Pour essayer d'aller dans le même sens que Charly 57, mais pour commander d'assez gros moteurs DC (plusieurs centaines de watts) en utilisant comme "chopper" un IGBT et non pas un MOSFET, on pourrait essayer ce qui suit (de mémoire) :
On se basera pour commencer sur un bloc d'alimentation 24V unique, un peu fruste, du style "gros chargeur d'accus chinois pas cher" : le genre d'objet qui ne "sort" pas du tout 24V DC, mais une tension redressée qui peut monter dans la pratique jusqu'à 40 volts crête (redressement via le pont de diodes interne du chargeur). Cette tension redressée va nous donner une tension d'alimentation "primaire" plus ou moins ondulée et de valeur moyenne comprise (à vue de nez) entre 30 et 36V DC en charge, si on essaie de filtrer cette tension par un condensateur de capacité suffisante;
Au préalable, on supposera donc ce "24V DC" convenablement filtré, mais sans plus, ceci pour épargner des pics de courant trop intenses au pont de diodes du chargeur (typiquement : condensateur électrochimique alu de 10.000 à 22.000 microfarads connecté entre le +24V et la masse, puis doublé par un condensateur de quelques microfarads, modèle pour impulsions, non polarisé) :
ATTENTION DANGER : vu les puissances en jeu, les courants de court-circuit susceptibles de survenir (un IGBT, ça peut exploser), porter en permanence des LUNETTES DE SECURITE (je n'ai pas dit des lunettes de soudeur). La mise au point se fera avec un oscilloscope le moins cher possible, de préférence un oscillo double trace à 3 francs 6 sous, du genre qui n'a plus rien à perdre (modèle pour lycées et collèges) ce qui devrait permettre de modifier assez vite les valeurs de composants du montage, sans jamais travailler "au pif", ou alors : le moins possible (trop dangereux ici).
- trouvons maintenant un IGBT - modèle "fonds de tiroir", tension de claquage 800 à 1200V, capable de commander - sur le papier - plusieurs dizaines d'ampères (donc : un modèle très courant, pas cher - quelques euros - cf. ebay)
Pour fixer les idées : commencer avec un "petit" IGBT en boîtier TO247, donc : boîtier à semelle, ce qui permet de le visser sur un gros radiateur à ailettes, disons 1.5 à 2 dm2 de radiateur alu, attention au calcul de la résistance thermique équivalente (boîtier + radiateur), la tension de déchet d'un IGBT à l'état passant n'est pas du tout négligeable, a priori supérieure à celle d'un MOSFET;
On va associer cet IGBT et la charge inductive qu'il commande (constituée par le moteur) à une "diode de roue libre" spécialement conçue pour cet usage (une diode comme sait les faire International Rectifier, entre autres) - diode elle aussi équipée d'un boîtier à semelle, et qu'il faudra également monter sur radiateur (en l'isolant via une feuille de mica, si nécessaire - idem pour la semelle de l'IGBT, ne pas oublier la graisse thermique, merci). IGBT et diode de roue libre seront montés dans un boîtier fermé en alu épais, lequel fera office de boîtier antidéflagrant;
Grosse différence avec un MOSFET, pour qu'un IGBT commute franchement à l'état "passant" , on sait qu'il faut appliquer un signal d'attaque d'au moins 25 volts d'amplitude entre la gate et l'émetteur de l'IGBT, c'est à dire ici : un signal d'attaque du même ordre de grandeur que la tension d'alimentation (officiellement : 24V DC, en pratique : quelques volts de plus, du moins on l'espère pour ce qui va suivre)
Normalement, pour fournir ladite impulsion de commande, il faut aussi un "circuit driver" spécial, rapide, à très faible impédance de sortie, afin que les temps de montée et descente du signal d'attaque restent faibles, malgré la capacité d'entrée assez forte de l'IGBT (capacité généralement comprise entre une fraction de nanofarad et plusieurs nanofarads).
Maintenant, imaginons qu'on fasse (au moins provisoirement) l'impasse sur le problème du driver spécial (c'est un circuit intégré spécial qu'il faut trouver sur catalogue, acheter, câbler, etc) :
- relions d'une part la gate de l'IGBT au collecteur de l'IGBT via une résistance R1, et d'autre part la gate de l'IGBT à l'émetteur de l'IGBT via une résistance R2. En d'autres termes, la gate est maintenant connectée au point commun d'un pont résistif, lui même connecté entre le "+alim" et la masse;
En prenant (pour commencer) R1 = 330 ou 390 ohms / 5 watts et R2 = 5600 ou 6800 ohms / 0.5 watt :
- connectons l'émetteur de l'IGBT à la ligne "moins 24V" = masse;
- connectons le collecteur de l'IGBT à l'une des 2 bornes du moteur CC à commander et à l'anode de la diode de roue libre
- connectons la cathode de la diode de roue libre à l'autre borne du moteur et à la ligne "plus 24V"
- sur le petit module chinois (PWM) de Charly57, connectons en parallèle une résistance (R4 = 82 ohms / 10W) et un condensateur électrochimique (C3 = 2200 microfarads / 50 volts) entre les bornes VIN- et VIN+, puis relions les bornes VIN- et VOUT- à la ligne "moins 24V" = "Masse" et (via un interrupteur, qu'on prendra bien soin de laisser ouvert pour l'instant) la borne VOUT+ à la gate de l'IGBT
Maintenant, via une résistance R3 ( 47 ohms / 10W) relions la borne VIN+ du module chinois à la ligne "plus 24V" : le module PWM est donc alimenté à partir du 24V général (ligne +24V) via le circuit de filtrage additionnel R3C3R4, le pont diviseur R3/R4 ayant pour but de limiter aux environs de 24V DC la tension d'alimentation réellement fournie au module PWM ( ceci en l'absence d'un petit bloc d'alim dédié à l'alimentation du module PWM).
NB. Pour alimenter le module PWM, on pourrait croire qu'il est possible de remplacer l'ensemble R3/ R4/ C3 par un régulateur intégré programmable type LM317 ou équivalent, mais je rappelle que ces régulateurs encaissent (au plus) 37V en entrée, ce que nous ne pouvons pas garantir, vu que la source d'alimentation primaire est un simple chargeur d'accus; d'autre part, il est quasi certain que le module PWM chinois possède son propre régulateur intégré, il faut juste fournir à ce régulateur une tension d'alim préfiltrée mais pas trop élevée, ce qui est le but de la cellule R3R4C3
Connectons maintenant la ligne "plus 24V" à la sortie correspondante du chargeur, juste en aval du gros condensateur de filtrage en tête, ceci via un fusible unique de calibre adapté (typiquement, et pour commencer : fusible auto d'intensité maxi 16A, 20A ou 25A) - R3 ayant par ailleurs un rôle de limitation de courant en cas de CC dans le module PWM, protéger spécifiquement le module PWM par un petit fusible dédié ne sert à rien, sinon à limiter la dissipation maxi dans R3 en cas de court-circuit dans le module PWM, si ce module doit griller il grillera avant n'importe quel fusible de protection, quel que soit le calibre de ce fusible :
Vérifions que l'interrupteur est ouvert, puis mettons le dispositif sous tension :
- normalement, il ne doit rien se passer, ou pas grand chose, seul le module PWM chinois consomme un peu de courant (?)
Fermons l'interrupteur : via la borne VOUT+ le transistor de puissance du module chinois se comporte comme un interrupteur électronique rapide, il vient connecter la gate de l'IGBT à la masse au rythme des impulsions produites par le module (quelques centaines ou milliers de Hertz, si je me souviens bien) tout en court-circuitant au passage la résistance R2. Donc, la tension d'attaque sur la gate de l'IGBT va passer alternativement (*) de zéro volt à une tension proche de la tension d'alim (la valeur exacte de l'amplitude de ce signal d'attaque étant essentiellement déterminée par le rapport des résistances R1 et R2);
(*) au rythme de la fréquence de modulation, ajustée par le potentiomètre
Le moteur doit commencer à tourner, plus ou moins vite selon le réglage du potentiomètre, c'est l''inductance du moteur qui va "lisser" le courant ... Et la diode de roue libre qui va écréter/étouffer les pics de surtension aux bornes du moteur, aux instants où l'IGBT cesse de conduire.
DANS LA PRATIQUE, CE QUI RISQUE DE SE PASSER :
- si la tension d'alim est trop forte pour le petit module chinois (30 à 36V DC, voire un peu plus au lieu de 24V DC) ce module risque de cramer tout seul, simplement en connectant la borne VIN- au "moins 24V" ET LA BORNE "VIN+" au "moins 24V" : mais ça reste une hypothèse (que je n'ai pas envie de vérifier)
- si la tension d'alim est calculée "au plus juste" (**) le signal de commande appliqué à la gate de l'IGBT risque d'être d''amplitude un peu trop faible pour que l'IGBT commute franchement: radiateur ou pas, l'IGBT risque de surchauffer comme un malade ... Et de claquer, finalement
(**) 24V DC seulement, telle que délivrée non par un bête chargeur d'accus mais par un gros bloc d'alimentation industriel, modèle à tension de sortie légèrement ajustable, électroniquement stabilisée
DONC, pour que la manip ait plus de chances de fonctionner, mieux vaut d'une part alimenter le petit module chinois par un tout petit bloc d'alim pour automatismes (**) , et d'autre part alimenter l'ensemble (moteur + IGBT) avec la grosse alim que constitue le gros chargeur d'accus, associé à un gros condensateur de filtrage (typiquement, et pour commencer : électrochimique alu, 22000 MF / 63V) avec en parallèle un "petit" condensateur pour filtrer les composantes HF (typiquement : 2.2 à 4.7 microfarads, non polarisé, modèle pour impulsions, comme on en trouve sur les épaves des plaques de cuisine à induction)
(**) du style : sortie 24V, 18W, ce qu'on peut trouver de moins cher et de plus petit dans le genre
Le seul point commun à ces deux alims étant alors les lignes négatives, que l'on reliera à la masse.
Bien évidemment, la manip doit évoluer progressivement (si on a le choix entre 2 moteurs 24V, commencer par tester le montage avec le plus petit des deux).
NB. Dans la description ci-dessus, on remarquera l'absence de circuit "snubber", parce que ça n'a pas de sens de vouloir optimiser la sécurité de fonctionnement et le rendement du montage quand le circuit de commande de l'IGBT est aussi fruste (heureusement ici qu'on n'est pas en haute tension ... Seulement en 24V)