Re: Quelques essais autour de l'ir2153
21 Nov 2021 à 22:56
Bonjour Bruno,
quelques éléments qui pourraient t'aider un peu.
Le nombre de spires du primaire du transfo peut se calculer avec N = (E*T)/(B*S)
avec N le nombre de spires
E la tension
T la durée de l'impulsion,
B l'induction maxi souhaitée, 100mT est une bonne valeur pour limiter les pertes fer dans le noyau
S la section du noyau magnétique en m²
Par exemple avec la ferrite dont tu as mis la doc qui a une section de 680mm² et pour une fréquence de 50KHz:
N = (150V x 10µs) / (0.1T x 680*10-6) = 22 spires
Avec 22 spires ou plus le transfo ne devrait pas saturer.
Un entrefer ne devrait pas être nécessaire le condensateur en série empêche l'apparition d'une composante continue même en cas de déséquilibre important du demi pont.
La mesure de la self de fuite d'un transfo n'est pas très compliquée, il suffit de court-circuiter le(s) secondaire(s) et de mesurer l'inductance résiduelle.
Déjà à 50KHz l'effet de peau est embêtant dans un transfo. De mémoire il ne faut pas trop dépasser un diamètre de 0.8mm, pour avoir la section nécessaire c'est plusieurs fils en parallèle bobinés en même temps. "Plusieurs fils en main" est l'expression usuelle de cette technique. Ou alors utiliser du fil de LItz ou encore du clinquant de faible épaisseur.
Le câblage de ce genre de montage est très critique, des courants sont commutés très rapidement et créent des perturbations électromagnétiques importantes et bien embêtantes. Heureusement le mode de fonctionnement à résonance limite les dégâts du coté de la puissance. Mais reste la partie de commande des Mosfet ou l'on trouve des di/dt de plus d'un ampère en quelques dizaines de ns. Si tu as câblé le montage sur des plaquettes à trous avec des fils il faut essayer de minimiser les longueurs et torsader les fils de commandes des Mosfets, le fil d'aller (sur la gate) avec celui de retour (sur la source) et faire des câblage en étoiles bien réfléchis. Sans cela le montage risque de se mettre à faire n'importe quoi dès qu'on lui demande un peu de puissance...
C'est comme pour l'audio il faut éviter les boucles de masse et réduire au minimum les surfaces des boucles de courant, sauf que c'est bien pire à cause des courants tensions et fréquences plus élevés...
Sur le schéma que tu as posté je suis très surpris par la présence des deux selfs au secondaire entre les diodes de redressement et les condensateurs de filtrage. A mon avis elles risquent de créer des surtensions lors de la commutation des diodes et les détruire...
Possible que je rate quelque chose mais je ne vois pas la raison de leur présence à cet endroit.
Bonne continuation!
joël
quelques éléments qui pourraient t'aider un peu.
Le nombre de spires du primaire du transfo peut se calculer avec N = (E*T)/(B*S)
avec N le nombre de spires
E la tension
T la durée de l'impulsion,
B l'induction maxi souhaitée, 100mT est une bonne valeur pour limiter les pertes fer dans le noyau
S la section du noyau magnétique en m²
Par exemple avec la ferrite dont tu as mis la doc qui a une section de 680mm² et pour une fréquence de 50KHz:
N = (150V x 10µs) / (0.1T x 680*10-6) = 22 spires
Avec 22 spires ou plus le transfo ne devrait pas saturer.
Un entrefer ne devrait pas être nécessaire le condensateur en série empêche l'apparition d'une composante continue même en cas de déséquilibre important du demi pont.
La mesure de la self de fuite d'un transfo n'est pas très compliquée, il suffit de court-circuiter le(s) secondaire(s) et de mesurer l'inductance résiduelle.
Déjà à 50KHz l'effet de peau est embêtant dans un transfo. De mémoire il ne faut pas trop dépasser un diamètre de 0.8mm, pour avoir la section nécessaire c'est plusieurs fils en parallèle bobinés en même temps. "Plusieurs fils en main" est l'expression usuelle de cette technique. Ou alors utiliser du fil de LItz ou encore du clinquant de faible épaisseur.
Le câblage de ce genre de montage est très critique, des courants sont commutés très rapidement et créent des perturbations électromagnétiques importantes et bien embêtantes. Heureusement le mode de fonctionnement à résonance limite les dégâts du coté de la puissance. Mais reste la partie de commande des Mosfet ou l'on trouve des di/dt de plus d'un ampère en quelques dizaines de ns. Si tu as câblé le montage sur des plaquettes à trous avec des fils il faut essayer de minimiser les longueurs et torsader les fils de commandes des Mosfets, le fil d'aller (sur la gate) avec celui de retour (sur la source) et faire des câblage en étoiles bien réfléchis. Sans cela le montage risque de se mettre à faire n'importe quoi dès qu'on lui demande un peu de puissance...
C'est comme pour l'audio il faut éviter les boucles de masse et réduire au minimum les surfaces des boucles de courant, sauf que c'est bien pire à cause des courants tensions et fréquences plus élevés...
Sur le schéma que tu as posté je suis très surpris par la présence des deux selfs au secondaire entre les diodes de redressement et les condensateurs de filtrage. A mon avis elles risquent de créer des surtensions lors de la commutation des diodes et les détruire...
Possible que je rate quelque chose mais je ne vois pas la raison de leur présence à cet endroit.
Bonne continuation!
joël
Re: Quelques essais autour de l'ir2153
21 Nov 2021 à 23:29
Merci Joel pour ces précisions fort intéressantes qui vont m'aider quand je vais reprendre les essais car pour l'instant je suis sur autre chose 
Le problème le plus limitant c'est que je claque les MosFets assez régulièrement lorsque je dépasse les 80 % de la tension du secteur au variac.
Je ne sais pas si le claquage provient d'un dépassement de l'isolement gate/source qui est toujours autour d'une trentaine de volts ou s'il s'agit d'un surtension qui dépasse la tension max drain/source. Le choix de transistors avec une plus grande tension admissible devrait permettre de lever le doute.
La plupart des essais ont été faits avec une trentaine de spires au primaire avec du fil de 0,4 mm, bobinées en spires non jointives pour limiter la capacité répartie.
J'ai aussi un échauffement assez important avec le petit modèle de transfo mais c'est le bobinage qui chauffe, ce sont des pertes cuivre.
L'enroulement de chauffage est de section suffisante pour les 3 A de la GM 70, c'est probablement le primaire ou l'enroulement de HT qui provoque l'échauffement.
Je n'ai pas ce problème avec le gros noyau de ferrite qui par contre génère beaucoup de surtensions quand le montage approche de l'alimentation max.
Le problème le plus limitant c'est que je claque les MosFets assez régulièrement lorsque je dépasse les 80 % de la tension du secteur au variac.
Je ne sais pas si le claquage provient d'un dépassement de l'isolement gate/source qui est toujours autour d'une trentaine de volts ou s'il s'agit d'un surtension qui dépasse la tension max drain/source. Le choix de transistors avec une plus grande tension admissible devrait permettre de lever le doute.
La plupart des essais ont été faits avec une trentaine de spires au primaire avec du fil de 0,4 mm, bobinées en spires non jointives pour limiter la capacité répartie.
J'ai aussi un échauffement assez important avec le petit modèle de transfo mais c'est le bobinage qui chauffe, ce sont des pertes cuivre.
L'enroulement de chauffage est de section suffisante pour les 3 A de la GM 70, c'est probablement le primaire ou l'enroulement de HT qui provoque l'échauffement.
Je n'ai pas ce problème avec le gros noyau de ferrite qui par contre génère beaucoup de surtensions quand le montage approche de l'alimentation max.
Re: Quelques essais autour de l'ir2153
22 Nov 2021 à 00:05
L'IR2153 régule la tension de commande des Mosfets, si surtensions c'est souvent causé par le câblage.
L'avantage de la résonance est de faire commuter les Mosfets lorsque le courant est nul, plus d’énergie stockée dans les inductances et pas de pertes de commutations dans les interrupteurs. Si les fréquences de découpage et de résonance ne sont pas accordées le courant n'est pas nul à l'ouverture des Mosfets et des surtensions dans les fils de câblage ne vont pas manquer d'apparaître.
Les 2 condensateurs de filtrage du primaire doivent être câblés au plus près des Mosfets toujours pour limiter les inductances parasites et les surtensions.
Si pas déjà fait tu pourrais tenter des résistances de 10Ω ou 22Ω en série sur les gates pour réduire la vitesse de commutation et donc les surtensions au blocage. Elles peuvent aussi aider à juguler des oscillations très hautes fréquences (~100MHz possible) pas facile à repérer et très destructrices.
L'idéal pour ce genre d'exercice serait d'avoir une sonde de courant la mesure des tensions ne montre pas tout...
Si tu pratiques la simulation ce serait une bonne idée que de comparer les mesures et les simulations, sur simulateurs les Mosfets n'explosent pas!
joël
-- 22 Nov 2021 à 00:12 --
J'ai oublié les 3 ampères du chauffage. De mémoire de 20 ans après il ne faut pas trop dépasser une densité de courant de 3A/mm² dans ces petits transfos mal refroidis. Il faut donc une section de 1mm² pour 3A . Et c'est la qu'il faut mettre plusieurs fils en parallèle de 0.8mm maxi. Sinon le transfo se transforme en chauffage à induction!
joël
L'avantage de la résonance est de faire commuter les Mosfets lorsque le courant est nul, plus d’énergie stockée dans les inductances et pas de pertes de commutations dans les interrupteurs. Si les fréquences de découpage et de résonance ne sont pas accordées le courant n'est pas nul à l'ouverture des Mosfets et des surtensions dans les fils de câblage ne vont pas manquer d'apparaître.
Les 2 condensateurs de filtrage du primaire doivent être câblés au plus près des Mosfets toujours pour limiter les inductances parasites et les surtensions.
Si pas déjà fait tu pourrais tenter des résistances de 10Ω ou 22Ω en série sur les gates pour réduire la vitesse de commutation et donc les surtensions au blocage. Elles peuvent aussi aider à juguler des oscillations très hautes fréquences (~100MHz possible) pas facile à repérer et très destructrices.
L'idéal pour ce genre d'exercice serait d'avoir une sonde de courant la mesure des tensions ne montre pas tout...
Si tu pratiques la simulation ce serait une bonne idée que de comparer les mesures et les simulations, sur simulateurs les Mosfets n'explosent pas!
joël
-- 22 Nov 2021 à 00:12 --
J'ai oublié les 3 ampères du chauffage. De mémoire de 20 ans après il ne faut pas trop dépasser une densité de courant de 3A/mm² dans ces petits transfos mal refroidis. Il faut donc une section de 1mm² pour 3A . Et c'est la qu'il faut mettre plusieurs fils en parallèle de 0.8mm maxi. Sinon le transfo se transforme en chauffage à induction!
joël
Re: Quelques essais autour de l'ir2153
22 Nov 2021 à 15:49
Oui, il faut laisser de côté ses habitudes BF et penser HF
La section de cuivre pour le chauffage est largement dimensionnée pour du 50 Hz mais n'est pas adaptée à ces fréquences .
Première chose à refaire ce sera les bobinages avec plusieurs fils en main.
Ensuite câbler au plus court entre les capas de redressement du secteur et le demi-pont.
Pour la mesure de la self de fuite, je me suis équipé d'un "LCR meter" rapide et performant, cela me permettra d'ajuster le condensateur.
La section de cuivre pour le chauffage est largement dimensionnée pour du 50 Hz mais n'est pas adaptée à ces fréquences .
Première chose à refaire ce sera les bobinages avec plusieurs fils en main.
Ensuite câbler au plus court entre les capas de redressement du secteur et le demi-pont.
Pour la mesure de la self de fuite, je me suis équipé d'un "LCR meter" rapide et performant, cela me permettra d'ajuster le condensateur.
Re: Quelques essais autour de l'ir2153
23 Nov 2021 à 14:44
Que choisir en logiciel de simulation électronique ?