Calcul de la dissipation thermique d'un pont de diode

[fred250]

Bonsoir,

Je suis en train de faire l'alim pour ma cnc mais je n'arrive pas a calculer la dissipation thermique de mon pont de diode pour savoir si j'ai besoins d'un radiateur.
J'ai bien trouver des formules mais la datasheet que j'ai en version papier n'a pas l'air de donner toutes les infos qu'il faudrait et impossible de la trouvé sur le net.

Si quelqu'un pouvais m'éclairer ça m'aiderait bien
Le pont de diode sera alimenter directement en 230V et passera je pense 10A maximum en continue, les servos (4 moteurs 260 dc 5A) ne seront certainement jamais a fond tous en même temps, compter 20A pour être large.
Je vous joint un scan de la datasheet en pièce jointe.

MerciVoir la pièce jointe SCAN datasheet skbe 60001.pdf

 

Bonsoir,

La résistance interne des diodes est nulle au delà de la tension de seuil, la puissance dissipée dans la diode est V seuil x courant efficace (calculer sur une période)

Avec 20 A de courant efficace avec une chute tension de 0,7 V dans ce cas la dissipation du pont de diode est de l'ordre de 14 W.

Si ça peut t' aider à avancer

Alproc

 

[jcma]

Bonsoir,

alproc, pont de diode = deux diode conductrices en meme temps -> Puissance a dissiper = 28W

La puissance a dissiper = (Temperature de jonction - Temperature ambiante) / (Somme des resistances thermiques)

La temperature de jonction doit etre inferieure a la temperature de jonction maxi du composant (150° dans ton cas).
Pour la temperature ambiante prendre le cas le plus deffavorable (Par exemple 50°).
La resistance thermique de ton composant sans radiateur externe est de 2.4°C/W (Jonction- boitier) + 0.15°C/W (Boitier-Radiateur du pont de diode) = 2.55°C/W.

28 = (Tj - 50)/2.55 -> Tj = 121.4°C < 150° : pas besoin de radiateur mais c'est chaud.

@+
Jean-Charles

 

[fred250]

Merci a vous deux
Donc je vais prévoir un petit radiateur quand même, ça ne mange pas de pain même si il y a peut de chance que je tire 20A de façon continue.

 

Bonjour,

+1 jcma, effectivement comme quoi il faut toujours se relire

A+

Alproc

 

[horsot]

Tien ça me rappelle quelque chose...

Tout d'abord, je pense que le but de ce pont est d'avoir une tension "continue" en sortie et donc est filtrée par un condensateur?

Si tel est le cas, le pont ne verra pas de courant continue circuler dans lui, mais juste des impulsions de courants correspondants aux extrémums de tension secteur. En effet les diodes dans le pont ne sont passantes que lorsque la tension aux bornes de la capa de sortie est inférieure à la tension redessée (- 2 fois la tension de seuil => négligeable).

Aller je vais lancer une petite simulation pour illustrer tout ceci

Xavier

 

[fred250]

Oui a la sortie du pont je met quatre gros condo 4700µf 450V et peut être quelques plus petit comme on me l'avait conseiller.

 

[horsot]

Oui a la sortie du pont je met quatre gros condo 4700µf 450V et peut être quelques plus petit comme on me l'avait conseiller.

Je t'ai fait une simulation de ton "circuit", le ripple est d'un peu moins de 10V pour 20A.

ATTENTION, 240V efficace du secteur => 340V continu une fois redressé filtré (le fameux racine(2) pour un sinus). Tes moteurs sont à 260V CC?

Contrairement à l'idée reçue, la tension de seuil des diodes dépend du courant par la relation Idiode = Is exp(Vdiode/(2*N*Ut)). Il faut ajouter à ça la résistance série de la diode (en général principalement dût au contact silicium/métal), 8m Ohm, qui n'est pas négligeable pour des pulses à plus de 200A.

Pour la simu, j'ai du "fabriquer" un modèle grossier de diode à partir des (pauvres) données de la datasheet. Pour la simu de puissance, que j'ai volontairement enlevé car le résultat me semblait hors de propos (moyenne à 90W pour la dissipation il faut plus de données du composant, une courbe Vdiode en fonction de Idiode serait parfait...).

Je suis pour l'approche modulaire et a ta place je mettrai un pont par moteur.

Xavier

Voici les simulations SPICE :

 

[fred250]

Merci, oui les moteur sont des 260V cc a aimant permanent mais ça ne pose pas de problèmes, la carte de commande me permet de régler la tensions et courant maxi envoyer a mes moteurs.

 

Rebonjour,

Il y a quelques chose qui m' échappe : comment on peut en ayant un besoin d' alimentation de 4 moteurs en 5A se retrouver avec des pointes de courant supérieur à 200 A

Expliquez moi svp

A+

Alproc

 

[horsot]

Rebonjour,

Il y a quelques chose qui m' échappe : comment on peut en ayant un besoin d' alimentation de 4 moteurs en 5A se retrouver avec des pointes de courant supérieur à 200 A

Expliquez moi svp

A+

Alproc

On va faire une analogie, le réseau EDF c'est comme l'océan : il fluctue.
Les capas sont un grand réservoir dans l'eau dont le haut correspond au niveau de la marée haute et le bas celle de la marrée basse. Ce réservoir est pourvu d'un énorme l'orifice de remplissage (grand de sa hauteur) avec un clapet anti-retour (les diodes) qui l'empêche de se vider dans l'océan. Les moteurs sont une pompe qui vient vider ce réservoir de son eau.

Lorsque le niveau de la marée est plus basse que celle du réservoir, le réservoir voit son niveau baisser à cause de la pompe... attendant que la marée monte au dessus de son niveau d'eau interne pour se reremplir. Cette quantité d'eau apporté par la marée haute est égale à ce qu'a extrait la pompe mais en un temps beaucoup plus court.

On sent bien que le clapet est passant très peu de temps et que le débit d'eau doit être énorme par rapport au débit de la pompe. Je vous laisse faire l'analogie inverse!

Il est intéressante de remarquer que pour une quantité d'eau extraite donnée, plus le réservoir est grand moins son niveau baissera. Donc moins de temps le clapet sera ouvert pour son re-remplissage, donc plus le débit "instantané" de remplissage sera grand.

C'est ok?

Xavier

 

[f6bqi]

Bonsoir,
Avez vous une idée du prix des condos 4700µF /450V ?
Michel

 

[Foxtrot]

Fred, j'espère que tu as pensé à un transfo d'isolation.

Chez Farnell, pour 4700µf /400V, c'est déjà 84€ hors TVA. Donc en 450V?????
Et en prenant 2 x 2 de 200v en série c'est encore plus cher...

 

Bonsoir,

C'est ok? Xavier

Euh non j' ai le mal de mer

Certes le raisonnement tient la route sur le plan énergétique mais ça ne répond pas à ma question d' autant plus que les besoins en sorties sont connus.

On parle d' une alimentation toute simple mainte fois décrite dans nombre d' ouvrage type Elektor pour n' en citer qu' un, et j' ai l' impression qu' on va se retrouver à la sortie avec une alimentation énorme

Foxtrot : pourquoi un transo d' isolation

Je suis peut être plus dans le coup

Alproc

 

[f6bqi]

Mettre le secteur au travers d'une diode sur le 0V qui peut être relié à la masse mécanique ça vas être chaud même très chaud. Donc transfo obligatoire et pour la puissance 260V * 5A = 1.3KW fois 4 moteurs soit ~6KW pour le transfo (belle bête)
On commence à faire dans le gros
Michel

 

[f6bqi]

Nota,
Abonné depuis toujours à ELEKTOR je ne me souvient pas de la description d'une telle alimentation (je parle pour la tension 260V DC)

Michel

 

Rebonsoir,

Je viens de percuter effectivement 260 volts DC
là j' étais pas dans le coup

cordialement,

Alproc

 

[horsot]

On parle d' une alimentation toute simple mainte fois décrite dans nombre d' ouvrage type Elektor pour n' en citer qu' un, et j' ai l' impression qu' on va se retrouver à la sortie avec une alimentation énorme

Elle est certes simple à mettre en œuvre mais n'est pas si évident à comprendre (surtout avec un redressement double alternance). Je me souviens d'une de mes prof expérimentée d'électronique en école d'ingénieur qui ne l'avait pas complètement maitrisé alors qu'elle faisait un TD sur le sujet. Il y a un aspect "flottant" difficile à saisir à première vue.

Pour simplifier le raisonnement on peut partir du redressement simple alternance filtré et extrapoler ensuite.

Je suis aussi pour le transformateur d'isolation. En fait c'est quasi-indispensable à mes yeux. Le fait de s'en passer induit des précautions d'isolation contraignantes de tout le circuit après le pont (optocoupler les entrés/sorties, amplificateurs d'isolation, alimentations secondaire,...). Ce qui souvent plus complexe que la mise en place d'un "simple" transfo.

Xavier

 

[fred250]

Justement j'espérais me passer d'un transfo, le but de la manoeuvre en faite était d'avoir une électronique de commande pour une très grosse cnc a un prix abordable et facilement reproductible pour tout le monde, donc pas forcement facile pour tous de trouver le bon transfo pas chère.

Pour cela j'ai acheté des bêtes moteur 260V cc neuf au USA a environ une grosse trentaine d'euro pièce couplé a la carte de commande de max mod ( pas encore estimer le prix) et alimenté directement par le secteur redressé filtré, environ 70€ a l'heure actuel (condo sur ebay en principe neuf pour env 55€ mais pas forcement sortie de l'usine hier... ), donc financièrement ça ce tiens pour l'instant.
A la limite j'avais justement acheter un gros transfo d'isolement 380V tri pour une misère en vue de le rebobiné a un moment ou je pensais m'orienter vers un autre solution, je me rappel plus la puissance mais il doit suffire.

Sinon quel sont concrètement les problèmes si on ne met pas de transfo?
Risque d'électrocution?
Les entrés de la carte de commande sont optocouplé, mais il est vrai que la masse de l'alim des moteurs est commune avec la masse de l'alim de la carte.

La carte est [urlhttps://www.usinages.com/carte-servos-a-dspic-t648.html]ici[/url]

 

[f6bqi]

Tout simple: DANGER DE MORT.
Sur les alternances négatives du secteur c'est mettre Monsieur EDF à la terre par le retour des masses électriques et masse mécaniques. De plus en regardant de plus près le datasheet du pont, le modèle choisis est asymétrique dans son concept. Les diodes d'une branche ont une meilleure résistance thermique que l'autre. 2.4 d'un côté et 3.9 de l'autre.
Michel

 

[JKL]

Justement j'espérais me passer d'un transfo, le but de la manoeuvre en faite était d'avoir une électronique de commande pour une très grosse cnc a un prix abordable et facilement reproductible pour tout le monde, donc pas forcement facile pour tous de trouver le bon transfo pas chère.

Il y a donc toujours des gens pour chercher à résoudre la "quadrature du cercle".

Quand on veut se passer de transfo d'isolement on se retrouve donc avec une phase et un neutre que l'on redresse. Une fois redressé on met généralement le moins de l'alim DC à la masse commune de tout ce qui est alimenté et à un seul endroit on réunit cette masse à la terre. Donc dans un cas on réunit le neutre du secteur à la terre ce qui est interdit car le neutre peut être à un potentiel de plusieurs volts voire diziane de volts par rapport à la terre. Si on se trompe à inverser neutre et phase à l'entrée secteur c'est la phase qu'on met à la terre.
Nous avons eu autrefois des postes TV qui n'avaient pas de transfo. Comme la fiche secteur n'avait pas de broche pour la terre, régulièrement on prenait une chataigne si on venait à toucher une partie métallique du poste. C'est pourquoi on a inventé la double isolation pour les appareils branchés directement sur le secteur.
Conclusion : économiser sur le prix d'un transfo est totalement ridicule, voire criminel, et si on n'a pas les moyens financiers pour réaliser correctement son projet on reporte sa réalisation lorsqu'on aura réuni les fonds nécessaires et cela d'autant plus s'il s'agit d'un loisir.

 

[biduleur34]

Dans un autre registre je vais aussi faire un montage à peu pres equivalent, dite moi ce que vous en pensez.
J'ai acheté sur ce forum un variateur pour moteur TRI 220 --->tri220.
Et j'ai l'intention d'alimenté celui ci en continu, le variateur est PREVU[/color] pour fonctioné en 230x rac2--->325VDC.Pour cela je compte tout simplement redressé le 230V du reseau + condo et alimenté le variateur par son entrée DC+ et DC-. et bien sur je ne compte pas utilisé de transfo d'isolement.Je precise que rien d'autre ne sera alimenté en continu a part le variateur.


Je n'invente rien j'ai testé sur un autre variateur d'une autre marque et ça fonctionne, les questions que je me pose sont uniquement de l'ordre de la securité electrique.
qu'en pensez vous ?

++

ps:." oui je sais le 325VDC ça cole et ça brule"

 

[Doctor_itchy]

oui mais

dans ses variateur la le courant est hacher et on prend la tension DC en sortie du redresseur , et on la rabaisse pour la logique !

pour le moteur DC , tu redresse tu filtre , tu ne met PAS la masse negative de ton circuit sur une masse chassis ! , tu met le 0V sur le - du moteur et le + tu le fait passer dans un passbanc de 3 ou 4 IRF540 ( bien que je ne sais plus sa tension max , mais soit tu prend des mosfet 600Volt 10ampere ! ) et la sortie de ça vers le moteur , a l'entree du mosfet enfin sur sa gachette tu lui injecte un signal carrer venant d'un NE555 , et en fonction de la frequençe tu gere la tension de sortie , pense a mettre un condo self en sortie du passbanc pour filtre le HF et eviter les sacades si tu le fait tourner lentement ( ou eventuellement un bruit parasite dans le moteur si celui çi est un moteur bas de gamme ! )

 

[jcma]

Bonsoir,

biduleur34, j'ai quelques schemas de variateur trouvé sur internet dans mes docs. Sur ces schemas, il n'y a pas de tranfo d'isolement (A part la partie commande), le secteur est redressé directement. C'est pour cette raison que sur les docs constructeur de variateur, il est bien precisé que pour des raisons de securité, la terre doit absolument etre branché sur l'appareil.

@+
Jean-Charles

 

[fred250]

JKL il y a quand même un juste milieu entre payer le prix fort sans réfléchir et vouloir le top gratuitement, je cherche juste a trouver le meilleur compromis, si il faut mettre des sous je les mets c'est pas le problème.

Quand a l'inversion phase neutre il n'y a aucune raison que cela change quelque chose puisque il y a un pont de diode qui remet tout dans l'ordre, non

A partir du moment ou la masse du circuit et totalement isolé de toutes partie métallique il n'y a pas de problèmes si?
On ne relie jamais le neutre a la carcasse d'un appareil, si on applique le même principe pour la masse il n'y a pas plus de danger qu'avec la machine a laver ou le tour, si?
C'est pas que je sois obstiné mais j'aime bien prendre une décisions en connaissance de cause et pas a cause de "il faut" "on dit", j'aime bien comprendre le fond du problème.

 

[tof123]

perso , je pense que considérer que la chute de tension est de 0.7V dans la diode est faux , pour un pont moulé il vaut mieux partir sur 1V

ce qui me choque le plus c'est la capa de 4700uF 450v , déjà , le prix est dissuasif , ensuite c'est extrèmement dangeureux , car l'énergie potentielle est largement suffisante pour tuer quelqu'un du seul coup , et le probleme , dans le cas des moteur est le courant de démarrage qui est très important et qui agit comme un court-circuit sur la capa.

je crois que cette capa va donc crever rapidement , le mieux dans ton cas est d'utiliser une self de lissage ( série ) , le résultat sera le meme sans les inconvénient de la capa electrochimique

pour la protection du chassis , tu relies le (-) du pont de diodes à la terre si tu utilises un transfo ( car celui-ci fait l'isolation galvanique primaire/secondaire ) et le secondaire ne doit jamais etre flottant par rapport à la terre si on peut accéder à l'une ou l'autre des sortie , si tu n'as pas de transfo d'isolement , pas de liaison à la terre mais chassis en double isolation , et là t'es protégé....

 

[tof123]

Quand on veut se passer de transfo d'isolement on se retrouve donc avec une phase et un neutre que l'on redresse. Une fois redressé on met généralement le moins de l'alim DC à la masse commune de tout ce qui est alimenté et à un seul endroit on réunit cette masse à la terre.

si tu fais ça , ton différentiel saute....

 

[Lil]

Hello,

perso , je pense que considérer que la chute de tension est de 0.7V dans la diode est faux , pour un pont moulé il vaut mieux partir sur 1V

La chute de tension d'une diode est fonction du courant la traversant et peut monter jusqu'à 2 V pour une seule diode.
La puissance dissipée dans une diode est en première approximation U x I soit par exemple 1,5 V x 15 A = 22,5 W pour une diode de 15A nominal (SKKD 15/12 se chez SEMIKRON)
La même SKKD 15/12 dissipera :
4 W à 5 A
12 W à 10A
22 W à 15 A

Ainsi, plus une diode aura un courant nominal élevé, moins elle s'échauffera en faible courant

Et pour le condo, je suis assez d'accord, dangereux sans système de charge, et dangereux sans système de décharge.

Amitiés

 

[biduleur34]

Bonsoir,

biduleur34, j'ai quelques schemas de variateur trouvé sur internet dans mes docs. Sur ces schemas, il n'y a pas de tranfo d'isolement (A part la partie commande), le secteur est redressé directement. C'est pour cette raison que sur les docs constructeur de variateur, il est bien precisé que pour des raisons de securité, la terre doit absolument etre branché sur l'appareil.

@+
Jean-Charles

Dans mon cas donc il n'y a pas de contreindication a alimenté mon variateur a travers un pond de diode + condo.

Pour la charge des condensateur j'ai fait un montage qui alimente pendant 1s les condo a travers un transformateur d'isolement 100Va, puis je bascule sur le reseau normal et j'autorise le variateur a fonctioner.
vous en pensez quoi ?

++
Léo

 

[f6bqi]

Au démarrage le condensateur se comporte comme un court circuit. Donc il est préférable de limiter l'intensité par une résistance série ou autre(CTN) et de la court-circuiter en fonctionnement normal.
Michel