Pont en H pour arduino avec MOSFETS

[Firm1]

Bonjour,

Je souhaiterais piloter avec un arduino un moteur 12v type moteur d'essuie-glaces ou petit démarreur moto, soit un petit 20A en charge, et ce dans les deux sens. Les modules du commerce comme L298n ou TB6612FNG ne permettent pas de telles puissances.

J'ai donc opté pour réaliser un pont à base de MOSFETS avec des portes compatibles 5V, type IRLZ44N

Mais voilà, je ne connais guère plus que la loi d'ohm, pour faire simple. Après avoir consulté plusieurs pages explicatives, francophones et anglophones, je suis un peu perdu. Certaines indiquent de mettre 4 MOSFETS à canal N, d'autres 2 "canal N" entre le 12V et le moteur, et deux "canal P" entre le moteur et le 0V.
Un petit éclairage serait bienvenu
S'il faut deux "canal P", des SUP53P06 conviendraient-ils?

Pour ajouter un peu de piment, du PWM sur le tout, un MOSFET entre les deux "du bas" et le 0V, si oui "canal N" ou "canal P", ou bien piloter les portes directement en PWM?

Enfin, des diodes de rattrapage sont-elles obligatoires ou celles des MOSFET font déjà le boulot?

Des explications théoriques assez simples pour pouvoir progresser sont les bienvenues!

Merci d'avance pour vos réponses et lumières!
-----

[racard]

Bonjour,

Je souhaiterais piloter avec un arduino un moteur 12v type moteur d'essuie-glaces ou petit démarreur moto, soit un petit 20A en charge, et ce dans les deux sens. Les modules du commerce comme L298n ou TB6612FNG ne permettent pas de telles puissances.

J'ai donc opté pour réaliser un pont à base de MOSFETS avec des portes compatibles 5V, type IRLZ44N

Mais voilà, je ne connais guère plus que la loi d'ohm, pour faire simple. Après avoir consulté plusieurs pages explicatives, francophones et anglophones, je suis un peu perdu. Certaines indiquent de mettre 4 MOSFETS à canal N, d'autres 2 "canal N" entre le 12V et le moteur, et deux "canal P" entre le moteur et le 0V.
Un petit éclairage serait bienvenu
S'il faut deux "canal P", des SUP53P06 conviendraient-ils?

Pour ajouter un peu de piment, du PWM sur le tout, un MOSFET entre les deux "du bas" et le 0V, si oui "canal N" ou "canal P", ou bien piloter les portes directement en PWM?

Enfin, des diodes de rattrapage sont-elles obligatoires ou celles des MOSFET font déjà le boulot?

Des explications théoriques assez simples pour pouvoir progresser sont les bienvenues!

Merci d'avance pour vos réponses et lumières!

bonjour autant acheter directement le pont en H tout prêt avec les drivers sinon le développer soi même c'est beau mais ca demande beaucoup de temps et la compréhension de l'électronique c'est assez compliqué un pont en H.
il faut d'abord définir l'alimentation en tension et puissance (batterie) ?
et le moteur essuie glace et démarreur ce n'est pas le même monde !
100 ou 200A fichtre !

[antek]

Pour 20 A, d'un nmos à un pmos les pertes joules passent de 4W à 8W (environ vite fait), donc à toi de voire.
Je recommandes fortement l'utilisation d'un pilote de pont H permettant de
- supprimer le risque de commandes simultannées (de chaque branche du pont)
- de minimiser les pertes de commutation
Juste un défaut pour les nmos : le bootstrap pour les high-side ne permet pas une commande pwm strictement à 100 %

[Antoane]

Bonjour,

Ma recommandation serait d'utiliser un relais monté en pont en H pour la gestion du sens de rotation + un unique NMOSFET fonctionnant en PWM dans le pied du pont pour faire varier la vitesse.
Sa simplifie grandement le design (un unique MOSFET, dont la source est connectée au GND), et diminue les pertes, au prix d'un peu d'encombrement.

Prévoir un driver de MOSFET et ne pas se focaliser sur la commande en 0/5V. Chercher une résistance minimale (on trouve du <1mOhm - https://www.infineon.com/products/po...hannel/12v-40v). On a pas besoin de découper à très haute fréquence... quelques kHz, éventuellement 20, suffiront largement
Prévoir une mesure du courant moteur et une protection contre les sur-intensités en hardware (blocage du PWM).

Prévoir 4 diodes de roue-libre sur les contacts du relais.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonjour
excellente suggestion un pont en H ne se justifie vraiment que pour piloter des moteurs brushless , pour des moteurs à balais un relais 2RT +NMOS feront le job.
ce fut assez classique en RC automobile.
JR

[racard]

ok pour la proposition de relais mais si c'est un démarreur avec 100 ou 200A les relais qui vont tenir ce courant seront très couteux il me semble...

[Antoane]

C'est l'avantage du relais + PWM, qui permet 1/ de limiter activement le courant (esp. le pic de démarrage), et 2/ de commuter le relais au zéro de courant.

[Positron1]

Salut,
Avec un peu de matière grise, tu pourrais adapter et utiliser des modules utilisés en radio commande genre BDESC-S10E-RTR mais en intensité souhaitée
Tu auras la possibilité de commander en PWM

[racard]

le relais en DC peut conduire beaucoup moins de courant qu'en AC c'est le nettoyage des contacts.
un démarreur nécessite un relais spécifique qu'importe si on démarre à faible courant il se pose un pb au niveau des contacts par le transfert de métal.
je resterai avec un hacheur en pont maintenant c'est au demandeur ce qu'il veut faire

[Antoane]

Bonjour,

n'étant pas expert, je suis curieux de connaitre la différence entre les charactéristiques que doit pr´senter un relais pour démareur dont le courant d'alimentation est limité à 40A, et un relais pour moteur d'essuis-glace dont le courant d'alimentation est limité à 40A.

[Pascal071]

bonjour

dans une auto, le relais de démarreur ne commute pas le rotor, mais commande le lanceur.
le contact dans le lanceur est branché directement sur le + batterie par un gros câble.

[racard]

Bonjour,

n'étant pas expert, je suis curieux de connaitre la différence entre les charactéristiques que doit pr´senter un relais pour démareur dont le courant d'alimentation est limité à 40A, et un relais pour moteur d'essuis-glace dont le courant d'alimentation est limité à 40A.

bonjour en consultant le datasheet d'un relais bi tensions on peut observer que le courant commutable en DC est beaucoup plus faible que celui en AC.
un relais ac n'a pas la même conception que celui qui est prévu uniquement en DC au niveau des contacts.
on peut prendre un relais à usage unique DC pour cela il faut les contacts NF et NO...
la solution d'un hacheur me semble la plus simple et moins couteuse à condition de la prendre déja assemblé je n'y crois pas 1 minute que le demandeur puisse mener à bien un hacheur en pont de la conception jusqu'à la réalisation sans rencontrer des difficultés importantes, si on regarde rataxes qui a des compétences en électronique il y est dessus depuis un certain temps.

[Antoane]

Je ne vois pas ce que viennent faire relais AC vs DC dans l'affaire

en consultant le datasheet d'un relais bi tensions on peut observer que le courant commutable en DC est beaucoup plus faible que celui en AC.

C'est effectivement un problème connu des contacteurs et autres protections DC - il n'y a pas de passage par zéro du courant qui aiderait à éteindre l'arc.
Sans parler de l'assymétrie des contacts et des dispositifs d'aide à l'éxtinction de l'arc qu'on peut trouver dans les contacteurs concus pour le DC.

[mag1]

Je ne vois pas ce que viennent faire relais AC vs DC dans l'affaire


C'est effectivement un problème connu des contacteurs et autres protections DC - il n'y a pas de passage par zéro du courant qui aiderait à éteindre l'arc.
Sans parler de l'assymétrie des contacts et des dispositifs d'aide à l'éxtinction de l'arc qu'on peut trouver dans les contacteurs concus pour le DC.

Bonjour,
Oui, mais si on commute le courant en PWM après que les contacts soient en position, NO ou NF, le problème d'arc n'existe plus. Il faut un µC, comme un arduino sous employé, ou ..un picaxe
Tiens, je vais faire un petit schéma, avec deux relais ON OFF, même si il en existe déjà sur ce forum.
MM

[Firm1]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

Et comme à chaque fois, je suis encore plus confus et ai encore plus de questions maintenant!

L'idée est d'actionner une porte coulissante un peu lourde 2 à 4 fois par jour, donc pas de souci de temps de commutation entre l'aller et le retour

@Antoane: Effectivement les relais c'est une super option à laquelle je n'avais pas pensé! D'autant plus que j'ai une pleine boîte à chaussures (montantes) de relais d'bagnole! Avec des bistables 1 seule pin de l'arduino pour commander les deux sens! Formidable! Et cela suscite une nouvelle question pour laquelle je vais ouvrir un sujet...
J'ai bien cliqué sur votre lien mais il renvoie à une page généraliste, et le plus petit Rds(on) que j'aie trouvé est 7mA, avec un montage en surface. J'avais oublié de préciser qu'il me faut des composants "traversants", type TO220 par ex. Pas si évident de comprendre et apprendre l'électronique par la pratique!
Quel serait l'inconvénient d'utiliser un NMOS qui aurait 16milli-ohms de RDS(On) par exemple? Je vais gratter les internets dans le sens de votre proposition.
Merci aussi pour le terme de diode de roue libre! Je cherchais à éviter l'anglicisme "catchback"

@Positron1: J'ai regardé très succinctement le composant que vous évoquez, je vais gratter dans cette direction aussi.

@Racard: Des nombreuses choses que m'a enseigné ma chère mère, il y a celle de toujours bien écouter avant de parler.... Transposé à nos écrans cela donne bien lire avant d'écrire... Peut-être me suis-je mal exprimé, mais il n'a jamais été question ici de démarrer un Perkins 4.236!!! Résultat, Pascal071 qui dans toute sa bonne volonté apporte une réponse complètement hors-sujet! Et voilà comment on arrive à un fil de discussion qui dévie et perdrait l'internaute et quête de réponse à une question précise...

[racard]

@Racard: Des nombreuses choses que m'a enseigné ma chère mère, il y a celle de toujours bien écouter avant de parler.... Transposé à nos écrans cela donne bien lire avant d'écrire... Peut-être me suis-je mal exprimé, mais il n'a jamais été question ici de démarrer un Perkins 4.236!!! Résultat, Pascal071 qui dans toute sa bonne volonté apporte une réponse complètement hors-sujet! Et voilà comment on arrive à un fil de discussion qui dévie et perdrait l'internaute et quête de réponse à une question précise...

ce n'est pas moi qui écrit cela :

Bonjour,

Je souhaiterais piloter avec un arduino un moteur 12v type moteur d'essuie-glaces ou petit démarreur moto,

[antek]

Quel serait l'inconvénient d'utiliser un NMOS qui aurait 16milli-ohms de RDS(On) par exemple ?

40 A et 16.10^-3 ohm => pertes joules = ericarré = 0,640 ohm

[mag1]

Suffit pas de le dire....
L'avantage avec deux relais est que au repos, il n'y a pas de courant dans les relais, pas d'échauffement.



Si c'est pour une porte, il faut peut être des FdC....un 14M2 ou un arduino...
MM

[Antoane]

Bonjour,

Quel serait l'inconvénient d'utiliser un NMOS qui aurait 16milli-ohms de RDS(On) par exemple? Je vais gratter les internets dans le sens de votre proposition.

Plus la résistance est grande, plus la chute de tension et donc les pertes et donc l'échauffement à l'état passant sont grands.
Si on se limite à 20A, 5mOhm donne une chute de 100mV, soit environ 2W (disons 3W pour prendre en compte la dépendance de la résistance avec la température) à dissiper, ce qui se fait bien avec un TO220 et un petit dissipateur.
Avec les 22mOhm du IRLZ44n, on aurait ~10W à dissiper...

En revanche, plus la résistance est faible plus les capacités parasites sont grandes, ce qui limite les vitesses de commutation.

On chercherait donc un bon compromis... quelques mOhm semble une bonne idée dans ton cas.

J'ai bien cliqué sur votre lien mais il renvoie à une page généraliste, et le plus petit Rds(on) que j'aie trouvé est 7mA, avec un montage en surface.

En choisissant les composants basse-tension, on tombe sur: https://www.infineon.com/products/po...v-40v#products et on y trouve des produits en sub-mOhm.
Ceci dit, le mieux est de regarder sur le site de ton distributeur.

J'avais oublié de préciser qu'il me faut des composants "traversants", type TO220 par ex. Pas si évident de comprendre et apprendre l'électronique par la pratique!

D'accord sur le principe, mais en pratique, souder un D2-PAK est faisable à la main : ce n'est autre qu'un TO-220 dont on a raccourci les broches. Le TO 263 est de la même famille.

Oui, mais si on commute le courant en PWM après que les contacts soient en position, NO ou NF, le problème d'arc n'existe plus.

Rares sont cependant les fabricants spécifiant le courant max avec commutation sans charge... j'ai déjà cherché
Mais au pire le relais reste collé et on le change... l'application n'est pas critique



edit:

L'avantage avec deux relais est que au repos, il n'y a pas de courant dans les relais, pas d'échauffement.

Je ne comprends pas : avec un unique relais 2RT on a le même effet

@Mag1: il faut des diodes sur les contacts du relais, sans quoi le MOSFET va sur-chauffer - voire périr directement.
et j'ajouterais une mesure du courant (protection anti-écrasement, limitation du couple, detection redondante de fin de course, limitation du courant de démarrage)

[jiherve]

Bonsoir
l'avantage des deux relais c'est surtout de pouvoir freiner!
JR

[Pascal071]

bonsoir

Résultat, Pascal071 qui dans toute sa bonne volonté apporte une réponse complètement hors-sujet! Et voilà comment on arrive à un fil de discussion qui dévie et perdrait l'internaute et quête de réponse à une question précise...

effectivement, mal lu auto au lieu de moto...
c'était pour commenter la réponse de @Racard

ok pour la proposition de relais mais si c'est un démarreur avec 100 ou 200A les relais qui vont tenir ce courant seront très couteux il me semble...

pour revenir au but de la discussion avec 40A en jeu, je suis bien d'accord qu'il est plus facile de commander le sens avec un relais et la puissance avec un Nmos 80A.
comme bien expliqué par @Antoane, il faut dimensionner judicieusement le Mos.

d'accord aussi sur l'avis général qu'il est plus simple d’approvisionner un pont en H 50A du commerce plutôt que le faire soi-même, source de nombreuses surprises.
en tenant compte du courant de démarrage, prendre de la marge:
https://www.amazon.fr/pilote-r%C3%A9.../dp/B0H5CJ879H

[racard]

L'idée est d'actionner une porte coulissante un peu lourde 2 à 4 fois par jour, donc pas de souci de temps de commutation entre l'aller et le retour

donnez des infos mécanique sur cette porte son poids et si elle est sur roulement (ce que je crois à 99.99%), alors avec 5A le hacheur en pont ira très bien une belle rampe de démarrage et ensuite ce sera juste la puissance pour vaincre la résistance au roulement.
si le rail de la porte est de niveau prendre un hacheur tout prêt à 10€ pas besoin de construire une carte pour ca.

[Firm1]

Bonsoir,

Merci à tous pour vos réponses.

Je vais tenter de suivre le schéma proposé par Mag1, plus ou moins.

@Antoane: J'ai bien compris vos explications quant au rds(on). Je vais tout de même tenter l'IRLZ44 tout simplement parce que je les ai déjà. la perte à 20A serait de 11.2w, j'ai aussi des radiateurs suffisamment grands. La porte tarderait MAX 2mn à faire son trajet.

La porte sera de type "guillotine", donc pas de roulement.

Je pensais éviter d'installer un shunt, il y a une minuterie sur le mouvement, si le fin de course n'est pas actionné au bout de x temps>> ouverture, et cou d'oie débloqué... Un fusible sur le 12v suffisamment bas pour protéger le circuit en cas d'un défaut fin de course. Je dois juste assembler la partie mécanique et faire les mesures pour avoir l'ordre de grandeur. Si plus de 20A > démultiplication, le temps d'action est "modulable"


Quant aux diodes de roue libre, des 1n4xxx font-elles l'affaire ou faut-il des Schottky comme j'ai pu le lire sur un tuto ailleurs?
Je pense donc faire ceci, qu'en pensez-vous?

[antek]

Tu as du 12 V, commande le nmos avec cette tension (pour diminuer les pertes joules).
Si tu utilises le pwm, il vaudrait mieux ajouter un pilote pour le mos (pour diminuer les pertes de commutation).
La R3 peut être 10 fois plus grande. Et il serait plus élégant de ne pas la cabler en diviseur de tension avec R4.

[Pascal071]

bonjour à tous

sur le schéma en #23, je ne vois pas d'inversion de sens ?
le moteur reçoit toujours un +12V sur le + quelle que soit la commande.
en câblant autrement K2 et K4, l'inversion est possible mais le risque de court circuit +12V - 0V est grand.
il vaut mieux utiliser des relais inverseurs, comme sur le schéma de Mag1.

[racard]

bonjour à tous

sur le schéma en #23, je ne vois pas d'inversion de sens ?
le moteur reçoit toujours un +12V sur le + quelle que soit la commande.
en câblant autrement K2 et K4, l'inversion est possible mais le risque de court circuit +12V - 0V est grand.
il vaut mieux utiliser des relais inverseurs, comme sur le schéma de Mag1.

bonjour
bien vu il peut garder ses relais et effacer au centre et câbler le moteur à l'horizontal ca facilite le schéma.
il y a un contre poids à cette porte ?

[jiherve]

bonjour,
il faut obligatoirement des relais inverseurs (SPDT) avec des relais simples (SPST)il y a un risque de conduction simultanée => fumée!
JR

[mag1]

Bonjour,
On ne connait ni le poids ni les dimensions de cette porte.
Mais , c’est une porte guillotine, il faut un contrepoids ou une assistance à ressorts.

La porte tarderait MAX 2mn à faire son trajet.

2 mn, c'est trèèès long... il y a (ou il faut) une démultiplication du mouvement.
Vu tout cela, y a t il besoin d'un moteur très puissant ? Quelle est sa puissance ?
MM

[mag1]

Et pour cette application, un moteur de volet roulant me parait mieux adapté qu'un moteur d'essuie glace ou démarreur de moto:
https://www.manomano.fr/p/moteur-pou...51214176040079

MM

[Firm1]

Bonsoir,

Oups j'm'ai trompé en dessinant, pourtant dans ma tête l'idée était bien celle-ci:



@Mag1: Un moteur d'essuie-glace ou démarreur moto parce que je les ai déjà, tout simplement! Et puis la récup c'est toujours un peu meilleur pour l'environnement je crois...
2Mn ça laisse le temps aux oies canards et autres volailles de ne pas être "guillotinées" 😁
Les données de la porte n'existent pas... encore. Mais vu que je suis capable de choper une tôle de 15 kg (Maître goupil est véner parfois par ici), ou une planche de 3kg, je compte large.
Pas de contre-poids mais un "verrou" en position ouverte.

@jhervé: il se passera des heures entre chaque mouvement, donc peu de chance (voire même pas du tout) de conduction simultanée.

Le PWM c'est seulement pour éviter le pic d'intensité au démarrage, donc les deux premières secondes, après c'est en full, un driver de mosfet est-il vraiment nécessaire dans ce cas?