Hacheur série à transistor MOS

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1 Hacheur série à ransisor MOS Préliminaire : A : Choix du ransisor e de la diode de roue libre : Le cahier des charges précisai : Source d énergie : ension coninu 70 V - 10 A Fréquence de foncionnemen 20 khz Monrer que le ransisor choisi (IRF 540) ainsi que la diode de roue libre (BYT 30 PI 1000) conviennen monage Diode BYT30PI1000 MOS IRF540 <I> = 10 A < I F(AV) = 30 A I D = 21A Î = 10 A < I FRM = 375 A I DM = 120A V = 70 V < V RRM = 1000 V = 100 V T = 50 µs >> RR = 165 ns T ON + T OFF = 340 ns Déerminer les peres dans le ransisor e dans la diode : Pour la diode : Peres par conducion : 2 0 IF + R0 IF Pc = V Pc = 1, , Pc = 15,7 W Peres par commuaion : 1 Poff = VR Qrr 2 f Poff = 0,5 70 2, Poff = 1,8 W Pour le ransisor : Peres par conducion : Pc = R DSon I ² Deff Pc = 0, Pc = 7,7 W Peres par commuaion : Ps = ½ Î D ( r + f ) F Ps= 0, ( ) Ps = 1,6 W Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 1/7

2 Déerminer la valeur maximale de la résisance hermique du dissipaeur si l on mone les 2 semi-conduceurs dessus. (Ta =25 C) On choisi la plus peie empéraure de joncion des 2 composans : Tj = 150 C Tj Rh JC Diode Rh CR P diode Rh RA Ta [ Rh Rh JC RA Rh CR Transisor TjMAX Ta ] Pdiode + Pmos P MOS ( Rh + Rh ) JC CR ( Rhjc + Rhcr) Rhjc + Rhcr + Rhjc + Rhcr Rh RA < _ ( 1,6 + 1).(1 + 0,5 ) Rh RA < 3,7 C/W 17,5+9,3 1, ,5 B : Rappeler les chronogrammes héoriques d un hacheur série sur charge R.L.E Schéma : I D E I DRL E I D I D I DRL I DRL Conducion coninu conducion disconinu Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 2/7

3 C : quelle précauion indispensable fau il prendre avec une machine a couran coninu pour évier son emballemen? IL fau oujours alimener l induceur avan l indui e couper l induceur en dernier. D Expliquer le principe de foncionnemen uilisé pour fabriquer un rappor cyclique variable. Avec les compeurs on créer une sore de rampes numérique, que l on vien comparer au nombre issus de l ordinaeur. Comparaeur Ve Ve Adapaeur Vs Vs (commande de l'inerrupeur de puissance) V s T T Jusifier les valeurs des résisances associées à l Amplificaeur Linéaire Inégré. En enrée on a 5V, en sorie on veu 15V(le ransisor MOS a besoin d une ension de grille comprises enre 13 e20 V, pour foncionner sans rop de peres) Il s agi d un monage Non inverseur don la foncion de ransfer es égale a Vs= (1+R1/R2).Ve d ou R1=10k e R2=20k Sachan que le l oscillaeur à quarz délivre un signal d horloge de 5 MHz, a quelle fréquence foncionne le hacheur? IL y a 8 bis donc fréquence de hachage = /2 8 = 19,5 khz Uilisaion des maquees : Manipulaion : Alim ±15 Alim +5 Alim Boie commande Sorie 0 On veille a bien inerconnecées oues les masses du monage Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 3/7

4 1. pour un moeur a aiman permanen a vide ; Alimener sous 50 Vcc Pour les relevés nous uilisons sonde de ension e de couran Pour un rappor cyclique de 0,3 ; Nous avons une conducion disconinu. Phase de conducion de la diode de roue libre, on rerouve les 50 V de l alimenaion Leger repla du a la charge e décharge des capaciés inernes du MOS Phase de conducion du ransisor MOS, On a une ension quasi nulle à ses bornes Couran nul, il ne rese que la FEM du moeur ( Vcc E ) Le monage es oscillaoire aux commuaions cela es du à la capacié inerne du ransisor MOS en série avec l inducance du moeur Couran e ension dans la charge, oujours pour un rappor cyclique de 30% Tension d alimenaion Vcc = 50 V Le moeur coninuan de ourner, enrainer par son inerie On rerouve la FEM du moeur E = K. légèremen négaif Duran la phase ou la diode Condui : c es la ension seuil (1 V) de la diode lorsque elle Es passane MOS D RL Les courbes son conformes à la héorie. Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 4/7

5 Avec un rappor cyclique de 80% : Vgs Vch Vds ich Nous sommes oujours en conducion disconinu. Nous rerouvons les mêmes ypes de courbes que pour un rappor cyclique de 0,3 On remarque que la commande du µo ne correspond pas a la réalié (80 % afficher sur l ordinaeur pour 60% a l arrivée sur la charge) ceci es du en parie aux oscillaions qui perurbe le boiier de commande Pour obenir une conducion coninue avec ce ype de moeur, il faudrai lui mere une charge, de sore a augmener le couran, suffisammen, pour qu il ne puisse s annuler a la fin de la phase de roue libre 2. Pour une charge ournane : moeur à couran coninu à exciaion indépendane 3kW Schéma du monage : Alim ±15 Alim +5 Alim +50 Alim +30 A Boie commande Sorie 0 On ajoue une alimenaion pour l induceur, de 30V (il faudrai en héorie 190 V, mais on fai avec le maériel disponible!) On veillera à alimener en premier l induceur e à l arrêer en dernier Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 5/7

6 Remarque sur le risque d emballemen du moeur : Si on regarde les relaions physiques d un moeur à couran coninu : Ω =E/ KΦ. Ce = KΦ.I Lorsque le couran induceur es nul, le flux dans le moeur end à êre nul aussi. Ce quia pou conséquence de donner une viesse infini mais aussi un couple faible. Dans ceraine condiion, le moeur s arrêera, le couple élecromagnéique éan rop faible. Relevés pour une ension d alimenaion de 50 V (pas plus pour évier de mere les EPI ) Avec un rappor cyclique de 0,3 (en jaune, la ension en bleu, le couran) e I D avec = 0,3 e avec = 0,3 On rerouve les chronogrammes conformes à la conducion coninue Le couran dans la charge es presque consan, on noe des peies poine aux insans de commuaion du MOS (Du a ses capaciés inerne e a l inducance de l indui) Le couran dans le ransisor (I D ) ne s éabli e ne s inerromps pas insananémen, ceci es du aux inducances présenes dans le monage (de l indui du moeur e du câblage (fil un peu long)) La ension aux bornes de la diode (phase de roue libre) me aussi du emps à s éablir, a cause de sa capacié inerne qui devien non négligeable a faible ension (50V<<100V) La période ou apparaissai la FEM du moeur a disparue puisque le couran dans la charge ne s annule jamais, il y a oujours soi le ransisor MOS, soi la diode de roue libre en conducion. Avec un rappor cyclique de 80% (le couran es oujours en bleu) e I D avec = 0,8 e avec = 0,8 Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 6/7

7 On es oujours en conducion coninu (on l éai déjà avec un rappor cyclique de 30%, aucune raison pour que cela change, bien au conraire) On obien les mêmes ypes de courbe qu avec un rappor cyclique de 0,3.Aucune différence excepé le rappor cyclique qui a changé e le couran qui a doublé (passage de 0,3 à 0,8), ainsi que la viesse du moeur bien enendu Conclusion : Les résulas obenues son conforme a la héorie, Bien que l associaion MOS e MCC crée des régimes oscillaoire. Bien penser à prendre un câble blindé pour la liaison enre le µo e le boiier de commande, sinon risque de perurbaion élecromagnéique. Les froemens e le volan d inerie on éai suffisan fors pour arrêer le moeur lors de l essai ou nous avons coupé l alimenaion de l induceur. (Caramba encore raé!) Rappor TP Hacheur série à MOS commandé par µo 7/7