Conversion signal PWM en tension continue

[Algo]

Bonjour la team,

Je viens auprès de vous pour poser une petite question électronique en précisant que je suis un débutant/bricoleur dans ce domaine.
En fait, j'ai un signal PWM [0V-5V] avec une fréquence de 100KHz et un rapport cyclique de 70% que je souhaiterais lisser/convertir en tension continue 5V.
D'après mes recherches sur internet, il existe bien des filtres moyenneur du type RC et LC qui me permettrait d'avoir une moyenne du signal (2.5V) sauf que moi je voudrais avoir la valeur max et non la moyenne. Sachant que j'ai besoin d'une consommation en courant de 2.5A, je privilégie un lissage LC.

Auriez-vous des pistes à me donner pour mener à bien ce travail ?
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[antek]

La source est-elle capable de fournir cette puissance ?

[Algo]

Oui la source est capable de fournir cette puissance.

[Antoane]

Bonjour,

comment ce signal rectangulaire est-il généré ? peux tu donner un schéma de l'interface de puissance ?

Les charactreistiques du signal incident (frequence, rapport cyclique, tensions) sont-elles fixes ? comment le montage doit-il réagir si elles changent ? Quelle doit être la précision du 5V obtenu en sortie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Algo]

1) La source est générée à travers un petit module que j'ai récupéré chez un ami. Il n'y a pas de référence écrite dessus et malheureusement je ne sais pas comment il est conçu. Tout ce que je sais, c'est qu'il génère du PWM [0-5V] avec 2.5A max.
2) La fréquence, le rapport cyclique et la tension sont fixes
3) Je souhaiterais avoir une précision de 5% si possible

[Antoane]

> il génère du PWM [0-5V] avec 2.5A max.
Avec dc = 70%... la puissance disponible n'est donc que de 0.7 * 5 * 2.5 ~ 8.75 W. Le courant disponible sur le 5V généré ne sera donc que de ~8.75/5 ~ 1.6 A

> La source est générée à travers un petit module que j'ai récupéré
As-tu un oscilloscope ?

[Algo]

Je n'ai pas d'oscillo sous la mains mais je peux emprunter.
Pour le moment, je voudrais juste avoir une petite idée du circuit capable de faire ce lissage et l'essayer en simulation...

[Antoane]

Il y a plusieurs facons de faire, parmis lesquelles :
Méthodes simples, mais qui se traduisent par des pointes de courant à la commutation

- si la sortie du module est en drain ouvert : directement un condensateur en sortie du module, éventuellement avec un petit L ou L//R en série avec celle-ci pour limiter les pointes de courant transitoires
- si la sortie du module n'est pas en drain ouvert :

* idem ci-dessus, mais avec une diode schottky en série avec la sortie du module -- ce qui engendre une perte de ~ 300 mV sur le 5V
* idem ci-dessus, mais avec une diode "idéale" à la place de la diode schottky, voire par exemple : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc...=1690256692784

Méthodes plus en conformité avec les principes de base de l'électronique de puissance, mais plus complexes

- si la sortie du module est en drain ouvert : création d'un flyback, la sortie du module alimentant directement le primaire du transformateur. Le rapport cyclique et la tension d'entrée étant fixes, on peut espérer une tension de sortie relativement constante -- du moins en CCM. Pour améliorer les choses il faudrait une post-régulation
- indépendament de la topologie de la sortie du module :

* filtrer avec un LC la sortie pour obtenir un bus de ~ 0.7*5 ~ 3.3 V, puis utiliser un convertisseur boost pour générer 5V. C'est la méthode la plus propre, mais elle est relativement complexe et probablement "over-engineered" si on peut relacher la contrainte sur la précision du 5V.

En bleue la solution simple et qui marche "presque à tous les coups" -- avec une assez bonne qualité du 5V de sortie.

[Algo]

Merci Antoane ! Ta réponse est très instructive.
Je mets ça en application pour voir ce que ça donne.

[gienas]

Bonjour Algo et tout le groupe

… j'ai un signal PWM [0V-5V] avec une fréquence de 100KHz et un rapport cyclique de 70% que je souhaiterais lisser/convertir en tension continue 5V …

Hum.

Est-il possible d’expliquer clairement quel est le but final de l’opération et le pourquoi du 70%? Et aussi pourquoi 70?

Le moindre élément série ajouté ne peut que faire perdre que de la tension, mais un simple C, surtout à 100kHz permet d’avoir du 5V.

Ne manque-t-il pas des éléments dans le cahier des charges?

[Algo]

Bonsoir,
Oui le module me sort un signal PWM avec 70% de rapport cyclique mais je ne sais pas vous expliquer pourquoi 70% car ce n'est pas moi qui l'ai conçu.
En gros je voudrais l'utiliser pour alimenter un petit moteur à courant continu. Il s'agit d'un simple bricolage.
Après quelques tests et analyses, j'ai conclu que le module n'est pas adapté à mon petit bricolage car comme Antoane l'a souligné, en convertissant le PWM en tension continue, j'ai 1,6A au lieu de 2,5A (minimum nécessaire pour le moteur).
Je vais donc me pencher sur d'autres solutions pour alimenter mon moteur.

Merci

[DAT44]

Bonjour,
tu peux essayer un filtre LC 4,7µH et 470µF (il faut bien sur que les deux composants supporte le courant de 3,5 A)

[gienas]

Bonjour à tous

… Oui le module me sort un signal PWM avec 70% de rapport cyclique …

Dans ce cas, ce PWM peut être branché directement au moteur continu, qui recevra le environ 3,5V si la source est capable d’assurer.