Fabriquer une alim electrique variable 12 volts et 50 Ampères avec des MOSFET

jacounet

Compagnon
27 Novembre 2011
2 549
Dissay
Salut à tous.

Je veux pas vendre ma camelote...mais une alim 12 Volts à 36/48 Volts ...supportant 50/100Ampères voir plus , j'ai ça en conception .
Matériel :
-un transfo qui supporte cette puissance , donc ici 36x50= 1800 Watts au min à 48X100=4800 Watts max ..un secondaire à point milieu avec la tension qui va bien pour aller à 48 Volts (48x0.707=34 Volts efficaces suffisent ) ,
- deux thyristors 100 Ampères , et une commande gâchette tenant environ 1/100 ème de la puissance de sortie ,
- une capa de sortie tenant 1A pour 1000µF soit ici une capa de 47 000µF/63 Volts.
Un transfo 1200 Watts de four µ onde peut convenir , avec 70 spires au secondaire , avec point milieu à 35 spires ...
Il faut 2 selfs raboteuses de courant en sortie série sur chaque thyristor pour ne pas dépasser 100 Ampères en sortie .( entre 0.5 et 1 µH)
Alim robuste, facilement réparable , réglable ici de 12 Volts à 48 Volts , avec une régulation inférieure au Volt .
Défaut ...pas de protection contre les courts circuit .( on peut toutefois en faire/rajouter une)
Voir le schéma de cette alim "dans soudeuse à décharge de condensateur" ...

A+.

Jac .
 
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MRG-NK

Apprenti
2 Février 2019
216
Bonjour,
Une seule alim ; moins de soucis .
De 12 à 48V, faible ondulation, ca semble merveilleux.
Comme on a besoin de 36V, voire un peu plus, on peut même se payer le luxe d'ajouter une self de lissage en sortie et un condo final.
Autre avantage : pas d'influence sur les parties 12 ou 24V du circuit de commande, contrairement au montage série.
Les ondulations de cette alim ne se retrouvant pas sur les autres.

En ce qui concerne une trop forte montée en courant,
je pense à utiliser un thyristor secondaire servant d'extinction au premier : décharge condo par courant inverse.
La détection du courant se faisant au secondaire.
Une coupure coté primaire, mais cela suppose un système en permance conducteur
Un pont de diode ; un thyrisror ou un MOS HT de puissance semble etre le dispositif le plus simple
Mais on fera chuter la tension primaire de 2 à 3V ... au regard de 230....

Protection secondaire : un TI fait passer 2 demi secondaires pour avoir un courant bidirectionnel : impératif
En vert, la partie extinction.
Protection coté primaire en bleu : détection résistance shunt, par exemple coupure par MOS ou thyristor
Le MOS est probablement plus souple.

A voir si facilement adaptable...

Protect 50A.jpg
 
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jacounet

Compagnon
27 Novembre 2011
2 549
Dissay
entre le délire sur papier et la réalité il y a un monde :roll:
Salut.
Cette alim avec 2 thyristors fonctionne en simulation , mais aussi en prototype maquetté , ce n'est pas un délire.
J'en a utilisée une fonctionnant de 10 à 100 Volts régulés , avec 2 thyristors 50A , cette alim tenait et tient encore 500 Watts( 100 V 5 A ) uniquement à cause du transfo ( 500 VA environ ) ...sur mon proto 1 de soudeuse à décharge de capas .
Avec un transfo plus balaise (5 kVA) et des thyristors plus costauds ( 100A efficaces) , 100 Volts /50 A devraient être possibles.
Le proto n°2 aura une alim 2.7 V sous 200Ampères .
Je remets les schémas de principe des 2 alim , simple ici .
On voit que sur la première alim il faut 0.4 s pour charger la capa, et 40 s sur la deuxième . ( normal : première capa 0.1 F deuxième 10 000 F, et self rabot de courant L2 et L3 de valeurs différentes).

Pour notre ami il suffit de mettre la tension de consigne aux bornes de R2 et R4 et la sortie est aux bornes de C1.

Une résistance de protection après L2 et L3 tenant 50A sous 36 Volts( 2 k Watts/0.7 Ohms , en fil de fer 2 mm de section...à calculer) pourra être rajoutée ...comme protection à minima .
A+
Jac

alim à thyristors , 100v 50 a ...jpg


alim pour super condensateur 10 000f,2.7 volts.jpg
 
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MRG-NK

Apprenti
2 Février 2019
216
L'extinction des thyristors existe.
Il faut connaitre les caractéristiques du thyristor.
Oui le thyristor est parcouru par un courant inverse, mais une simple impulsion
Il faut penser charger le condensateur pour avoir le courant voulu.
En effet, en fonctionnement, sans alim externe, le condensateur est vide.
Dans la pratique, on n'utilise pas un condo chimique, mais un capable de fonctionner en HF... pourtant, on est en 50 Hz Aspect self faible, fort courant en peu de temps. Un chimique aurait un temps de réaction lent, si modèle bon marché.
Le système s'éteint quand le second thyristor a atteint son courant hypostatique.

La mesure du courant par TI est celle qui permet d'avoir une chute de tension plus faible.
Mais on peut aussi mesurer à partir du dispositif prévu
L'avantage du TI : on a une tension qui n'est pas référencée à un potentiel, donc c'est plsu souple.

En ce qui concerne la régulation coté primaire, utilsier un triac n'est pas la solution.
En revanche un MOS fait bien l'affaire.
Il faut toutefois prévoir une tension de commande. Cette alimentation doit être isolée du reste du montage.
Mais cela n'est pas un problème : on peut traiter de façon indépendante la gestion de l 'alim et la surintensité.
Un simple comparateur de seuil suffit à bloquer un MOS.
On pourra mettre en // du MOS une réistance de puissance qui va limiter le courant.
On limitera le dI/dt

J'ai pu constater que Jacounet avait bien pensé son montage,
et serait en mesure d'ajouter un complément
 

Charly 57

Compagnon
21 Décembre 2008
4 810
FR-57330 Moselle
@jacounet
Merci pour ton apport très complet.
Ton alim est très bien faite, et je suis certain qu'elle fonctionne.
Le soucis pour moi, c'est que je n'ai pas de transfo ni les autres composants.

@MRG-NK
Tes rappels théoriques me sont utiles mais je m'y perds vite.

Je dispose de 3 alim gratuites 12 v 50 A
Je cherche à faire tout avec rien.
sur le post de la forge @jekaspa me dit que par son expérience, une variation par sauts de 12 volts est suffisante devant les grandes inerties thermiques mises en jeu. Je souhaite profiter de son expérience.

Voilà vous avez les données simplifiées de ce que j'ai et de ce que je souhaite réaliser.
Il faut que ça me coute le moins possible !!! ( je sais qu'on a rien sans rien, )

des diodes 50 A c'est pas cher SI et seulement SI je ne détériore pas les alims ou la forge !!
C'est sur ce point que j'ai actuellement des doutes ...
 

MRG-NK

Apprenti
2 Février 2019
216
Bonjour,

... en ce qui concerne les diodes, si, en nominal passe 50A ; il faut choisir des diodes plus que 50 A avec un gros refroidisseur : 1V 50A donne 50W détail : 0,6V pour une silicium et 0.4 V à cause de la résistance de la diode.

Mais, il faut préférer une diode basse tension : 0.1V ( 0.1 à 0.3V en charge )
diode genre schottky ; qui coute plus cher qu'une ordinaire.
Ceci, si une alim a une tension qui passe à 0 ; et injection tension inverse dans l'alim ; la détruisant

je voulais simplement donner un complément pour Jacounet qui avait signalé que son montage n'avait pas de protection court circuit.
Ce type de montage est utilisé pour la traction, au temps des génératrices, donc C. Continu et moteur CC.
En effet, en continu, on ne peut pas éteindre le thyristor ca le courant ne repasse pas à 0.

Dans les montages actuels, on alimente en alternatif, 50Hz ou plus ; on redresse, et le courant est coupé automatiquement au 0 de tension : le courant descendant aussi à une valur faible.
Pour faire simple : on laisse "courir" ; ca finira bien par se couper tout seul.
A 50 Hz la surcharge dure bien moins de 10 mS ; ce qui alimente : le transfo aura un effondrement de tension
donc le courant sera limité, le composant étant sélectionné pour accpeter un courant de pointe très fort pendant un temps très court.

J'ai mis 2 possiblité : soit couper le secondaire 50A et plus ; soit couper le primaire, environ 10A, mais sous 230V efficace.

Le choix a été fait d'une régulation coté secondaire : envoi de l'impulsion de commande un certain temps après la détection du 0 de tension (je suppose qu'il a fait ainsi) ; cela ne se comporte pas comme une alim à découpage avec un transistor qui coupe le primaire du transfo.

J'ai pu constater que Jacounet avait bien calculé son montage, donc il serait en mesure d'améliorer si besoin.
J'ai supposé qu'il n'a pas utilisé de thyristors spéciaux avec extinction par la gachette ; dans ce cas il aurait pu avoir une protection contre les fortes surintensités.

... ma réponse à un autre post..
on a des alim de puissance, donc probablement un redressement double alternance avec 2 demi secondaires, donc le courant inverse se partage dans les 2 enroulements
Ce qui limite le risque de saturation du circuit magnétique.
Si 1 seul enroulement, risque de saturation..
et si pas de saturation l'alim a aussi un enroulement secondaire qui mesure la tension.
Cet enroulement ne donnerait pas une tension de controle normale
De fait, l'ensemble de l alim serait perturbée
 
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jacounet

Compagnon
27 Novembre 2011
2 549
Dissay
Salut Charly.

Etant encore salarié j'ai réparé des alim à découpage aviation ( 400 Hz 115 V tri) .
Pour avoir vu une petite dizaine de schémas industriels et le matériel , ...je dirais qu'il y-a alim à découpage et alim à découpage ...avec et sans surveillance des tensions internes avec plein d'opto coupleurs CNY xxx ...et ce sont toutes des usines à gaz ...avec un rendement qui dépasse les 90%.
En règle générale quel que soit le type ( Buck... an Cie ) , on peut faire varier la tension de 10% , 10.8 V à 13.2 pour une 12 V , 21.6 à 26.4 V pour une 24 V ,...etc en restant dans les spéc , en gardant un bon rendement et un bon MTBF ( , mean time before failure ,durée de vie moyenne avant panne)...en allant au delà ( au dessus de 10% de variation ) on joue avec l'inconnu ...donc avec la panne prématurée.
En règle générale une alim à découpage 12 Volts/50 A est faite pour cette tension ...car dans une alim à découpage on joue surtout avec des temps ( largeur d'impulsions , on démarre tel PWM après tant de temps ...etc ), sans compter le phénomène de dead zone ( éviter la conduction simultanée de 2 transistors ...sur les grosses alim 12 V/50A= watts c'est déjà balaise )
On pourrait commuter ,de 12 à 24 V et 24 à 36 Volts , avec tes 3 alim ...pas top comme manip , ...et pas facile à mettre en œuvre sans rien casser .
J'ai pas la solution ...pour l'instant .

Sinon j'ai dit qu'un bon transfo de four m.o. 1200 Watts comme transfo de puissance pourrait convenir ... mais que 1200 Watts .

J'ai aussi une alim 60V /30Ampères de ma conception datée de 2004 dans mon ordi ...c'est une alim classique à plus de 10 transistors ...elle fonctionne aussi avec des MOSFET comme balast , et devrait dépasser les 50 A avec le nombre de MOSFET en // qui va bien .
Elle possède une pré régulation à thyristors , qui est juste 10 Volts au dessus de la sortie ...afin d'augmenter le rendement ...et donc d'éviter des ballasts qui chauffe trop quand l'alim est à quelques Volts en sortie .

Défaut cette alim n'a jamais été maquettée , testée in situ avec des composants .:smt088

Si quelqu'un veut la construire ...je lui envoie le schèma en mp .

Jac
 

Fran

Compagnon
19 Octobre 2012
1 420
FR-39Arbois
un redressement double alternance avec 2 demi secondaires, donc le courant inverse se partage dans les 2 enroulements
juste une question sur ce point , je dis certainement une con..ie mais je pose quand même
les courant circulant en sens inverse en cas de réinjection de CC dans les 1/2 bobinage du transfo , les chants magnétiques ne s'annulerait 'il pas . j'ai perdu les infos cette règle électromagnétisme (au profit d'une bonne bouteille :siffle: )
 

MRG-NK

Apprenti
2 Février 2019
216
Bonjour, si effectivement il y a une annullation partielle.
Mais le sytème n'est pas symétrique : le hacheur coté primaire n'est pas en H ; sauf très grosse alim.
Donc, il y a probablement un enroulement un peu plus "fort" que l'autre.
De fait, on a une différence de flux, pas une annulation totale. Mais le global reste proche de 0
C'est le mono alternance qui pose Pb : je faisais référence à un enroulement controle de tenion ne réagissant pas normalement, Jacques en avait indirectement fait allusion : les alim avec multiples controles.

Je peux proposer un schéma controle primaire.
Un shunt d'ampéremetre 10A ou 30 A pour détection conrant chute tension 50 ou 100mV
un transistor IGBT pour avoir une gestion plus simple.
et le luxe : une réistance de fuite en // Pour un courant 10A au primaire, transfo utilisation en court circuit du secondaire une réistance 22 Ohm suffit.... mais prévoir 6 ou 9 résistances statoriques en série : ca devrat absorber une forte puissance; le temps qu'on coupe définitivement le courant : le secondaire restant en court circuit, thyristors fondu, par exemple.
Un telle résistance pour limiter le dI / dt du transistor ; un valeur plus forte convient aussi, elle laissera un courant résiduel permanent plus forte... qui se coupe automatiquement si l'alim de Jacounet réagit encore, qu'on devra couper manuellement, si autre problème ; thyristor fondu, court circuit sur secondaire transfo

J'ai proposé une protection Court Circuit car jacounet utilise une alim de ce type pour alimenter des condensateurs spéciaux.
Certains sont auto-cicatrisants : court circuit, le condo se rétablit, mais avc une capa plus faible.

Il pourrait être utilse de savoir qu'on a eu un incident : le condo fautif restant en place, sans trace visible.
Nota : je n ai pas dit qu'il utilise des auto cicatrisants...
 
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osiver

Compagnon
7 Septembre 2013
9 265
On pourrait commuter ,de 12 à 24 V et 24 à 36 Volts , avec tes 3 alim ...pas top comme manip , ...et pas facile à mettre en œuvre sans rien casser .
J'ai pas la solution ...pour l'instant
Est-ce qu'il y aurait pas une entrée de commande/inhibition sur ces alims ? Dans ce cas, il suffit d'une (grosse) diode en inverse sur la sortie et on obtient facilement quasi 12/24/36V sans perdre en courant. 8-)

EDIT : si l'inhibition n'est pas ramenée sur le bornier, elle existe peut-être sur le circuit intégré de commande du découpage ...
 

jekaspa

Compagnon
20 Mai 2013
615
Lille Lomme
On pourrait commuter ,de 12 à 24 V et 24 à 36 Volts , avec tes 3 alim ...pas top comme manip , ...et pas facile à mettre en œuvre sans rien casser .
J'ai pas la solution ...pour l'instant
Bonjour , j'ai monté une alimentation 12/24/36/48V 100A avec 4 alim a découpage 12V/100A
et j'ai contourné le problème en sortant le 0V puis chaque point 12/24/36/48v sur des bornes ou je me branche manuellement
voir mon post 916 page 62 dans chauffage par induction très simple et jusqu'à présent je n'ai eu aucun problème
les seules commutations se font au niveau de l'afficheur
Cdlt F.
 

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