La partie puissance.

Je considère que mon schéma logique de commande PWM est définitivement validé (voi ICI). Vous allez me dire, mais pourquoi utiliser des techniques un peu désuètes ? Pourquoi ne pas avoir tout de suite étudié une petite alimentation du type découpage et la piloter pour régler la tension de sortie ?

Ben ... parce que mon premier critère de choix est le nombre de composants. Pas le prix, le nombre. Tout simplement afin de limiter le câblage source d'erreurs et de pannes. Une alimentation à découpage nécessite pas mal de composants, certes pas chers mais il faut les câbler. de plus il faut calculer un transfo ce qui n'est pas ma tasse de thé et ensuite l'approvisionner sur mesure ou se le bobiner ce qui est difficile.

J'ai donc opté pour une solution basique à transfo, pont redresseur, commande PWM et interface de puissance. Comme ceci.

Revenons à la partie puissance, comme je l'ai dit plus haut, je veux un isolement entre les circuits de puissance. Ils doivent être isolés entre eux, ce qui est le cas car les secondaires des transformateurs sont isolés entre eux, mais ils doivent aussi être isolés de la commande logique sans quoi cette dernière devient un point commun indésirable.

Pour cela j'insère des optocoupleurs dans le circuit de commande.

La sortie du 4029, "PWM_OUT" peut piloter +/-10 mA, elle est utilisée directement pour piloter la diode du coupleur.

Circuit de base :

• La résistance R1 limite le courant dans la diode du coupleur.
• La résistance R4 règle le courant dans le transistor du coupleur.
• La résistance R2 règle le courant dans  la base du Darlington (T1) et la capacité sert d'accélérateur lors des commutations.
• La diode D protège le circuit contre les surtensions liées au moteur.
• La résistance R3 sert uniquement à polariser le circuit en l'absence de charge ce qui permet aussi de visualiser le signal en mise au point.

Par rapport à ma première maquette il convient d'ajouter une protection aux courts circuits :

• La résistance R6, de faible valeur afin de limiter la chute de tension, mesure le courant délivré à la voie.
• La résistance R5 limite le courant base de T2.
• Le transistor T2 vient bloquer T1 lorsque la tension sur sa base est supérieure à 0,6v.

Avec R6 = 0,22 ohms, la chute de tension pour l'utilisation est de 0,22 volts pour 1 ampère délivré (*), ce qui est tout à fait acceptable. La limitation de courant est déclenchée à I = 0,6 / 0,22 = 2,7A ce qui est bien sachant que le TIP supporte 5 A .

(*) les consommations des machines se situent entre 0,4 et 0,8A, avec un typique entre 0,6 et 0,7.

Les valeurs retenues et testées sont :

• R1 = 4,7 kohms.
• R2 = 1,2 kohms.
• R3 = 1,2 kohms.
• R4 = 220 ohms.
• R5 = 220  ohms.
• R6 = 0,33 ohms.
• R7 = modèle MF-R065 de chez BOURNS.
• R8 = 1k
• C =  22 nF

Avec ces valeurs, le circuit est testé avec une charge de 8,2 ohms soit un débit permanent de 1,46A. En régime normal, le TIP ne chauffe pas du tout bien que les commutations soient un peu lentes du fait de l'optocoupleur (2µs, la capa d'accélération fait gagner 400 ns). En court circuit le courant est effectivement limité à 1,8A cependant le TIP doit dissiper dans les 20W. Sans un radiateur conséquent, il ne peut survivre !

Ce n'est pas mon style de laisser un semi conducteur chauffer, aussi il convient d'ajouter un dispositif pour limiter le courant sur le long terme (après quelques secondes). Je choisis d'insérer en série dans l'alimentation la CTP "Resettable Fuses" de chez BOURNS (référence RS647-8487), c'est la résistance R7.

Je retiens le modèle MF-R065 qui commute en quelques secondes (environ 4) si l'on se fie à la figure de la documentation.

Sa résistance typique au repos est de 0,27 ohms (je mesure 0,37 à 500 mA) ce qui donne une dissipation permanente de (P=RI²) : 0,37 x 0,7 x 0,7 = 0,2W ce qui est très raisonnable.

Lors d'une surcharge, lorsque la CTP bascule, sa résistance augmente drastiquement, le courant chute vers 90mA soit une résistance équivalente de 130 ohms. Toute la tension se retrouve à ses bornes ce qui protège le circuit de puissance et permet d'alimenter le voyant d'incident LED + R8.

Cet ensemble réalise une sorte de disjoncteur thermique. Il faut couper la tension quelques secondes pour retrouver un fonctionnement normal. Rustique mais efficace !..

Voila pour la partie puissance, maintenant reste à câbler quatre fois ce schéma ...

PhB