Discussion :

[laurent1133]

Bjr, une question sur les transistors (TIP 120), peut on faire du pwm avec ?

[Vincent PETIT]

Salut,
On peut faire du PWM avec tous les transistors mais les limites sont surtout :
- La charge que l'on commute (le courant qui va passer dans le transistor)
- La puissance a dissiper
- Pour un NPN en plus se posera la question du courant de commande (est ce que le Arduino à assez de pêche pour commander la base du transistor)

Tout se calcule si on a toutes les informations et ce n'est pas très compliqué.

[laurent1133]

Slt Vincent,
Pour faire simple, l'intensité passant par la base du TIP 120 sera multiplier pour 'ouvrir' l'intensité passant du collecteur vers l'émetteur. La tension reste la même entre collecteur/recepteur.
Nb : je voudrais changer un L293d qui me perd 1v par un TIP 120.
J'ai cru comprendre également que le moteur qui va être alimenter va me renvoyer des courants induits qu'il faut bloquer avec une diode.

Nb2 : quand tu parles de puissance à dissiper, j'imagine qu'il faudra installer un radiateur ?

[Vincent PETIT]

Salut,

Nb : je voudrais changer un L293d qui me perd 1v par un TIP 120.

Pas sur que tu arrives à faire mieux avec un TIP 120.

J'ai cru comprendre également que le moteur qui va être alimenter va me renvoyer des courants induits qu'il faut bloquer avec une diode.

Lorsque le transistor va s'ouvrir la bobine du moteur va se trouver avec de l'énergie en elle et aucun moyen pour l'évacuer elle va donc générer une surtension égale à L*d_i/d_t. L = inductance de la bobine du moteur et d_i/d_t = la variation du courant par rapport au temps. Par exemple si le moteur à une inductance de 30µH, consomme 500mA et que le transistor s'ouvre en 10ns alors la surtension est de L*d_i/d_t = 0.000030 * (0.5/0.00000001) = 1500V. Le transistor est mouru !

Notons que c'est le même phénomène qui est en jeu lorsqu'on a un interrupteur de maison qui arc lorsqu'on éteint la lumière.

La diode de roue libre placée en parallèle de la bobine du moteur va permettre de créer un circuit de décharge dans la bobine elle même (on fait tourner le courant en rond sur lui même jusqu'à ce qu'il s'épuise de lui même à cause de la résistance du bobinage) et ce pic de tension n'apparaît plus, la diode n'écrête pas ce pic, elle fait qu'il n'existe plus ou presque plus (dépend aussi de la rapidité de la diode à retrouver ses esprits surtout en faisant du PWM). La diode se choisie et beaucoup de monde fait l'erreur de mettre une bonne vieille diode de redressement 1N4001 ce qui parfois casse le transistor malgré la diode.

Nb2 : quand tu parles de puissance à dissiper, j'imagine qu'il faudra installer un radiateur ?

Si tu regardes la datasheet d'un TIP120, tu peux voir deux chose. La première est que lorsqu'il est bien saturé la tension V_CE peut être de 2V ou 4V suivant le courant qui passe dans le collecteur. Si le courant moteur est de 1A et le V_CE de 2V alors la puissance dissipée par le transistor sera de 2V * 1A = 2W. La seconde est que sa résistance thermique R_θJA est annoncée à 62.5°C par Watt dissipé, avec nos 2W le transistor va monter à 125°C et à ça il faudra ajouter la température ambiante dans la quelle il se trouve naturellement. Imagine dehors et en plein soleil d'été, disons 30°C + 125°C (élévation de température en fonction de la puissance) = +155°C.... Le transistor, sans dissipateur, est mouru !

Il faut connaître les specs du moteur pour faire une vraie étude électrique + thermique, à défaut certaines personnes mettent un gros transistor pour être sur de

[laurent1133]

Merci Vincent (il était pas si mal ce L293d . work in progress...

[laurent1133]

Bon voilà étude thermique terminée !

[Guesset]

Bonjour,

En complément, la dissipation est de deux types : la dissipation en état statique (passant ou bloquant) et la dissipation transitionnelle (passage d'un état à l'autre).

En statique, on s'intéresse essentiellement à la dissipation en mode passant en regardant la Usat.Isat pour les bipolaires et Ron.Isat² pour les effets de champs. C'est très bien expliqué par les réponses déjà apportées.

En dynamique, la dissipation instantanée peut être importante (voire destructrice) indépendamment d'une moyenne relativement faible. Elle passe par un maximum d'environ U²/4Rc où Rc est la résistance de charge. Cette dissipation transitoire va dépendre de la fréquence de PWM (à peu près proportionnellement) et de la commande du transistor. Plus la commande sera molle (c'est à dire avec des flans pas assez raides et éventuellement un manque d'énergie) plus la transition sera longue et plus l'énergie dissipée sera élevée. Avoir un transistor de puissance rapide ne suffit donc pas si sa commande n'est pas adaptée.

Salutations

[laurent1133]

Bjr, en passant à la réalisation, je me rends compte que choisir une diode n'est pas si évident ! Notamment le passage 'dépend aussi de la rapidité de la diode à retrouver ses esprits surtout en faisant du PWM)' ? Sans compter tous les paramètres
https://www.conrad.fr/p/diotec-diode...-simple-155392
Pour faire simple puis je me contenter que du paramètres Vr max ??

[Vincent PETIT]

Salut,
Le soucis c'est qu'il faudrait connaitre les caractéristiques de la charge que tu commandes (un moteur ?)

Ce qu'il faut regarder dans ton cas :

V_Rmax doit être supérieur à la tension d'alimentation de la charge (moteur ou autre)
I_F doit être supérieur au courant que consomme la charge.
t_rr doit être le plus faible possible évidemment.

Dans cette doc https://global.oup.com/us/companion....04-general.pdf le t_rr est de 30µs et on voit tout de suite le problème avec un PWM de 1000Hz par exemple (Fréquence de 1000Hz = Période de 0.001ms), pendant 3% du temps c'est comme ci que la diode avait disparue. Pour savoir si les 3% sont important ou pas, il faudrait connaître le courant de la charge.

(R_θJA * (V_F * I_F)) + Température ambiante doit toujours rester inférieur à T_J.

exemple avec ton lien https://produktinfo.conrad.com/daten...en.pdf?direct= (disons la diode SB520)
V_F = 0.55V c'est dans la doc.
R_θJA = 25°C par Watt dissipé, c'est dans la doc.
T_J = 150°C c'est dans la doc.
I_F = 1A par exemple.
Température là où se trouve le montage = 23°C

(25°C/W * (0.55V * 1A)) + 23°C < 150. C'est ok !

Une doc de diode qui ne donne pas le t_rr n'est souvent pas prévue pour faire du "fast switching", un 1N4148 qui permet du fast switching a un t_rr très faible... 8ns (3750 fois plus faible qu'une 1N4001)



ps : Suivant les constructeurs parfois les noms des paramètres changent un peu :
I_F = I_FAV = I_O
V_F = V_FM
R_θJA = R_thA

[laurent1133]

Slt Vincent, (dsl du lag) un très grand merci pour ta réponse. (Effectivement on est plus dans l'échelle humaine pour la gestion du temps puré)

[Guesset]

Bonjour Vincent,

...avec un PWM de 1000Hz par exemple (Fréquence de 1000Hz = Période de 0.001ms),...

Au sens strict, pour 1000 Hz ce devrait être une période de 1 ms à moins que tu penses à la fréquence d'horloge pour un PWM de 10 bits, ce qui divise à nouveau la période par 2^10 = 1024 soit approximativement 0.001 ms .

Salutations

[Vincent PETIT]

Salut,
J'ai fait une erreur de frappe, je voulais écrire 0.001s (donc 1ms)

Merci d'avoir relevé l'erreur