Limitation de courant de démarrage d'un moteur à courant continu

[VictorElec]

J'ai vérifié le brochage du Lm239, il n'y a pas d'erreur.
J'avais commencé par C2=10nF mais même avec cette valeur la simulation ne tourne pas comme il faut.
Tu as choisis comme Vcc ?
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[Antoane]

Bonjour,

tu peux poster ton fichier ASC sur le forum, on pourra y jetter un oeil directement.
En attendant :
- est ce que le générateur triangle oscille ?
- 600us de durée de simulation, c'est probablement trop faible
- il faut selectionner "start external DC supply at 0V" pour pouvoir observer les transitoirs à la mise sous tension

[VictorElec]

Voici le fichier asc de ma simulation.
Il se peut que certains composants n'apparaissent pas chez vous, c'est normal si vous avez pas leur model spice. Vous pouvez néanmoins les remplacer par d'autres modèles existants dans votre bibliothéque spice.
Merci d'avance

PWM_dent_scie.asc

[bobflux]

- il faut selectionner "start external DC supply at 0V" pour pouvoir observer les transitoirs à la mise sous tension

Ah oui voilà c'est ça.

Si la tension d'alim est présente à l'initialisation il va considérer que le condensateur qui fait la rampe est déjà chargé.

[VictorElec]

Oui tout à fait, j'avais pas coché cette case. C'est bon j'ai les oscillations
@bobflux, dans ton premier message, tu disais que la fréquence du PWM est de 22KHz environ. Comment tu l'as su ? C'est calculée cette fréquence ?

[bobflux]

Le premier comparateur fait un oscillateur, la fréquence se calcule en fonction des résistances et du condensateur... ou alors en trichant, avec le simulateur

On commence avec la diode D1 bloquée.

R3-R4 font un diviseur de tension qui donne une tension d'environ 3/4 VCC sur l'entrée + du comparateur qui est la tension de seuil.

C1 se charge à travers R2+R5.

Quand la tension sur C1 dépasse la tension de seuil ci dessus, la sortie du comparateur passe à 0V. La diode devient passante, et elle emmène l'entrée + du comparateur à 0.6V.

C1 se décharge à travers R5 jusqu'à ce que la tension dessus atteigne 0.6V, à ce moment là le comparateur change d'état et on recommence.

[VictorElec]

Bonjour tout le monde,

Je reviens avec une autre idée qui si ça marche pourrait être plus simple et robuste.
En gros je veux utiliser un contrôleur PWM pour découper mon MOSFET qui commande de moteur comme on le voit dans les alims à découpage du type flyback, forward...
Voici un schéma en pj qui résume ce que je veux faire.
Vous pensez que cela est possible ? Si oui, pouvez-vous me donner des idées pour réaliser le schéma complet afin d'obtenir une sortie PWM ?
Je rappelle que j'utilise une alimentation DC

Merci d'avance

[VictorElec]

Bonjour,
Mon dernier message reste sans réponse pour le moment donc je vais un peu détailler la situation en espérant que ça aide à la compréhension de mon soucis.
Le schéma proposé par @bobflux est intéressant car ça me permet de démarrer le moteur en douceur. En revanche je n'arrive pas à faire tout ce que je veux avec, c'est-à-dire mesurer et limiter le courant qui va démarrer le moteur. En gros, je veux faire ma limitation de courant en amont du moteur pour que celui-ci ne consomme pas plus de 10A.
Pour ce faire, j'envisage utiliser le schéma ci-présent:

- LT1242 est un contrôleur PWM utilisé dans les alimentations à découpage
- M1 représente le transistor de commande de mon moteur
- D1 correspond à la diode de roue libre
- L2 et C5 représentent le filtrage LC
- R6 correspond à la résistance de mesure sur l'alimentation du moteur
- V3 représente l'alimentation du moteur

Question1: Pensez-vous que l'idée d'utiliser un contrôleur PWM de ce type est bien pour mon application ?

Question2: J'ai un doute sur la façon d'utiliser le Pin FB (feedback). D'après ce que j'ai compris dans la datasheet, la sortie est à priori retournée sur cette broche à traves un pont diviseur. Mais je pensais que ce Pin pourrait me permettre de contrôler le courant qui va dans le moteur. Quelqu'un pourrait m'éclaircir là-dessus svp ?
Question3: Si l'idée d'utiliser ce contrôleur est bonne, avez-vous des propositions à me faire pour améliorer mon schéma ?

Je tourne un peu à rond donc serai ravi d'avoir votre aide

Cordialement

[antek]

Un lien est toujours utile pour succiter des réponses https://www.analog.com/media/en/tech...ets/lt1241.pdf

- moi aussi j'aime bien placer un petit LC sur l'alim des montages (ça fait rarement du mal) mais pour un moteur alimenté en DC l'intérêt me semble nul
- l'image courant moteur est la tension [R4+R6]

Je n'ai pas regardé en détail la datasheet (ce circuit a peut-être des fonctions intéressantes) mais ce me semble luxueux. Pour cette application on peut se contenter d'un comparateur avec une hystérésis judicieusement choisie (plus la commande du mosfet).

[bobflux]

Une puce PWM me semble une bonne idée, mais ça me prendrait trop de temps là d'étudier ce circuit pour être sûr de bien répondre à la question

Le comparateur à hystérésis seul marcherait très bien mais ne permettrait pas de protéger le MOSFET contre les court-circuits par contre.

[antek]

. . . protéger le MOSFET contre les court-circuits par contre.

Avec pour conséquence le mosfet seul à charger l'alim ? - ceci est une vraie question - le courant est limité en permanence

[bobflux]

En fait j'avais oublié un truc : pour qu'un circuit à comparateur fonctionne, il faut que le courant soit mesuré en permanence, ça ne marche pas avec la résistance shunt dans la source du MOSFET. Pour ça il faut utiliser la même topologie que dans les circuits PWM : quand le courant dépasse la valeur seuil il faut couper la conduction pendant un temps défini (un cycle d'horloge ou alors un monostable)...

Avec pour conséquence le mosfet seul à charger l'alim ? - ceci est une vraie question - le courant est limité en permanence

Oui ce genre de truc est faisable mais il vaut mieux arrêter de commuter dans ce cas, parce que le MOSFET survit difficilement si ça continue à la fréquence de découpage...

[bobflux]

Tiens voilà

Le premier comparateur surveille le courant sur la résistance de shunt, quand ça dépasse il décharge C4 qui se recharge ensuite lentement via R13.

Le deuxième comparateur contrôle le MOSFET.

L'inconvénient de ce circuit par rapport au PWM est qu'il n'y a pas le "blanking" qui ignore la tension sur le shunt durant la commutation, donc si le layout est pourri et qu'il y a un gros pic de tension sur le shunt à la commutation du MOSFET le comparateur va interpréter ça comme un dépassement de courant et donc couper le MOSFET tout de suite.

[VictorElec]

Bonjour et merci pour vos réponses.
Effectivement, j'ai pensé aussi à l'utilisation d'un comparateur à hysteresis mais celui-ci me semble un peu floue dans cette application. Du coup si quelqu'un a une idée claire sur ça, merci de la proposer.
@bobflux, je vais regarder la proposition que tu viens de faire. Merci beaucoup

[bobflux]

Est-ce que tu peux poster le fichier LTspice avec le PWM stp ?

[VictorElec]

Voici le fichier asc du schéma. Vous pouvez utiliser d'autres modèles de led et transistors si vous voulez
Draft5_v2.asc

[bobflux]

Bon, là ça marche.

Le comparateur pour Isense a une tension de seuil de 1.5V d'après la datasheet donc j'ai augmenté la valeur de la résistance de shunt...

Bon bien sûr ça veut dire que la résistance va dissiper 10-15W donc c'est mort.

Je n'ai pas utilisé FB, d'ailleurs la tension cible sur FB est de 2.5V donc trop pour un shunt à courant fort comme ici.

Il faudrait ajouter une tension à la mesure du shunt, faisable avec quelques résistances.

Par contre ce circuit ne sait pas garder le MOSFET passant tout le temps : il continuera à osciller même une fois le démarrage en douceur fini. Je trouve que c'est ennuyeux parce que ça augmente les pertes.

Du coup je préfère celui avec les comparateurs...

[bobflux]

Avec R2 et R3 on décale la tension sur le shut de mesure de courant et donc on peut utiliser une résistance plus faible pour chauffer moins.

Il n'y a pas de soft start avec ce montage, ça limite simplement le courant à 10A.

[VictorElec]

Merci @bobflux !
Du coup l'utilisation de la Pin FB reste toujours floue pour moi car dans la datasheet ils mentionnent que ça doit être rebouclée sur la sortie. Et j'avais cru aussi que ça pouvait être utilisée pour mesurer et limiter le courant dans Rsense. Je vais continuer à réfléchir sur ce point. En tout cas merci beaucoup pour ton aide.
Je vous tiens informé si je trouve autre chose à rajouter.

[bobflux]

Ici FB n'est pas utilisé : elle est reliée à 0V donc la puce va toujours à fond, et c'est Isense qui limite le courant.

Pour utiliser FB il faudra ajuster la compensation en fonction de l'inductance du moteur, c'est donc pénible.

[VictorElec]

Bonjour tout le monde.

@bobflux, me voilà revenir vers toi pour éventuellement avoir quelques précisions sur ton schéma proposé en comparateur.
En gros, les deux comparateurs réalisent globalement les fonctions attendues à savoir un signal triangulaire ensuite un PWM. Maintenant le problème se situe au niveau de la partie limitation de courant.
Comme tu l'avais bien dit, le premier comparateur compare la tension de la résistance shunt (image du courant dans le moteur) avec celle du pont diviseur entre R6/R10 puis décharge le condensateur C4 lorsque le courant dépassé 10A. Le deuxième comparateur génère un signal PWM à l'aide du triangle formé par C4 et le pont diviseur entre R13 et R14. Ce qui signifie à mon sens que le PWM ne tient pas compte de la limitation de courant dans le moteur.
J'ai essayé de relier directement la résistance shunt à la place du pont diviseur R13/R14 mais ça ne fonctionne pas comme je le souhaite.
As-tu des propositions pour résoudre ce problème ?

Merci par avance !

[bobflux]

Le principe du montage est que, quand le courant dépasse la valeur autorisée, on coupe le MOSFET pendant un certain temps, pour laisser descendre le courant.

1) quand le courant dépasse la valeur autorisée, le comparateur de gauche décharge C4

2) le comparateur de droite (avec C4) n'est pas un PWM mais un monostable. Il compare la tension sur C4 à celle donnée par le pont diviseur R13/R14 qui est la tension de seuil. Une fois C4 déchargé, le comparateur de droite coupe le MOSFET. Un effet secondaire est que le premier comparateur prend note que le courant dans le MOSFET est maintenant nul, donc il arrête de court-circuiter C4. Donc C4 se recharge lentement à travers R7, et quand la tension sur C4 atteint le seuil, le comparateur de droite remet le MOSFET en marche.

C'est une régulation "constant off time" donc à fréquence variable, c'est plus simple qu'un PWM.

Il faut donc dimensionner C4 pour que le courant dans le moteur ait le temps de retomber de quelques ampères lors du temps "OFF" du MOSFET. Si C4 est trop gros, le MOSFET va rester bloqué trop longtemps, donc le moteur ne démarrera pas. Si il est trop petit la fréquence sera trop élevée donc augmentation des pertes par commutation. Avec les valeurs sur le schéma, ça a l'air bon.

[VictorElec]

Merci beaucoup pour ta réponse rapide.
Je suis d'accord avec ce que tu viens d'expliquer. Par contre j'ai une petite question:

Pourquoi le C4 se décharge partiellement à 7.5V au lieu de descendre jusqu'à 0V ? Sur quoi on joue pour définir cette valeur de tenson de décharge de C4 ? Dans la datasheet du LM239, il y a un transistor à collecteur ouvert à sa sortie donc je me disais que ça devrait descendre à 0V la tension de C4.

Merci par avance

[VictorElec]

J'ai compris qu'en jouant sur la valeur du pont diviseur R13/R14, on arrive à gérer la tension de décharge de C4.
Est-ce le bon raisonnement ?

[bobflux]

Oui, d'ailleurs si tu les remplaces par un potentiomètre tu auras un réglage de la temporisation et donc de la fréquence de découpage. Il faudrait ajouter des résistances aux deux bouts pour rester dans une plage de valeurs saine d'esprit. C'est probablement de la complexité inutile... des résistances fixes c'est plus simple.

[VictorElec]

En effet, on peut ajuster la fréquence de découpage en jouant sur la valeur du pont diviseur R13/R14. En revanche, j'aimerais comprendre comment sont dimensionnés les éléments passifs du schéma car lorsque je diminue la valeur de R13 pour baisser le niveau de tension de décharge de C4, le courant n'est plus limiter à 10A. De même, lorsque je modifie les valeurs des résistances pour avoir 6V sur la grille, la forme de Vgs se déforme complétement et encore le courant dépasse 14A. C'est pour ces différentes que je voudrais que tu me dises un peu comment tu as calculé ces valeurs de résistances et capa du schéma.

ps: J'utilise un GaN FET comme transistor car consomme moins. Dans sa datasheet, ils recommandent d'utiliser 6V sur le gate pour avoir un fonctionnement optimal.

[bobflux]

Fais voir la simulation

Le GanFET va te coûter assez chez, ça n'est utile que pour les très hautes fréquences...

[VictorElec]

Tu veux voir quelle partie de la simulation ?

[VictorElec]

Voici mon schéma avec le GaN FET. Je joins également son le modèle spice du GaN FET.
Pourquoi tu dis que ça va me coûter cher ? Pour le moment, c'est le mieux que j'ai trouvé en terme de puissance, de consommation et fréquence. Quant au coût, je verrai ça après
Comparateur.asc
GS-650-018-2-L-Spice-Models-V3P3.zip

[bobflux]

Bon j'arrive pas à la faire marcher, il charge pas les modèles. Et puis j'ai une tranchée à creuser