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Electronique de puissance
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Electronique de puissance Interfaage lectrique
Commande dun interrupteur partir dun
signal logique
Le MOS doit dissiper en moyenne 5W. Mont sur un
PCB, sa rsistance thermique jonction-ambiant tant
de 50C/W, on obtient une augmentation thorique
de la temprature de la jonction de 250 C (soit en
environnement 20C un dpassement de 100C par
rapport aux conditions de fonctionnement maximum
spcifies).
Lchauffement sexplique par une commutation trop
lente, qui sexplique par lincapacit de la logique
fournir le courant ncessaire faire commuter le
MOS. La solution consiste introduire un driver pour
le MOS (ici via un NPN et un PNP).
Avec cette solution, la consommation moyenne est
rduite 700mW.
Avec un modle de composant fourni par
le fabriquant.
Pour un usage futur, on utilise un autre transistor la
place de la diode, en se servant de la diode
intrinsque du MOS pour faire diode de roue libre.
On constate une surconsommation, qui est due la
qualit infrieure de la diode intgre au transistor.
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On corrige le problme en ajoutant en parallle une
diode avec une faible accumulation de charge : une
diode Schottky.
Inductances parasites du circuit
Des inductances ont t ajoutes au schma pour
reprsenter linductance des pistes dun circuit rel.
On constate des oscillations chaque commutation,
avec une tension Vds atteignant les 100V, avec Vcc =
30V.
On tente de limiter ce phnomne en plaant un
condensateur en parallle du MOS.
Plus on augmente le condensateur, plus on attnue
les oscillations et le dpassement, cependant on
nlimine pas les pointes de courants, et on a plus de
puissance dissiper dans le MOS. Avec 2 F, on
limite la tension max 33V, mais le courant oblige le
MOS dissiper 10W (au lieu de 1.5W
prcdemment)
On met donc en place un circuit daide la
commutation plus volu.
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On limite nouveau les sauts de tensions (la diode
conduisant quand ils surviennent, permettant au
condensateur de les lisser, et la rsistance vite que
le condensateur ne se dcharge trop vite dans le
MOS la commutation suivante. La thorie demande
de choisir des valeurs de R et C telles que
5RC < T
Cependant, la simulation, des valeurs trop faibles ne
semblent pas favorables une bonne correction, et
on a choisi 5RC = T.
Montage BOOTSTRAP
Le montage "Bootstrap" est trs utilis en industrie
pour la commutation de faibles et moyennes
intensits.
Pour dimensionner le condensateur, on teste
diffrentes valeurs : 1n, 100n et 1u. On souhaite que
le condensateur soit assez charg pour permettre
l'ouverture du MOS, et assez faible pour permettre
l'utilisation d'un condensateur cramique peu coteux
qui soit tout de mme suffisant pour assurer un
fonctionnement correct, on voit que 100n est donc
correct.
La courbe verte correspond au condensateur de 1n
qui n'emmagasine pas assez d'nergie. On voit au
contraire que le condensateur de 1 et de 100n
emmagasine la mme quantit donc on prend le plus
petit des deux.
Opto-coupleur
Cette fois, nous utilisons la place du "bootstrap", un
montage base d'opto-coupleur, qui permet une
meilleure isolation lectrique.
On souhaite avoir une alimentation flottante de 12V
(flottante car l'on souhaite avoir 12V de plus qu'en
sortie du MOSFET) et une alimentation ngative de -
5V afin d'assurer la stabilit lorsque le MOSFET est
ferm.
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Les alimentations V4 et V5 peuvent tre recres
partir d'alimentations dcoupage comme on peut le
voir sur le schma suivant.
