera générée aux bornes de R4//R5. Cela va saturer Q1 et fermer le "latch" formé par R13, Q2 et Q1.
Cela permet d'avoir R13 à la masse et forme un pont diviseur avec R14, ce qui divise la tension max sur la grille de M1.
De plus, lorsque le latch est activé, la tension sur la grille est proche de 0V et donc le transistor n'est plus saturé.
Le latch est désactivé lorsque le condensateur C4 est totalement déchargé aux travers du latch (il s'auto-dé-alimente).
La largeur d'amplitude est donc modulé automatiquement afin d'éviter d'avoir un courant trop élevé traversant le MOSFET M1.

Le latch peut aussi être déclenché par le secondaire lorsque la tension en sortie du schéma dépasse la tension programmée sur le TL431 (dans mon cas 5V).
Lorsque cette valeur est dépassée, une différence de tension va apparaitre aux bornes de la diode de l'optocoupleur U2 et cela va activer le latch grâce au courant stocké dans L3.
Ce qui permet aussi de moduler la largeur de l'amplitude et d'avoir une tension max en sortie du montage proche de la tension programmée sur le TL431.

la ou je bloque complétement est le temp T(OFF).

Lorsque le latch est actif, cela tire la grille à la masse et décharge C4, on est au début du T(OFF).
L3 change de polarité est charge C5.
Lorsque C4 est suffisamment déchargé, le latch se désactive.
et la je ne comprend pas pourquoi une tension négative apparait ensuite sur la grille du MOSFET.
Puis comment l'oscillateur redémarre.

Quelqu'un pour me l'expliquer svp ?
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[DAT44]

Bonjour,

Ensuite, le condensateur C4 va se charger complétement et aucune tension ne sera présente sur la grille de M1. on a donc effectuer la partie t(ON) du transistor.

La je ne suis pas très sur de moi et je demande un éclairage.

a moins que la protection courant n’intervienne avant la charge complète de C4 ...
ce qui est important de retenir c'est que C4 est chargé, cela permet de généré la tension négative sur la grille de M1 ...

lorsque M1 commence à conduire, un courant va le traverser et une tension sera générée aux bornes de R4//R5. Cela va saturer Q1 et fermer le "latch" formé par R13, Q2 et Q1.

OUI

Cela permet d'avoir R13 à la masse et forme un pont diviseur avec R14, ce qui divise la tension max sur la grille de M1.
De plus, lorsque le latch est activé, la tension sur la grille est proche de 0V et donc le transistor n'est plus saturé.
Le latch est désactivé lorsque le condensateur C4 est totalement déchargé aux travers du latch (il s'auto-dé-alimente).
La largeur d'amplitude est donc modulé automatiquement afin d'éviter d'avoir un courant trop élevé traversant le MOSFET M1.

Non, C4 est chargé, et comme la tension s’inverse au borne de L3, la tension de grille de M1 devient négative

Le latch peut aussi être déclenché par le secondaire lorsque la tension en sortie du schéma dépasse la tension programmée sur le TL431 (dans mon cas 5V).
Lorsque cette valeur est dépassée, une différence de tension va apparaitre aux bornes de la diode de l'optocoupleur U2 et cela va activer le latch grâce au courant stocké dans L3.
Ce qui permet aussi de moduler la largeur de l'amplitude et d'avoir une tension max en sortie du montage proche de la tension programmée sur le TL431.

Oui

la ou je bloque complétement est le temp T(OFF).

Lorsque le latch est actif, cela tire la grille à la masse et décharge C4, on est au début du T(OFF).
L3 change de polarité est charge C5.
Lorsque C4 est suffisamment déchargé, le latch se désactive.
et la je ne comprend pas pourquoi une tension négative apparait ensuite sur la grille du MOSFET.
Puis comment l'oscillateur redémarre.

Quelqu'un pour me l'expliquer svp ?

R3 est toujours la, il génère un petit courant qui vient décharger C4 et réenclencher un cycle ...

[Crashaan]

Bonjour Data44,

Pour être sur d'avoir bien compris.

Lorsque C4 est complétement chargé ou que le latch s'active, la grille de M1 est proche de 0V et c'est ce qui "arrête" le transfert d'énergie entre les enroulements du transformateur.
Comme L3 devient en convention générateur, il est bloqué par la diode D9 et donc la tension sur la grille de M1 est inversé car alimentée par C4.
le transistor reste à OFF tant que C4 n'est pas déchargée.

et la : C4 se décharge dans R3 ? et donc sa donne le Toff ?

[DAT44]

Bonjour,
oui

l'activation du latch donne le Ton, et la décharge de C4 donne le Toff

C4 boost la commande de la grille de M1 ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAT44]

Bonjour,
Perso, je trouve que la valeur de R14 est assez élevé, la diminution de cette valeur devrai permettre une meilleur commande de M1 ...

[Crashaan]

Bonjour DAT44 et merci =).

J'ai encore un peu de mal à comprendre pourquoi C4 se décharge dans R3 lors du temps OFF, je vais potasser...

R14 vous semble trop élevé ? Abaisser cette valeur permettrais d'avoir plus de courant pour charger plus vite la capa de grille du MOSFET et donc passer moins de temps dans la phase de début de saturation ?
Je vais essayer de réduire à 470Ohm pour voir ce qui se passe.

[Crashaan]

Bonjour,

J'ai essayé différentes valeurs de R14 : 470Ohm, 820Ohm et 220Ohm.
Dans tout les cas, le circuit émet un sifflement qui n'apparait pas lorsque R14 = 1Kohm et cela me gêne un peu.
De plus, la diode dans le secondaire se met à grandement chauffer lorsque je fixe ma charge au secondaire pour tirée un courant de 1A alors que la diode est une diode SR315 pouvant supporté 3A.

J'ai changer le transformateur par le transformateur présent sur un autre alimentation (sur laquelle j'ai pompé le schéma et qui est HS aujourd'hui) et l'élévation en température est bien moindre lorsque je tire 1A et avec R14 = 1Kohm.

J'ai mesuré les valeurs des enroulements et j'obtient:

• Primaire : 1,3mH et 1.26Ohm.

• Secondaire : 18.8µH et 0.01Ohm.

• Auxiliaire : 20µH et 0.17Ohm.

et je n'arrive pas à trouver ce transformateur dans le commerce (RS, MOUSER ou FARNELL).

Celui que j'utilisait provenait de WE: 750871110, https://www.farnell.com/datasheets/1903684.pdf

Celui-ci ne serai pas adapté pour ce schéma ? et si c'est le cas, comment pourrais-je adapté le schéma pour fonctionner avec ce transfo (si c'est possible) ?
Ou alors, où est-ce que je pourrais me procurer un transformateur ayant les mêmes caractéristiques que celui que j'ai présenté plus tôt dans ce message ?

[Crashaan]

Hello tout le monde,

Alors, j'ai mis un bon coup de tête dans le schéma et j'ai plutôt bien assimilé le fonctionnement.
Lorsque je le simule sur LTSpice tout fonctionne nickel maintenant.
Et la je jette un coup d'œil au schéma de mon PCB et me prend un énorme facepalm.

J'ai câblé le secondaire du transformateur à l'envers… Il était en opposition de phase.

J'ai donc inversé le câblage et recommencer mes test.

Avec R14 fixé à 1Kohm et en tirant 1A, la température du composant le plus chaud (MOSFET de découpage) grimpe de +50°C environs et se stabilise dans ces valeurs la après 15 minutes d'essais, ce qui est grandement encourageant.
Je vais poursuivre mes essais mais je me sent quand même stupide ^^'.

Comme quoi, la solution aux problèmes les plus velus et souvent la plus simple.

[Crashaan]

Bonjour tout le monde,

Je suis de retour (pas pour jouer un mauvais tour).

J'ai poussé mes essais sur mon alimentation.
J'arrive maintenant à atteindre un courant en sortie de 2A et ma tension de 5V reste très stable =).

J'ai cependant 3 composants qui me font peur lorsque je regarde à travers ma caméra thermique au bout d'1h de fonctionnement en full-load (5V 2A).

M1 (transistor de découpage SSP20N60C3) atteint une température de 90°C.
D7 (diode au secondaire SR315) atteint une température de 105°C.
R14 (résistance sur l'auxiliaire, 1K 0805) atteint une température de 105°C.

HA et le transfo monte aussi vers 70°C.

Cela m'embête car actuellement, les composants sont très espacés sur mon PCB et sont aussi à l'air libre mais je compte refaire le circuit en diminuant sa taille puis à le mettre dans un boitier et j'ai peur qu'un emballement thermique détruise tout.

Je fait donc appel à votre expérience dans le domaine des SMPS pour me dire si c'est "normal" d'avoir de tel niveaux de température ?

et j'en profite :
Je n'ai pas mis de snubber aux bornes de M1 et de D7 (je filtre les ondulations en sortie du secondaire avec un LC), est-ce que cela améliorerai cet aspect thermique ?

Merci d'avance =)

[jiherve]

bonjour
la SR315 n'est pas idéale , as tu besoin de 150V en Vr ? les petites soeurs 302,303,304 sont données pour Vf = 0.55v au lieu des 0.95 de la 315 !
Si ta resistance chauffe ben soit tu prend un boitier plus gros soit tu utilises 2x470 en serie ou 2x 2.2k en //
pour le transistor : radiateur ? commande raide ?
transfo qui chauffe : saturation? fil de Litz ?
JR

[Crashaan]

Bonjour,

En effet, la SR315 n'est pas idéal car j'ai calculé (après coup) un VR max de 30V pour une tension en entrée max de 360V, je peut donc la changer par une petite sœur.
Je veux bien changer la résistance en boitier 0805 par une résistance en 1206 voir 2512 mais la chaleur dégagée sur R14 m'étonne quand même =/

Pour le transistor, la commande se fait par un oscillateur bloqué, elle n'est pas si raide, je checkerai avec mon oscillo, il n'a pas de radiateur mais quand je compare avec un montage similaire du marché, ben le leur chauffe beaucoup moins pour le même courant tirée (idem pour R14).

Enfin, puis-je avoir une explication sur le fil de Litz et comment savoir si j'arrive dans la saturation du transfo ?

Merci d'avance =)

[jiherve]

bonjour
le fil de Litz c'est un fil a brins multiples isolés cela permet de diminuer l'effet de peau qui se manifeste en alternatif.

Comme tu sembles disposer d'une simulation sous LTSspice tu dois pouvoir estimer les courants et donc dimensionner la puissance de tes composants.
JR