Génération d'un signal pour un convertisseur buck

[BMCD]

Bonjour à tous,
Je débute un peu en electronique pratique, j'ai eut des cours théoriques et des montages basique, mais j'attaque mon premier montage complexe qui implique commandes de PCB.
Dans le cadre de mes traveaux de recherches, je cherche à réaliser un circuit qui pourrait être alimenter par une ou 2 cellules lipo. (fonctionnant de 2.7 à 7.4V)

j'ai un microcontrolleur ATTINY85 qui est alimenté lors des prises de mesure,
et doit alimenter une varistance (jusqu'a 3A) en ajustant la quantité de courant dans celle-ci suivant les mesures et resultats.

Je cherche a limiter un maximum la consomation entre 2 prises de mesures et limiter au mieux les pertes lors des mesures.

Je pensait donc réaliser un Buck en pilotant un Nmos en low-side.
Cependant la fréquence PWM de l'ATTINY85 est trop basse pour le convertisseur et le signal est trop bruité (pour des Self abordables).
Je cherche un composant qui permetrait de passer d'un pwm de 7.8khz (eventuelement filtré passe bas) à un pwm de meme dutycycle minimium 100kHz idéalement 1Mhz.
(si possible une consomation inférieure à 0.4ma lorsqu'il est actif)
une conception assez simple à imprémenter et assez compact, avec juste quelques resistance et capacité de découplage.
je dois pouvoir monter a un dutycycle de 100%.
Je voudrais consrever un Nmos externe pour avoir une RDS optimisée (+/- 5mOhm). (ou au minimum pouvoir completement désactiver la partie logique du circuit).

Si ce descriptif vous parle, et que certains composants vous viennent en tete je suis preneur.

(j'essaierais de faire un schéma les prochaisn jours)

Bonne soirée
BMCD
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[Vincent PETIT]

Bonjour,

- Les "jusqu'à 3A" dans une varistance, viennent de où ? C'est la batterie qui les fournis ?

- Hormis le microcontrôleur, il y a quoi d'autre à alimenter ?

Je pense aussi qu'un schéma avec les blocs fonctionnels aiderait à mieux comprendre.

[jiherve]

Bonjour,
est ce bien d'une varistance dont il s'agit si oui cela se pilote en tension et le courant résultant est inverse de cette tension!
Ensuite la PWM d'un Attiny 85 peut dépasser les 100Khz mais bien sur il faut savoir s'en servir.
JR

[BMCD]

Merci pour vos réponses, voici un shéma un peu brouillon...


Les 3A viennent d'une batterie 18650 Lipo ( a priori 1 cellule, mais je veux pouvoir en monter 2 en series pour des applications qui demandent plus de tension)
Pas de BMS elles seront chargée en externe avant d'etre placée dans le systeme (dans certaisn cas jusqu'a la décharge complete de la batterie)
J'ai le µC, quelques leds d'état, un circuit buck lowside, que j'aimerais piloter par le µC, un AOP que j'aimerais utiliser pour estimer le courant dans la self et ajuster la PWM.


Niveau charge je n'ai pas la main dessus, c'est principalement résistif, mais pas que..., mais je sais qu'il y a des diodes et que la temperature influence la résistivité apparente mais l'évolution du courant est principalement impactée par la charge de la batterie.
Je souhaite profiter du microcontrolleur pour ajuster le PWM en fonction de l'évolution de ma charge, mais surtout l'évolution de la batterie.
On peut effectivement augmenter la fréquence du PWM du µC, mais ca fit vite exploser la consomation du microcontrôlleur.

J'esperait trouver un CI tout fait pour multiplier la fréquence du PWM, mais cela ne semble pas tres fréquent, et introuvable fonctionnant en 2.7V
Un CI de gestion de buck, econome pour driver un Nmos externe me plairait aussi ( je veux pouvoir couper l'alim du driver pour passer en 0 conso sur les périodes de veilles)

J'ai déja épluché bcp de datasheets, mais pour le moment rien trouvé qui correspondent à ma recherche...

Bonne soirée
BMCD

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonjour
bis repetita on peut faire une sortie PWM à plus de 100kHz avec un Attiny 85 il faut utiliser la PLL!

Table 12-3. Timer/Counter1 Clock Prescale Select in the Asynchronous Mode
PWM        Frequency Clock Selection CS13:CS10 OCR1C RESOLUTION
20 kHz      PCK/16                     0101     199     7.6
30 kHz      PCK/16                     0101     132     7.1
40 kHz      PCK/8                      0100     199     7.6
50 kHz      PCK/8                      0100     159     7.3
60 kHz      PCK/8                      0100     132     7.1
70 kHz      PCK/4                      0011     228     7.8
80 kHz      PCK/4                      0011     199     7.6
90 kHz      PCK/4                      0011     177     7.5
100 kHz     PCK/4                      0011     159     7.3
110 kHz     PCK/4                      0011     144     7.2
120 kHz     PCK/4                      0011     132     7.1
130 kHz     PCK/2                      0010     245     7.9
140 kHz     PCK/2                      0010     228     7.8
150 kHz     PCK/2                      0010     212     7.7
160 kHz     PCK/2                      0010     199     7.6
170 kHz     PCK/2                      0010     187     7.6
180 kHz     PCK/2                      0010     177     7.5
190 kHz     PCK/2                      0010     167     7.4
200 kHz     PCK/2                      0010     159     7.3
250 kHz     PCK                        0001     255     8.0
300 kHz     PCK                        0001     212     7.7
350 kHz     PCK                        0001     182     7.5
400 kHz     PCK                        0001     159     7.3
450 kHz     PCK                        0001     141     7.1
500 kHz     PCK                        0001     127     7.0

JR

[BMCD]

Bonjour,
Cette table est effectivement intéressante et simple (niveau changement éléctroniques en tout cas), il me restera a comprendre comment modifier tout ces parametres, mais je pense que google m'aidera à ce sujet.
Ce qui me "dérange" un peu c'est que modifier la PLL revient a modifier la fréquence de travail de tout le µC, donc sa consommation.
si je me base sur la figure 22-1, doubler la fréquence du µC revient à faire + 70% sur sa consomation.


configuré avec une horloge interne à 8MHz, s'il consome 3.5mA, doubler la fréquence le ferait consommer 2.5mA de plus. certains driver ou genérateurs de pwm semble consomme moins d'un 10eme de cette surconsomation... (si en plus cela me permet de l faire travailler a plus basse fréquence, je pourraiis meme y gagner en terme d'autonomie)

Voila ou me mène ma réflexion
Bonne après-midi

BMCD

[Antoane]

Bonjour,

Pour maximiser l'autonomie, il faut chercher à tout optimiser, mais en commencant par ce qui est simple est apporte le plus de gain ("low hanging fruits").
L'Attiny 85, par exemple n'est à ma connaissance réputé pour son fonctionnement "low power".

Gagner 1mA vs les ~3 A de courant de charge, c'est 0.03% de gain. Diminuer la résistance de cablage de ~300uOhm apportera autant de gain.
1mA, sous 1MHz et 7.2 V, c'est une petite vingtaine de pF.

Lorsque le rendement est le principale point d'intérêt on tend à ne pas découper à 1MHz, mais à des fréquences bien plus basses -- surtout que des tensions aussi faibles permettent d'utiliser des inductances de faible valeur.

Prend garde à minimiser consommation en veille - c'est là que le choix d'un bon MCU est determinant.

[Vincent PETIT]

Bonjour,
En effet pour du low power les microcontrôleurs de la série MSP430 chez Texas Instruments sont biens mieux adaptés, à fréquence équivalente ils consomment moins qu'un ATMEGA ou ATTINY.

Je ne partirai pas sur un buck car le rendement réel risque d'annuler le gain espéré.

Le courant dans les LED viennent aussi anéantir la faible conso du reste de l'électronique. Si vraiment il faut des LED il faut en prendre des basses consos (on en trouve qui fonctionnent bien à ~2mA)

Qu'est ce qui t'empêche de partir sur ce genre de fonctionnement ?

La cellule Lipo du bas alimentent l'électronique et tu peux en ajouter au dessus si tu prévois la gestion des résistances de mesure.

[jiherve]

bonsoir
on notera avec intérêt que l'horloge du CPU peut être différente de celle du timer, lire les datasheet jusqu'au bout c'est utile!
JR

[Antoane]

Bonjour,

> Diminuer la résistance de cablage de ~300uOhm apportera autant de gain.
Le choix des composant de puissance (y compris les passifs) et de leur gestion thermique est alors critique. Pour un rendement global du convertisseur de 95% (ce qui est déjà plutot bien pour un tel circuit), il suffit, à la louche, de ~1 °C de changement de température pour avoir le même effet...

(3A @ 3V de tension de sortie donne une résistance de charge de 1Ohm, soit une résistance équivalente pour les pertes de 50mOhm si on considère un rendement de 95% (50mOhm = (1-95%)*1Ohm). 300uOhm, c'est ~0.6% de 50mOhm. Le coefficient de température du cuivre est de 0.4%/K (et beaucoup plus pour la Rdson), donc une augmentation de température de ~1.5 °C entraine une augmentation des la résistance équivalente des pertes cuivre de 0.6%, c'est a dire une augmentation des pertes de (0.4%/°C * 1.5 °C) = 0.6%, et donc une augmentation de la puissance totale absorbée de 0.6*(1-95%)~0.03%).

Tous les chiffres sont approximés, mais ca donne un ordre de grandeur de l'importance de paramètres a priori insignificants.

> Le courant dans les LED viennent aussi anéantir la faible conso du reste de l'électronique. Si vraiment il faut des LED il faut en prendre des basses consos (on en trouve qui fonctionnent bien à ~2mA)
Et surtout les faire flasher.

[BMCD]

Bonsoir,
Merci à tous pour vos réponses.
Ca m'a donné de fameuse piste a explorer, qui semblent prometteuse.
J'ai bien galéré a programmer l'ATTINY85 pour avoir le MCU à 1Khz et un PWM à 250Khz, mais j'y suis finalement arrivé.
Grace a vos pistes, Google et le chat intelligent.

Pour le moment j'arrive a un rendement de 88%, j'ai encore quelques pistes d'amélioaration: tension de ma diode, resistance de ma self et perte à la commutation.
Mais je pense que je vais d'abord me sortir un proto pour vois s'il est fonctionnel.

Merci à tous