Aide conseil pont en H

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djulio74
djulio74
Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #1
Bonjour a tous.
Je viens vers vous pour demander conseil sur la réalisation d'un pont en H pour commander un moteur DC, via Arduino.
en effet, j'ai pour projet un nouveau proto de voiture RC, mais en électrique cette fois, avec électronique embarquée via Arduino (ABS, antipatinage, contrôle de roulis.. ).
Autant j'ai les bases en programmation, autant mes cours d’électronique remontent a loin. ^^
alors voila, pour la propulsion, j'ai récupéré un moteur a balai de visseuse (HILTI, c'est du costaud), et une batterie Li-ion18V 3Ah. Dans la visseuse, le moteur était commandé par un MOSFET 2SK2690, donc un 60V 80A.
Après moulte recherche sur le net, j'en suis arrivé a ces schémas :
circuit 1.jpg [div=none][arrow][/arrow][/div] circuit 2.jpg [div=none][arrow][/arrow][/div]
Qui me semble identique en fonctionnement.
C'est donc un pont en H des plus basic avec :
- Transistor IRL3705N
- Diode SF3006PT
- Résistance 1/4W 10Kohms

Alors d’après vous, est-ce que j'ai bon, ou est-ce que je fais totalement fausse route?
Merci.
 
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djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #2
olahh, ça fait beaucoup de données technique ça! ^^
Je me suis basé principalement sur ce site , bien qu'en en ayant lu beaucoup d'autre de similaire. ils ne parle pas de driver supplémentaire pour ce cas simple.
en gros, la carte Arduino recevra le signal du récepteur, et via le code transmettre les signaux (deux digital, deux PWM) au pont en H.
C'est Via ce code aussi que la sécurité sera mis en place comme le deadtime au autre délai nécessaire.
autant pour moi, trompé dans la référence des diodes, c'est bien de schottky que je voulais mettre.
n'est-il donc pas possible de commander un moteur uniquement avec l’Arduino et ce pont en H?
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #3
autant pour moi, j'ai cru qu'il suffisait d'une faible tension a la gate pour déclencher le MOSFET-n même avec une tension source-to-drain importante.
aurais-tu un exemple de montage avec les IR2184 pour piloter un moteur?
Parce que de ce que j'ai compris il faudrait 2 IR2184 , un pour la branche gauche, un pour la droite, pour piloter mon pont en H décrit plus haut. c'est bien cela?
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #4
merci des infos. Pour les diodes au niveau des mosfet, j'ai lu que celles intégrées n’étaient pas assez rapide, et que le rajout d'une aux bornes étaient une question de marge de sécurité.
j'ai trouvé ce schéma de mon coté, qui me permet petit a petit d'y voir plus clair :
http://2.bp.blogspot.com/-dlEcbNapBZ0/UPvnk7y2MuI/AAAAAAAAAZ4/bfSogInXgj4/s1600/IR2110+-+3.png
J'ai vu aussi que le IR2184 était alimenté en 12V, pense tu ce soit la seule tension admissible? Ma voiture sera alimentée par du 18V, et je devrai déjà avoir un régulateur de tension pour alimenter l'arduino en 7V, pas forcément envie d'en rajouter pour alimenter les IR2184.
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #5
Je vais essayer de prendre le problème a l’envers pour essayer de mieux cerner le fonctionnement du MOSFET.
si je fais ceci comme montage par exemple ( fait vite fait, pour le principe, pas sur du sens des diodes non plus) :
circuit3.jpg

car d'après le datasheet du IRL3705N, pour un Vgs (gate to source) de 5v, j'ai un courant Ids ( drain to source) de 100A. et le Vgs(th) (Gate Threshold Voltage) est de max 2V, qui si j'ai bien compris correspond au courant mini pour que le mosfet "colle".
alors questions pour un tel montage :
- pourquoi ça ne marcherai pas? alors que je vois de tels montages souvent sur le net
- que faudrait-il ajouter pour que ce montage simple soit opérationnel?
 
djulio74
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #7
oui j'ai vu ça, d’ailleurs que de là que viens le liens que j'ai mis plus haut. Mais mes compétence sont limité pour tout comprendre le fonctionnement du montage double demi pont en H piloter par les deux IR2110 proposé.
Et je ne suis pas du genre "bête et discipliné" pour simplement recopier et faire le circuit, mais plutôt désireux de savoir pourquoi ça marche ainsi, pourquoi il y a des condo ici ou là? pourquoi telle ou telle valeur?, pourquoi les diodes?..Etc. Histoire que quand je ferai mon propre circuit, d'une je le fasse bien, et de deux si ça ne marche pas ou mal, que j'arrive a trouver pourquoi.
:wink:
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #8
plus je regarde de schéma de fonctionnement de driver MOSFET, comme le IR2110 proposé par nopxor, plus j'ai l'impression qu'il se comporte un peu comme un darlington, vu qu'il a besoin de deux alim différente (5V et 12V), comme les deux "étages" d'un darlington : 5V pour le premier transistor et 12V pour le deuxieme qui serait un MOSFET. ce qui semble être le même cas pour le IR2184 apparemment.
 
osiver
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Compagnon
7 Sept 2013
11 998
Si on se réfère à vos schémas du post #1, il y a deux trois points essentiels à comprendre et vous allez voir pourquoi on se donne la peine de mettre un driver spécifique.
- le moment où se produit de la dissipation d'énergie dans le composant de commutation est la transition entre bloqué et passant ou l'inverse. On s'efforce de réduire la transition le plus possible (front raides)
- de par la technologie des mos-fet, l'espace gate-source a en parallèle un condensateur assez gros. Celui-ci tend à ralentir la montée de tension de la gate, il faut donc le charger/décharger le plus vite possible
- dans un pont en H, les Mos-fet côté + (high side) doivent recevoir une tension de gate par rapport à leur source et non par rapport à la masse.

C'est, en dehors du timing, ce que fait le driver. Il décale la tension de gate du high side et il fournit une tension de gate sous faible impédance (fort courant) à tous les mos-fet.
On voit que l'arduino tout seul ne peut pas faire ça. Même s'il pouvait commuter les mos-fet du low side, ce serait à bien trop faible courant et on ne parle pas des high side :wink:
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #10
Merci bien de l'explication, même si pas sur de tout comprendre. Ce dont tu parle, est-il pour le cas de mosfeN -hightside et mosfetP -lowside (ou inversement) ou il n'y a aucun rapport?
parce que sur le site concernant le IR2110, il y a deux montage :
[div=none]
IR2110+block.png
[/div]

[div=none]
IR2110+-+6.png
[/div]
celui du bas je le comprend a peu près ( plus simple pour moi), mais pas du tout celui du haut. n'est-il pas possible de se servir du deuxieme pour faire un demi pont en H?

EDIT : est-il possible ce montage :
circuit4.jpg
 
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djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #11
ok, je commence a tout saisir, aussi en regardant le schéma interne du IR2110.
le fait d'avoir des H-side et L-side (et non pas 4 L-side comme sur mon dernier schéma) permet aussi au driver d'avoir en même temps le L-side et le H-side d'un même coté passant en même temps, qui court-circuiterai le bazars.

concernant les condensateur entre VB et VS, et que j'aurai la même source d'alimentation pour le moteur et VCC, ne sont-ils pas superlfux?
 
osiver
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Compagnon
7 Sept 2013
11 998
concernant les condensateur entre VB et VS, et que j'aurai la même source d'alimentation pour le moteur et VCC, ne sont-ils pas superlfux?
Surtout pas ! Et la diode non plus !
En fait la diode et les condensateurs sont la source de tension supplémentaire nécessaire à la gate du high side. Les condensateurs doivent être judicieusement choisis en fonction de la fréquence et du rapport cyclique.
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
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  • #14
Surtout pas ! Et la diode non plus !
En fait la diode et les condensateurs sont la source de tension supplémentaire nécessaire à la gate du high side. Les condensateurs doivent être judicieusement choisis en fonction de la fréquence et du rapport cyclique.
c'est justement à que je ne comprend pas. pourquoi la gate du high side a-t-elle besoin d'une tension supplémentaire? la gate du mosfet n'admet de toute façon pas une tension supérieur a +-20V
 
osiver
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Compagnon
7 Sept 2013
11 998
Bien se rappeler que ce n'est pas la tension absolue (par rapport à la masse) qui compte, c'est Vgs = tension gate source.
SI on considère à un moment que le mosfet en haut à gauche est passant et celui en bas à droite aussi.
On va dire qu'aucun des deux n'a de résistance interne (elle est censée être très faible), le drain de celui du bas est quasiment à la masse, la source de celui du haut est quasiment au +, le moteur a toute l'alimentation à ses bornes.
Or, pour que celui du haut conduise, sa gate doit être à une tension supérieure (plusieurs volts) à celle de la source (rappel : celle-ci est quasiment au + alim). On voit bien qu'il faut une tension supplémentaire qui s'ajoute à celle de l'alimentation pour alimenter la gate. Sinon on n'arrive pas à faire complètement conduire le mosfet du haut :wink:
 
djulio74
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18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #16
OK OK OK!!! voilà mon erreur, je résonnait en tension absolue comme pour le cas d'un Mosfet seul.

Merci beaucoup pour ton explication simple et conscise qui me fait tout comprendre. donc sans bootstrap, le high-side pourrait en théorie être activé par le 12V du VCC, mais serait impossible a maintenir a l’état passant avec cette seul tension.

donc si j'ai bien compris, un exemple : si j'ai un VCC a 12V et un circuit moteur a 18V, si le high side de gauche et le low side de droite sont passant (moteur alimenté), le VHO de gauche est a 30V ce qui donne au high side de gauche un VGS de 12V car sa source est a 18V (en omettant la résistance infime du mosfet).
dans ce cas a quoi sert la résistance entre les sortie ( HO, LO) du IR2110 ? a réduire la VGS des mosfet a 6V par exemple qui est bien assez suffisant pour les rendre passant?
en tout cas merci a tous, le sujet n'est pas pour autant clos, me reste a potasser pour savoir comment dimensionner tout les composant.
Je pense pour ça et autres choses j'aurai encore bcp de questions a poser. :)

d'ailleurs une question ( juste parce que me suis pas encore penché sur la chose) : quel est le rôle des condo C3 et C4 au niveau VDD? à maintenir une alimentation stable?
 
djulio74
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Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #17
j'ai pas du dire de grosse c****ie dans mon dernier post, personne n'as contredis, ça me rassure. :wink:
IR2110 - 3.png

pour pouvoir avancer dans mes recherches, est ce que quelqu'un pourrais me dire si ce schéma serait complet et correct pour l'utilisation prévu ( commande moteur) ? ou est-ce qu'il y aurait des composant a ajouter ou autres modifications?
Merci d'avance :wink:
 
osiver
osiver
Compagnon
7 Sept 2013
11 998
Il manque des diodes de roue libre en parallèle sur les mosfet. :wink:
 
djulio74
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Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #19
une des réponses précédente dans le sujet disait justement que tout le monde en mettait, heu bah parce que tout le monde en met, sans réel utilité.
C'est pour ça je les ait pas rajouté sur le schéma, même si je suis bien d'avis d'en mettre. c'est peut être pas forcément utile tout le temps, mais a 1 euro la diode, c'est toujours une marge de sécurité en plus. :wink:
 
osiver
osiver
Compagnon
7 Sept 2013
11 998
Il y a au moins une raison incontestable : la diode externe dissipera la puissance de roue libre, sinon, c'est autant de plus à dissiper dans celle du mosfet 8-)
 
pailpoe
pailpoe
Compagnon
29 Jan 2011
976
Haute-Saône
J'utilise au boulot des drivers allegro A4955 qui sont vraiment pas mal. Tu les commandes en sens1 ou 2. Il fonctionne en rectification synchrone pour limiter la dissipation dans les diodes en freinage. Tu peux aussi limiter le courant.
Super composant
 
djulio74
djulio74
Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #22
Merci Pailpoe, je me pencherai sur la question. :wink:
petite info, sur quasi tout les montages que j'ai pu voir sur le net, les diode utilisée sont des UF4007, donc non schottky.l'équivalence sur le site ou je vais commander est la 1N4007. pensez vous que cette diode correspond a l'usage?
 
pailpoe
pailpoe
Compagnon
29 Jan 2011
976
Haute-Saône
Tout dépend de tes mosfet mais plus personne ne met des diodes en externe des mosfets. Surtout des 4007.
Cdt
 
osiver
osiver
Compagnon
7 Sept 2013
11 998
Ah non pas des 4007 !
Impérativement des diodes schottky !
 
G
gaston48
Compagnon
26 Fev 2008
9 630
59000
UF4007 = Semikron Ultra Fast rectifier 50 ns.
 
djulio74
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Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #26
les Mosfet seront des IRF1010N normalement, avec avec une diode 69 ns (reverse recovery time). Sinon il y a les diode SF28 super rapide 35ns donc 2x plus rapide que la diode interne du mosfet.
il me semble que l'avantage aussi de mettre des diode en parallèle des mosfet est de pouvoir avoir un frein moteur en rendant passant soit les deux high side, ou les deux low side. c'est bien ça?
 
djulio74
djulio74
Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #27
salut a tous et BONNE ANNÉE!!
je reviens vers vous avec une petite question :
je souhaite faire un montage "vite fait" pour tester le moteur électrique sur mon ancienne voiture thermique. elle est déjà équipée de frein a disque hydraulique et je ne cherche que la marche avant. est-il possible de :
- commander un seul MOSFET en lowside ( donc a la masse du moteur, ou plutôt entre le moteur et le - de la batterie) ?
- mettre un diode roue libre aux bornes du moteur pour protéger le système?
- mettre en série a cette diode une résistance (importante 10Kohms) pour annuler l'effet frein moteur?

merci d'avance. :wink:
 
djulio74
djulio74
Apprenti
18 Sept 2010
249
thonon (74)
  • Auteur de la discussion
  • #29
oui me suis rendu compte que j'avais écrit trop vite, lol. me reste a calculer la résistance, mais l'idée en elle même est elle cohérente ou non?
 
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