Choix de transistors pour pont en H

[mdog]

Bonsoir à tous!

Je réfléchit actuellement à la création d'un nouveau driver pour moteurs pas à pas en bipolaire.
Le cahier des charges, serait grossièrement le suivant :
- Tension d'alim max : 70v
- Courant par phase max : 10A
- Microstepping : jusqu'à 1/32e de pas

C'est pour l'instant très grossier et ça ce sera au mieux en fonction de mes recherches futures.

Le principal problème est évidement la partie puissance, et là j'ai plusieurs choix.

1 - Pont en H de base avec mosfets P et N, l'inconvénient étant que les mosfet P chauffent plus, d'après vous pour ce genre d'intensité il sera possible de trouver des mosfets P abordables et qui chauffent raisonnablement? Si oui qui aurait des références à me proposer? Mon principal problème est que je n'ai jamais réalisé en pratique ce genre de montage, donc j'ai vraiment du mal à juger de la chauffe éventuelle des mosfets P.

2 - Pont en H entièrement à base de mosfets N. Inconvénient : nécessité d'inclure un système de pompe de charge (ou driver de pont) pour la commande des mosfet du haut du pont, ce qui engendre un coût supplémentaire et une complexité du circuit plus importante, du coup la fiabilité peut également s'en ressentir.

D'après-vous quel est la meilleure solution? Sachant que les principaux critères sont la fiabilité et le coût.

Merci d'avance.
@+
Mdog

 

[MaX-MoD]

1 - Pont en H de base avec mosfets P et N, l'inconvénient étant que les mosfet P chauffent plus, d'après vous pour ce genre d'intensité il sera possible de trouver des mosfets P abordables et qui chauffent raisonnablement? Si oui qui aurait des références à me proposer? Mon principal problème est que je n'ai jamais réalisé en pratique ce genre de montage, donc j'ai vraiment du mal à juger de la chauffe éventuelle des mosfets P.

Tu en trouveras, des bons même, mais pas le même prix.
Et bien souvant la diode interne n'est pas assez costaude ou rapide, il faut en rajouter en plus.

2 - Pont en H entièrement à base de mosfets N. Inconvénient : nécessité d'inclure un système de pompe de charge (ou driver de pont) pour la commande des mosfet du haut du pont, ce qui engendre un coût supplémentaire et une complexité du circuit plus importante, du coup la fiabilité peut également s'en ressentir.

sur le pont en H que l'ai fait pour développer, le seul problème que j'ai eu était qu'un connexion vers une des grille était mauvaise, résultat 1 MOS flingué, c'est tout. Pas de soucis de cross-conduction, de vitesse de transitions etc.
les NCP5106B rendent le montage TRES fiable.
Récemment j'ai utilisé le FAN7388, très bon aussi.

D'après-vous quel est la meilleure solution? Sachant que les principaux critères sont la fiabilité et le coût.

Pour moi ces deux critères sont complètement opposés!
P+N est à peine moins cher, et encore! Il faut aussi un transistor pour faire la conversion vers la tension haute, une zener pour éviter d'exploser la grille du P, et gérer le dead time avec des résistances. C'est long assez complexe, il faut vraiment bien connaitre la technologie JFET pour faire un truc correct. C'est aussi très souvent moins efficace qu'avec un driver spécialisé, et il y a beaucoup plus de chances que les MOS partent en fumée si on se trompe de compo ou si on câble mal!
Pour moi le meilleur compromis coût/fiabilité c'est les drivers style NCP5106 et MOSFET N

 

[MJL]

As-tu pensé aux IGBT ?
Tu en trouve au même prix que des MOS et ils sont beaucoup costaud (Les MOS peuvent claqué rien qu'en les regardant ).

Tu parles quand même d'un convertisseur 7KW, je miserais plus sur la fiab que sur le cout car ce sera pas donné de toute manière

Perso, je suis aussi en train d'en faire un (trois plus exactement) : 10A sur 60V. J'ai pris le parti de le faire en bipolaire = ultra costaud mais ultra chauffant (cf : https://www.usinages.com/threads/power-h-bridge-water-cooled.6301/).

 

[MaX-MoD]

IGBT?

en dessous des ~300V c'est moins efficace que les MOS. plus de pertes, plus lents, aussi plus chers généralement.
Ils sont plus tolérants car ça reste des transistors bipolaires : au dessus du courant max ils fonctionnent en linéaire, donc le courant ne peut pas atteindre des pics de plusieurs centaines d'ampères comme avec les MOS (qui eux peuvent littéralement exploser !)
Du coup, si on ne met pas de temps mort entre allumage et extinction ça pardone. pas les MOS.
sinon ils sont aussi sensibles de la grille à l'électricité statique...

Au fait, 10A * 70V ça fait 700W pour moi

J'aime bien tes waterblocks

 

[mdog]

Bonsoir et merci beaucoup à tous les deux vous m'aidez bien!
Effectivement c'est 700w, quand même pas 7KW .
Pour les IGBT non, je préfère rester sur du mos.

Merci pour les références de driver de pont, ça m'aide bien et ces composants ont l'air pas mal (abordables qui plus est). Je pense que je vais rester sur le choix d'utiliser un driver, c'est surement plus raisonnable. Je vais essayer d'étudier d'autres possibilités mais à priori le FAN7388 me plait bien, et je l'ai trouvé pour moins de 2$. Au départ il est conçut pour piloter 3 demi-pont, mais ça c'est pas bien gênant, j'aurais juste à en utiliser deux sur les 3, à priori aucun problème pour le faire...

Pour la partie régulation de courant ensuite à priori pas de problème, je pars sur une résistance de shunt de précision en 5W 100mOhm, plus un DAC et un AOP. Reste le choix des composants, je vais là aussi étudier les différentes possibilités.

Merci encore

@+
Mdog

 

[MJL]

oups boullette, vous aurez rectifier c'est bien 700W et non 7KW.

Fais nous suivre ton projet (schéma, simu et screenshot de scope surtout a plein puissance) car il en intéressera plus d'un (dont moi ).



Je persiste a penser que quitte à se faire chier avec des drivers de gate, autant utiliser des IGBT qui sont tout indiqué pour ce type d'application. Avec des MOS et 10A sur une grosse bobine, j'ai peur que les overshoot sur ton 70V soient killer

 

[MaX-MoD]

toujours pas envie de venir nous rejoindre sur PAPSI?

Pour cette question d'overshoot, met un condo céramique ou polypropylène de faible capacité, un condo poly de 1µF fait mieux que 4700µF en chimique pour atténuer ce pic. Pour te donner une idée, à 12V au pont, sous 15A, j'observais des pics de tension de plus de 8V à l'extinction des MOS (chimique 4700µF)
Passage d'un condo chimique à poly de 1µF : pic de ~5V!
Plus que la capacité c'est le courant max et l'ESR qui sont importants.
Mais ça ne te dispense pas d'un condo chimique de capacité largement supérieure (100µF+) pour lisser le courant dans les câbles d'alimentation de courant!


fais des recherches sur "snubber cap", tu en apprendras plus

 

[mdog]

Merci à vous deux pour vos réponses .
Malheureusement j'apprends encore tous les jours en électronique, et je me qualifierai de débutant, donc je ne pense pas que j'aiderai beaucoup sur Papsi, et puis j'ai pas énormément de temps, ma CN stagne depuis un bon moment maintenant alors qu'elle est pourtant presque achevée... Toutes les connaissances que j'ai, je les tient d'internet. Mais l'an prochain je rentre en école d'ingé spé Électronique/Informatique, donc là ça deviendra plus sérieux .

(Attention ce qui suis est totalement hors sujet)
Au passage Max-Mod, il me semble avoir lu (mais alors je sais plus du tout où), que tu étais à Polytech'Savoie c'est bien ça? Si oui tu est dans quelle spécialité? Moi je suis en Peip2 à Paris cette année et je m'oriente en spé ELI.

Merci beaucoup pour votre aide, je poursuit mes recherches (bientôt en vacances donc j'aurais surement un peu de temps à consacrer au projet même si j'ai aussi plein de travaux à faire...)

@+
Mdog

 

[mdog]

Bonsoir à tous!
J'ai regardé de plus près les drivers de mosfet existants, et je crois que le FAN7388 est parfait, qui plus est très bon marché.
Je pense qu'il y a moyen de faire une carte de puissance vraiment correcte et à bon prix.
La carte devrait comporter en gros : µControleur (comme sur mon projet µStep puisque ça fonctionne très bien), 8 mosfets N, deux drivers FAN7388, deux DAC et deux AOP. Ça fait du monde mais ce sont des composants tous très abordables, je vais faire une première estimation du coût pour savoir si ça vaut le coup que je me lance, mais je pense que le projet est vraiment faisable, et puis ça me permettra d'apprendre encore de nouvelles choses ^^.

@+
Mdog

 

[mdog]

Bonsoir!

Encore un peu de réflexion sur le sujet, et j'ai pondu un premier schéma. Après avoir fait le tour des drivers disponibles (j'en ai surement oublié), je me suis pour l'instant fixé sur le FAN7388 sur tes conseils Max-Mod. Si tu m'assure que c'est un bon composant je sais que je peux avoir confiance.

J'ai donc pondu un premier schéma, plus un schéma de principe qu'autre chose.

Voila ce que ça donne :

(cliquer pour agrandir)

Ce schéma est pour une phase bien sûr.
Pour le dac, je pense que je vais opter pour un composant qui intègre 4 dac en 1 (il ne m'en faut que 2), avec une entrée parallèle 8 bit, + deux entrées pour la sélection du dac et une entrée Write (il fonctionne avec des buffers).

Ce dac va fournir une tension de référence qui servira à fixer l'intensité, et pour régler l'intensité max la sortie n'est pas directement sur l'AOP mais passe à travers un pont de résistances, ainsi le choix des résistances permettra de fixer l'intensité maxi.
En revanche je me pose une question sur la limitation d'intensité par l'AOP.
A mon avis il faudrait échantillonner la mise à jour, de manière à ce que le pont en H travaille régulièrement, là la fréquence d'oscillation en sortie de l'AOP va être très élevée. Je pensais donc qu'il faudrait fixer cette fréquence à une valeur de consigne, par exemple en intercalant un buffer commandé par une horloge. Je ne sais pas si je me fait bien comprendre j'ai un peu de mal à expliquer mon idée... Ou peut-être une autre piste, monter l'AOP en trigger pour tolérer une certaine marge et réduire la fréquence d'oscillation.

En tout cas j'espère que vous saurez me répondre, sinon j'essaierai de mieux m'expliquer...

Merci d'avance.
@+
Mdog

 

[Otatiaro]

Salut,

Pour la régulation de courant, pourquoi mettre une résistance qui va plus chauffer que mesurer, et qui va te pomper de la tension max ?

Regardes là :

http://www.allegromicro.com/en/Products ... /index.asp

Capteur de courant a effet Hall ... précis, rapide, fiable, ne chauffe quasiment pas, et n'influe pas sur le passage du courant.

Au dessus de 5A je ne vois plus aucune raison d'utiliser un shunt pour mesurer l'intensité.

++

 

[mdog]

Effectivement c'est une très bonne idée, je ne connaissait pas ces composants donc je vais me renseigner. Tu as une idée du prix et où s'en procurer?

Merci
@+

 

[MaX-MoD]

vite fait (puis dodo):

il te faut absolument une cellule RC de filtrage à l'entrée de l'AOP (shunt de mesure)
j'ai testé, tu peux avoir 0,3V de signal (3A*0,1Ohms - 0,3V) et 1V de bruit! Ceci est dû à l'inductance du shunt de mesure, avec la vitesse du commutation des MOS/IGBT quelques nH (ex:pattes des MOS) sont à considérer avec grande attention.
Il existe d'ailleurs sur les dsPIC SMPS un masque qui permet d'ignorer la sortie du comparateur quant les sorties PWM passent de H à L et de L à H.
Pour la fréquence de fonctionnement, si tu réfléchis bien, avec 1R+1C+ID tu peux faire en sorte qu'à chaque fois que le courant de consigne est dépassé, la sortie est coupée pendant quelques microsecondes (pas besoin de la diode si tu as un comparateur plutôt qu'un AOP)
En choisissant bien ce temps de coupure, tu limites ainsi la fréquence de fonctionnement!
Par contre, il te faudra faire attention à ce que la sortie PWM passe quant même de temps en temps à 0 pour charger les condos de bootstrap.

Donc en gros ce que tu comptes faire, c'est tout pareil que PAPSI, mais avec plusieurs puces

FAN7388 + ACS712 + dsPIC33F(+ plein d'autres choses)= YAPSC:V2.
Testé à 15A, nickel. je n'utilise pas une régulation à comparaison mais à PID très efficace et précise (résolution 30mA sur une plage de 30A, précision de la régulation à environ 1%) mais... il faut un dsPIC.

Je considère les shunt de mesure de courant complètement inadaptés au dessus de 10A car, en plus de la complexité et des limitations de précision/performances (pour des rapports de cycle PWM <10% la mesure peut être très imprécise), les ACS sont au même prix, voir moins cher... et ne chauffent pas.
Les samples sont par contre durs à obtenir, je me suis vu refusé 1 demande, puis j'ai réessayé plusieurs mois après (acceptée) mais ils sont venus à pied : 1 mois et demi d'attente avant de les avoir dans ma boite aux lettres!
si tu veux des FAN7388 (pas de samples sur ceux là) et des ACS712-30 j'en ai quelques uns. Les deux sont dispo sur DigiKey, le FAN l'est aussi sur Mouser. Pas l'ACS.

Pour finir, oui je suis à Polytech'Savoie, filière mécanique matériaux, spé Mécatronique. je kiffe
Cela dit, l'essentiel de mes connaissances en élec viennent comme toi d'internet! En m'en tenant aux cours, j'aurais du mal à faire un amplificateur à transistor
ça ne m'étonne pas que tu intègres une filière élec

(court, ça?!?)

A+,
Max

 

[mdog]

Je te remercie tu m'apporte là une très grande aide. J'ai justement jeté (à nouveau) un coup d'oeil à PAPSI l'autre jour, pour voir que je voulais effectivement faire la même chose, mais après tout c'est peu important puisque je le fait seulement pour le plaisir. L'important pour moi c'est de comprendre ce que je fait surtout, et puis ça me servira plus tard . J'ai pas encore trop touché au DsPIC, j'en ait eu un entre les mains mais j'ai malheureusement pas grand chose pour le développement sur PIC hormis un programmateur JDM qui me suit depuis quelques années, donc on verra les DsPIC plus tard, j'ai quelques projets en robotique où ils pourront m'être utiles .
Pour les ACS effectivement j'ai trouvé tout ce qu'il me fallait chez DigiKey, je pense passer une commande bientôt afin de commander quelques composants histoire de réaliser des tests, surtout que j'ai besoin de composants pour d'autres projets, ceci-dit c'est gentil d'avoir proposer de m'en fournir je te remercie .

Je suis content de savoir que toi aussi tu apprends l'élec sur internet, ça me rassure . En ce qui me concerne, je pouvais pas imaginer autre chose qu'une filière élec ^^.

Bon je vais me remettre à réfléchir un peu pour ma limitation en courant, sur tes conseils, je pense que je suis sur la bonne voie.

Merci beaucoup!

@+
Mdog

PS : Bonne nuit

 

[Klugesherz]

Bonjour,

Après une longue absence (3 mois) sur le site d'usinage et sur le projet Papsi, (AAAhh ma véranda !!!) , je reviens avec pleins de bonnes idées et super motivé pour les dernières (longues) lignes du projet Papsi.

C'est donc avec grand plaisir que je découvre (avec un peu de retard) ne pas être le seul à m'être lancé dans l'aventure Pas à Pas..

Sur Papsi, un peu de promotion:

L'objectif est de réaliser le synoptique suivant. (voir image ci-dessous), en essayant de documenter le plus possible de telle sorte à pouvoir faire participer le plus de personnes sur notre projet.
Tu verras donc qu'à l'aide du forum mis en place sur Papsi, beaucoup de questions, de choix, verrues , ont ainsi pu être soulevés.

L'objectif étant d'être au plus précis, .. (on perd certes un peu de temps à rédiger, mais cela est très bénéfique lorsque l'on peut avoir des périodes creuses comme moi.)
Autre intérêt, cela permet de partager le travail..

Pour finir, et vous donner envie de venir nous rejoindre

L'état de notre projet (avec la communauté composé de Max et Sanson (dont je n'ai plus de nouvelles depuis un petit moment)) est aujourd'hui
* Réalisation schéma Papsi-I, reste routage + verif (voir image ci-dessus)
* Une bonne idée de ce que l'on veut faire sur Papsi-II, grâce au pre-prototype de Max
* Amélioration en cours Papsi-II
* Reprendre programme dsPIC Papsi
* Travail sur interface de commande IS-Papsi en tcl
* et pleins d'autres choses

J'invite donc toutes les personnes qui le souhaitent à venir participer au projet.

Christian


PS: désolé d'avoir polluer ton post avec ma Pub Papsi.
Je sais, ca n'a pas fait avancer ton projet, mais autant essayer de contribuer ensemble, il y tellement de sujet divers et varier sur Papsi, que je ne comprends pas pourquoi il n'y a pas plus de monde.

A la louche, les outils utilisé pour finaliser Papsi
* Kicad (Super Super Super .... Super excellent)
** Schéma
** Rourage
** 3D
* SVN tortoise
* MLAB
* LT Spice
* Wings 3D
* tcl
* Solidwork
* MathCad

et j'en oublie