Transistors MOS FET

[bobflux]

Un MOSFET pleinement activé conduit dans les deux sens, il se comporte comme une résistance, le sens du courant n'a pas d'importance, ça circule dans le sens décidé par la tension appliquée au MOSFET.

Par contre à cause de la diode, il ne peut bloquer le courant que dans un seul sens. Dans l'autre sens, la diode conduira si elle a envie.

Donc pour savoir dans quel sens mettre le MOSFET, il faut penser : dans quel sens la diode va bloquer quand je veux qu'elle bloque ?

Dans un hacheur buck synchrone (celui des schémas que j'ai posté) le MOSFET du bas joue en fait le rôle de la diode mais avec moins de pertes. Dans ce cas on lui demande de bloquer dans un sens qui correspond à son orientation et à celle de la diode, donc c'est bon.

D'ailleurs on peut commuter de l'alternatif, même le secteur, avec des MOSFETs mais il en faut deux en série tête bêche avec les diodes qui se contredisent, sinon ça ne bloquera pas le courant.
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[harmoniciste]

...au vu de la qualité de la partie mécanique que j'ai pu voir...

Bonjour,
Rassure-toi, la partie mécanique a été soigneusement réalisée et calculée:
- Moyeu du rotor monté sur deux roulement à billes.
- Pales articulées en balancier sur un palier lisse en bronze.
- Articulation inédite du plateau porte-moyeu en roulis et tangage, sur rotules lisses SKF.

[racard]

Bonjour,
Rassure-toi, la partie mécanique a été soigneusement réalisée et calculée:
- Moyeu du rotor monté sur deux roulement à billes.
- Pales articulées en balancier sur un palier lisse en bronze.
- Articulation inédite du plateau porte-moyeu en roulis et tangage, sur rotules lisses SKF.

bonjour
ben justement quand j'ai pu voir la partie mécanique je doute que vous soyez attiré pour investir dans un fer à souder et en général par la qualité chinoise ali etc...
je me trompe ?

[harmoniciste]

Perso je mettrais un driver synchrone pour remplacer la diode par un MOSFET, tout NMOS,

Bonjour,
Malgré ma réticence à souder une puce aussi petite, le driver que tu as proposé me convient bien, avec toutes les fonctions de sécurité qu'il possède. J'ai cependant une question dont la réponse est certainement dans le datasheet, mais je préfèrerais être sûr:
Que se passe-t-il si, en raison d'un mauvais réglage de la production de ce signal, l'entrée PWM repasse plus à 1?
La sortie grille coté haut ne pouvant plus rester alimentée, je suppose (et j'espère) que ce driver intelligent bloque alors les deux transistors du pont de puissance?
Merci de me le confirmer.
En attendant, je joins mon schéma montrant comment j'envisage de produire le rapport cyclique évoluant de 0.5 à 1 en 45 secondes pour maintenir le courant à peu près constant sans boucle de mesure du courant, connaissant l'accélération du régime du rotor à partir de la mise en marche.

Si vous voyez une erreur grossière, n'hésitez pas à me tirer les oreilles. Merci encore.

[bobflux]

Uref doit pouvoir fournir et absorber du courant, ça ne marchera pas avec un unique transistor (BC557 en bas, soit dit en passant su mauvais sexe), en fait ça marche sans le transistor.

La tension de seuil qui est créée en haut avec les deux condos de 100µF semble un peu suspecte, à vérifier suivant ce que tu veux faire.

Je vois un diviseur en sortie de l'ampli op du haut pour éviter de dépasser la tension max d'entrée du driver, c'est bien. Perso je rajouterais en parallèle sur la résistance du bas une diode Zener de 5V1 pour limiter à 5V, ce qui permet d'ajuster un peu le diviseur pour bien avoir 5V sur l'entrée du driver même quand la batterie s'essouffle un peu.

Vu la fréquence de commutation basse le condensateur de bootstrap (BST) peut être augmenté à 1µF.

Pour ce genre de driver un layout et découplage propre est nécessaire. Pour l'AOP, il est pas rapide donc pas exigeant. Ça marcherait aussi avec un LM358 ou à peu près n'importe quel AOP de fond de tiroir. D'ailleurs ça marcherait mieux avec un LM358 parce que les entrées marchent encore proche de 0V (au démarrage) alors que sur un TL072 une entrée à 0V est hors spec.

Suggestion :

[harmoniciste]

Uref doit pouvoir fournir et absorber du courant, ça ne marchera pas avec un unique transistor (BC557 en bas, soit dit en passant su mauvais sexe), en fait ça marche sans le transistor.

Oui, je peux me passer du transistor du bas. mon but est de limiter la consommation de repos du montage, pour ne pas vider l'accu en quelques semaines si on oublie de le débrancher

La tension de seuil qui est créée en haut avec les deux condos de 100µF semble un peu suspecte, à vérifier suivant ce que tu veux faire.

Le but est de démarrer avec un rapport cyclique de 0.5 donnant 60 A et d'atteindre le rapport de 1 après 45 s avec la courbe d'évolution conservant ce courant constant du début à la fin pendant (malgré) l'accélération de la rotation.

Je vois un diviseur en sortie de l'ampli op du haut pour éviter de dépasser la tension max d'entrée du driver, c'est bien. Perso je rajouterais en parallèle sur la résistance du bas une diode Zener de 5V1 pour limiter à 5V, ce qui permet d'ajuster un peu le diviseur pour bien avoir 5V sur l'entrée du driver même quand la batterie s'essouffle un peu.

Vu la fréquence de commutation basse le condensateur de bootstrap (BST) peut être augmenté à 1µF.

Je retiens tes suggestions

Pour ce genre de driver un layout et découplage propre est nécessaire. Pour l'AOP, il est pas rapide donc pas exigeant. Ça marcherait aussi avec un LM358 ou à peu près n'importe quel AOP de fond de tiroir. D'ailleurs ça marcherait mieux avec un LM358 parce que les entrées marchent encore proche de 0V (au démarrage) alors que sur un TL072 une entrée à 0V est hors spec.

Le TL 062 est justement mon fond de tiroir !

En fait ma question portait sur ce qui passe après ce temps de 45s -50s, quand la sortie de l'aop fini par rester à 1
Est-ce que les transistors de puissance se bloqueront gentiment (les 2 grilles à 0) ?

Merci

[Pascal071]

bonsoir

un soft start à 555 sorti des fichiers, un peu long à démarrer (charge de C2)...
la valeur de C1 est forte pour la visualisation du diagramme.
ce n'est qu'une idée, il faut modifier pour démarrage à 50%

[bobflux]

En fait ma question portait sur ce qui passe après ce temps de 45s -50s, quand la sortie de l'aop fini par rester à 1
Est-ce que les transistors de puissance se bloqueront gentiment (les 2 grilles à 0) ?

Bonne question, j'avoue que je n'en ai aucune idée, et je ne vois rien là dessus dans la datasheet...

[antek]

En vieille technologie, lorsque la commande moteur était "à donf", on commutait en // du transistor un contact de relais.

[harmoniciste]

... il faut modifier pour démarrage à 50%

Bonjour Pascal071
C'est ce qui est obtenu des deux condensateurs de 100μF montés en série: Dès la fermeture de l'interrupteur, le point intermédiaire monte instantanément à 0,5 Vcc .
Ensuite leurs charges se redistribuent jusqu'à ce que la tension au point intermédiaire atteigne lentement à la valeur fixée par le pont des résistances de 150 et 470k soit 0,24 Vcc (avec une constante de temps de 23 s)

[harmoniciste]

Bonne question, j'avoue que je n'en ai aucune idée, et je ne vois rien là dessus dans la datasheet...

Bonjour,
Je ne trouve rien non-plus. Je suppose donc que le driver maintiendra la sortie DRVH au niveau 1 le temps que le condensateur 100 nF se déchargera dans la résistance de 45 k typique mentionnée dans le datasheet. Mais pendant ce temps le MOSFET du haut passera en zone non-résistive et la puissance dissipée (60A*11V) dépassera sa limite.
Je vais donc ajouter le système automatique d'arrêt plus conventionnel, agissant sur l'entrée EN.
Merci en tout cas pour votre aide.

[racard]

En fait ma question portait sur ce qui passe après ce temps de 45s -50s, quand la sortie de l'aop fini par rester à 1
Est-ce que les transistors de puissance se bloqueront gentiment (les 2 grilles à 0) ?

Merci

bonsoir concernant cette question avec quel driver ?
je n'arrive pas à trouver la référence du driver toujours l'indiquer sur un schéma, je vois un schéma message 64

[Pascal071]

schéma modifié pour démarrage à 50%:

[harmoniciste]

bonsoir concernant cette question avec quel driver ?

Bonsoir,
Le driver de mon schéma #64 est celui proposé par bobflux: NCP5901B

[racard]

Bonjour,
Je ne trouve rien non-plus. Je suppose donc que le driver maintiendra la sortie DRVH au niveau 1 le temps que le condensateur 100 nF se déchargera dans la résistance de 45 k typique mentionnée dans le datasheet. Mais pendant ce temps le MOSFET du haut passera en zone non-résistive et la puissance dissipée (60A*11V) dépassera sa limite.
Je vais donc ajouter le système automatique d'arrêt plus conventionnel, agissant sur l'entrée EN.
Merci en tout cas pour votre aide.

bonsoir
c'est exactement cela, vous avez bien déchiffrer le datasheet de ce driver.
ne pas faire fonctionner le hacheur avec PWM à 1, c'est toujours ON 99%/OFF 1%
le montage à AOP doit gerer cela sinon passer avec un µC.
la rampe d'accélération dépend de la puissance de la batterie de la puissance du moteur, démarrer direct à 50% doit être vérifié si c'est acceptable par la batterie sinon on démarre à 0%

[harmoniciste]

la rampe d'accélération dépend de la puissance de la batterie de la puissance du moteur, démarrer direct à 50% doit être vérifié si c'est acceptable par la batterie sinon on démarre à 0%

La batterie LiPo envisagée acceptera sans problème un rapport cyclique de 100%, c’est dire les 120 Ampères maxi avec ce démarreur de scooter bloqué par l'inertie.
Mais c’est le démarreur, conçu initialement pour un petit accu au plomb (résistance interne élevée), et pour le lancement très court d’un moteur thermique (~ 1s), qui ne le supportera pas.
D’où le compromis choisi de maintenir, du début à la fin du lancement, le courant pour lequel le moteur donne sa puissance maxi de 300 W sous 10 Volts (~60A) en lieu et place du relais de démarreur habituel.
Cela prendra environ 45 s avec l’inertie et sa résistance aérodynamique du rotor, ce qui a conduit circuit de production du signal PWM

[racard]

La batterie LiPo envisagée acceptera sans problème un rapport cyclique de 100%, c’est dire les 120 Ampères maxi avec ce démarreur de scooter bloqué par l'inertie.
Mais c’est le démarreur, conçu initialement pour un petit accu au plomb (résistance interne élevée), et pour le lancement très court d’un moteur thermique (~ 1s), qui ne le supportera pas.
D’où le compromis choisi de maintenir, du début à la fin du lancement, le courant pour lequel le moteur donne sa puissance maxi de 300 W sous 10 Volts (~60A) en lieu et place du relais de démarreur habituel.
Cela prendra environ 45 s avec l’inertie et sa résistance aérodynamique du rotor, ce qui a conduit circuit de production du signal PWM

ok donc si la batterie peut tenir alors il faut vérifier la puissance du moteur au démarrage acceptable dans une ambiance de x°c.
cela déterminera la rampe d'accélération sous peine de fumer le moteur.
c'est à dire cela revient à savoir la montée en température des bobinages du moteur, pour ensuite décider ou pas de rajouter une ventilation forcée ou pas...
les équations mécaniques seront utiles.

[harmoniciste]

cela revient à savoir la montée en température des bobinages du moteur, pour ensuite décider ou pas de rajouter une ventilation forcée ou pas...

Exactement. Et pour connaitre la température du bobinage, je vais devoir la mesurer la résistance après des lancements de durées progressives.

Concernant l'arrêt automatique en fin de lancement, je pense utiliser une pompe à diode alimentée par le signal PWM. Ainsi, quand ces impulsions disparaitront (rapport cyclique à 100%), le signal d'activation (EN) ne sera plus délivré et le driver bloquera proprement les deux MOSFETs.

[racard]

Exactement. Et pour connaitre la température du bobinage, je vais devoir la mesurer la résistance après des lancements de durées progressives.

Concernant l'arrêt automatique en fin de lancement, je pense utiliser une pompe à diode alimentée par le signal PWM. Ainsi, quand ces impulsions disparaitront (rapport cyclique à 100%), le signal d'activation (EN) ne sera plus délivré et le driver bloquera proprement les deux MOSFETs.

rapport cyclique à 99% pas à 100% ce driver ne permet pas 100%, il n'y a pas de capteur de vitesse pour le rotor ?

[harmoniciste]

rapport cyclique à 99% pas à 100% ce driver ne permet pas 100%, il n'y a pas de capteur de vitesse pour le rotor ?

Je parle de 100% pour le signal envoyé au driver, et du blocage "propre" des MOSFETs par ce driver qui ne permet pas la conduction permanente de celui du haut.

[racard]

Je parle de 100% pour le signal envoyé au driver, et du blocage "propre" des MOSFETs par ce driver qui ne permet pas la conduction permanente de celui du haut.

le montage à aop que j'ai vu plus bas fait que la durée où le rapport cyclique est maximal est epsilon, ca ne va pas.
rampe d'accélération ok ensuite on doit rester une durée suffisante avec le moteur à fond à 99%, sinon on n'utilise pas pleinement le moteur.
c'est juste mon avis.
pas de capteur en retour il sera difficile de gérer la rotation et cette histoire de 130trs/mn

[Antoane]

Bonjour,

L'information a peut-être déjà été donnée, ou est évidente pour quelqu'un de l'art : est-il indispensable d'avoir une broche du moteur à la masse ?
Sinon, on peut le connecter entre le Vcc et la sortie du demi-pont.

On trouve aussi des driver de demi-pont avec pompe de charge intégrée (ca peut aussi se faire en discret).
par exemple : https://www.analog.com/media/en/tech...ets/1158fb.pdf, qui a aussi tout un tat de fonctionnalitées - je n'ai pas regardé en détail.

[harmoniciste]

Rampe d'accélération ok, ensuite on doit rester une durée suffisante avec le moteur à fond à 99%, sinon on n'utilise pas pleinement le moteur.
c'est juste mon avis.
pas de capteur en retour il sera difficile de gérer la rotation et cette histoire de 130trs/mn

La gestion uniquement "chronométrique" du rapport cyclique dans ce montage conserverait par chance le courant moteur parfaitement constant, s'il se limitait au PRE-lancement, c'est à dire avant la course du décollage. Mais s'agissant de continuer à lancer pendant cette course avec l'aide croissante de l'autorotation, et jusqu'au désaccouplement naturel par le Bendix, tu as raison de dire que l'énergie du moteur ne serait pas pleinement utilisée.

On trouve aussi des driver de demi-pont avec pompe de charge intégrée (ca peut aussi se faire en discret).

C'est aussi l'idée qui m'est venue cette nuit: alimenter l'entrée Bootstrap du driver par une pompe à diodes grâce aux dents de scie permanentes de l'entrée de l'aop. L'entrée PWM pourrait alors rester à 1 et maintenir la conduction du MOSFET du haut aussi longtemps que nécessaire.
Je vais réfléchir à çà.
Vous me faites tous beaucoup progresser.

[racard]

La gestion uniquement "chronométrique" du rapport cyclique dans ce montage conserverait par chance le courant moteur parfaitement constant, s'il se limitait au PRE-lancement, c'est à dire avant la course du décollage. Mais s'agissant de continuer à lancer pendant cette course avec l'aide croissante de l'autorotation, et jusqu'au désaccouplement naturel par le Bendix, tu as raison de dire que l'énergie du moteur ne serait pas pleinement utilisée.


C'est aussi l'idée qui m'est venue cette nuit: alimenter l'entrée Bootstrap du driver par une pompe à diodes grâce aux dents de scie permanentes de l'entrée de l'aop. L'entrée PWM pourrait alors rester à 1 et maintenir la conduction du MOSFET du haut aussi longtemps que nécessaire.
Je vais réfléchir à çà.
Vous me faites tous beaucoup progresser.

bonjour
je ne sais pas ce que c'est un bendix, c'est un décrochage mécanique ?
les 130trs/mn c'est important ?
si le timing est basé sur une durée ce sera difficilement reproductible car la batterie aura une vieillesse naturelle et surtout son énergie (résistance interne) dépend beaucoup de la Température.
c'est pour ca que je pose la question d'asservir à un capteur de rotation quelconque ILS effet hall etc...

[harmoniciste]

bonjour
je ne sais pas ce que c'est un bendix, c'est un décrochage mécanique ?

Un démarreur de moteur thermique possède généralement un système très simple de rampe hélicoïdale en bout d'arbre, qui provoque par son inertie l'engagement du pignon dans la couronne à la mise sous tension, et le désengage automatiquement quand c'est la couronne qui veut entrainer le pignon

les 130trs/mn c'est important ?

C'est le régime maximum du rotor auquel le démarreur de scooter est capable de l'entrainer, autogire à l'arrêt. Cela réclame 300 W de puissance mécaniques

si le timing est basé sur une durée ce sera difficilement reproductible car la batterie aura une vieillesse naturelle et surtout son énergie (résistance interne) dépend beaucoup de la Température.

C'est la résistance interne de l'induit qui prime (environ 80 mOhms) devant celle de l'accu LiPo (3 à 10 mOhms selon vieillesse, état de charge, etc)

[racard]

Un démarreur de moteur thermique possède généralement un système très simple de rampe hélicoïdale en bout d'arbre, qui provoque par son inertie l'engagement du pignon dans la couronne à la mise sous tension, et le désengage automatiquement quand c'est la couronne qui veut entrainer le pignon


C'est le régime maximum du rotor auquel le démarreur de scooter est capable de l'entrainer, autogire à l'arrêt. Cela réclame 300 W de puissance mécaniques

C'est la résistance interne de l'induit qui prime (environ 80 mOhms) devant celle de l'accu LiPo (3 à 10 mOhms selon vieillesse, état de charge, etc)

la résistance du moteur n'a pas d'impact sur le générateur c'est le générateur qui fournira plus ou moins en fonction de la température

[harmoniciste]

la résistance du moteur n'a pas d'impact sur le générateur c'est le générateur qui fournira plus ou moins en fonction de la température

Quand on regarde le circuit fermé du courant, on trouve en série : la f.e.m E de la batterie, sa résistance interne Rb, la resistance externe Rc du cablage, la résistance interne Rm du moteur, et la f.c.e.m E' du moteur. Le courant I vaut donc
I = (E - E')/ (Rb+Rc+Rm)
On voit que variations de Rb ont moins de 10% d'impact sur le courant (donc sur le couple produit par le lanceur)

[racard]

Quand on regarde le circuit fermé du courant, on trouve en série : la f.e.m E de la batterie, sa résistance interne Rb, la resistance externe Rc du cablage, la résistance interne Rm du moteur, et la f.c.e.m E' du moteur. Le courant I vaut donc
I = (E - E')/ (Rb+Rc+Rm)
On voit que variations de Rb ont moins de 10% d'impact sur le courant (donc sur le couple produit par le lanceur)

i baisse et Ubatterie baisse aussi donc c'est l'ensemble qui génére moins de puissance, 100A donne 1V 150A etc cela n'est pas négligeable donc 100 à 150w en moins ce n'est pas pinups, c'est sur le principe que j'indique qu'entre l'été et l'hiver le timing sera différent cela ne peut pas être reproductible, il faut se baser sur une vitesse

[harmoniciste]

100 à 150w en moins ce n'est pas pinups, cela ne peut pas être reproductible, il faut se baser sur une vitesse

Votre raisonnement me semble trop hâtif. Quantifions plus précisément en partant grossièrement des valeurs suivantes :
Batterie de 11,1 V nominale : E = 12,6 V après recharge complète et équilibrée sur chargeur dédié .
Rb = 5 mΩ à 15 mΩ selon température (je n'ai aucune donnée du fabricant la dessus, mais supposons...)

Moteur
E’ = 0,045 V/ t/mn rapporté au rotor
Rm= 80 mΩ

Câblage et MOSFETs:
Rb = 5 mΩ

Le courant maxi au début du premier lancement après recharge complète vaudra donc:
Imax = (12.6v – 0v)/ (15mΩ +5mΩ + 80mΩ) = 126A ou
(12.6v – 0v)/(5mΩ +5mΩ + 80mΩ)= 140A selon la température
Ainsi le couple initial de lancement (proportionnel au courant) s'est accru de (140 -126) / 126 = 11% quand la résistance de la batterie a triplé

On peut refaire le même calcul quand le rotor aura atteint 130 t/mn par exemple:
Imax = (12.6v – 0.045v*130)/ (15mΩ +5mΩ + 80mΩ) = 68A ou
(12.6v – 0.045v*130)/ (5mΩ +5mΩ + 80mΩ) =75A selon la température

Le couple de lancement à 130 t/mn s'est accru de (75 - 68) / 68 = 10% quand la résistance de la batterie a triplé
Cela vous montre que la durée du lancement change très peu malgré les gros écarts de résistance de batterie.

[racard]

mon raisonnement delta T 10mohms je me base sur vos chiffres.
100A.10mohms=1V
comme c'est 100A ca fait bien 100w de moins disponible en puissance sur le générateur j'ai indiqué une connerie ?