Alimentation 260V/8A pour moteur à courant continu

Dernière mise à jour le 23/03/2014

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Présentation

Implantation 76

 

 

 

 

Cette alimentation permet de redresser un tension alternative en une tension continu de 260V pour fournir un courant de 8A.  

Remarque: Ce montage est non testé et l'implantation n'est pas à jour, (manque fusible).

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Schéma

 Alimentation 260v 8a

 

 

 

 

 

 

 

 

Les pistes dessinées plus large sont à respecter au niveau du diamètre du fils, effectivement c'est dans ces endroits que l'intensité est importante.

Redressement

En utilisant des diodes type  10A04, suffiront largement pour une  alimentation sous  un courant de 8A, l’avantage c’est que nous n’avons pas besoin de dissipateur.

Le  courant acceptable par les diodes  est de 10A, la chute de tension aux bornes des diodes est d’environ 1V, soit une puissance de 10W, pour une température ambiante de 25°C, et une température de jonction (Tj)<150°C on retrouve une résistance thermique Rth de 12,5 °C/W, sachant que le constructeur donne une valeur de Rth(ja)=10°C/W, nous somme bon .

Admettons pour une raison quelconque l’ensemble se retrouve dans un boitier étanche (par exemple) avec une température de 50°C on retrouve une résistance thermique de Rth=10°C/W, on commence à prendre des risques et il serait plus judicieux de passer sur un montage monter sur radiateur pour dissipé cette chaleur.

rappel : Rth=(Tj-Ta)/Pd=(150-Ta)/Pdiode.

Il en résulte que pour une température de 50° mais sous un courant de 8A, la puissance dissipé par la diode serais de Pdiode=1*8=8W (prenons large) Rth=(150-50)/8=12,5°C/W.

 

Puis pour 25°C, la résistance thermique Rth=(150-25)/8=15,63°C/W.

 

Nous avons de la marge les diodes laisses passer un courant de 8A sans surchauffe, car la résistance thermique est surpérieur à 10°C/W.

 

Pointes de courant dans les diodes:

 

Les diodes devront êtres capables d'accepter un courant Ifrm<600A, nous avons de la marge pusique l'intensité du condensateur quand celle-ci se trouve au maximum est d'environ 4A puis en rajoutant la consommation du circuit en avale 8A, on se retrouve avec 12A Max.

 

Tension inverse

 

Ces diodes doivent supporter une tension inverse de 600V, donc aucun soucis coté claquage.

 

Condensateur C1 et C2

 

Pour une tension, réseaux de 230Vac, pas de mystère en sortie du pont nous avons une valeur moyenne d’environ 207Vdc, ce qui est faible en tension pour notre moteur puisque celui-ci fonctionne au grand maximum sous 260Vdc, nous somme dans l’obligation de « lisser » la tension.

 

 

En sortie du pont redresseur, il faut avoir une tension proche 297V, effectivement les diodes de zéner  ont la particularité de réguler la tension à 260V. Avec une ondulation qui évolue entre 325V et 270V nous obtenons une valeur moyenne de 297V.

 

Pour une tension mini de 270V (au moment ou le condensateur ce décharge et "rattrape" la sinusoïde), le temps de charge du condensateur dure environ T=6ms. 

En ce qui concerne ces deux condensateurs, il doivent impérativement supporter une tension supérieur à 325V (valeur crête), en consultant les catalogues constructeurs la tension de service à retenir et qui est bien entendu suprérieur à cette valeur est de 400V.

 

Montage DarlingtonQ1 Q2 Q3 Q4 :

L’intérêt de ce montage est d’amplifier les courant, effectivement les diodes de zener D5 D6 D7 D8 nécessite un courant du mA puisque le courant est faible au niveau de la base du transistor il est nécessaire de l’amplifier pour assurer la conduction. 

Le gain du transistor est de l’ordre 20 (environ)  pour un courant de 2A, ainsi avec un gain de 20 pour le BUX20 et de 50 (environ) pour le 2N3055 le gain est de 1000 on obtient un courant d'entrée Ib=2mA. 

Pour un courant Ic de 2A Vbe=0,8V pour le 2N3055 et de Vbe=1,35 typique pour le BUX20, dans ce cas la tension doit se situé autour des 260V en sortie du pont ce qui donne une tension au potentiel Vbase=261V environ. 

Avec une tension à vide de 325V et une tension de 297V en charge la tension se situe à envrion de 311V (valeur moyenne) la résistance va donc limiter le courant qui circule dans la diode zener ainsi que dans la base du transistor soit I=Iz+Ib=0,010+0,002=0,012A (12mA).

La valeur des résistances R1 et R2 sont de R1=R2=(311-261)/0,012=4k2. 

En ce qui concerne la puissance dissipé dns ces résistance nous avons P=0,6W, on prendra comme valeur R1 et R2 =4K2 2W pour être sûr d’avoir de la marge. 

Puissance dissipée par les transistor :

Pour une tension de 260V sur l’émetteur, et une tension de 311V sur le collecteur la différence des deux potentiels est de 311-260=51V.

Pour un courant de 8A, la puissance dissipée serais de Pd=8*50=400W trop importante et le transistor ne vivrais pas longtemps. La solution adopté est de placer en  parallèle ces deux montage Darlington, ainsi nous obtenons un courant divisé par deux soit une puissance aussi divisé par deux. Dans ces conditions le transistor doit dissiper une puissance de 200W.

Dissipateur  

Pour une température sur la jonction ne devant surtout pas dépasser les 200°C, et pour une température ambiante de 25°C, avec une puissance dissipée de 200W, la résistance thermique est égale à Rth=(200-25)/200=0,875°C/W moins la résistance thermique de la jonction boitier qui est de 0,5°C/W soit 0,375°C/W, il faut se procurer ce radiateur qui à ces caractéristiques.

Dissipateurs

 

 

 

 

 

Voici quelques modèle différents de dissipateurs les deux transistors de puissance seront accouplés au radiateur. 

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Simulation

Essais à vide 

Essais 2 

 

 

 

 

 

 

 

Essais en charge

Essais 2

 

 

 

 

 

 

 

 

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Questions / Réponses

Suite à une demande de Nicolas.V:

Concernant les diodes D1-D2-D3-D4 celle-ci peuvent elles convenir?

La réponse est non!! tous simplement c'est que cette diode de commutation peut avoir une tension inverse de 1Kv mais en ce qui concerne le courant, elle ne peut que supporter 3A ce qui est tres inférieur au 8A 

Concernant les diodes de zéner D5-D6  Dans c’est caractéristique elle ne supporte que 130V cela ne pose t il pas de probleme ou est-ce pour cela qu’il y en a 2 en série?

Ces diodes on la capacité de stabilsé la tension à 130V chacune, en effet le faite de rajouter de diode zener et qui consomme un même courant, la somme des deux tension forme une tension de 260V sous une puissance de 5W. 

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Circuit imprimé

Pas pour le moment 

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Remarques 

Suite à une remarque concernant ce montage j'ai rajouté un fusible effectivement pour une raison comme me la fais remarqué  Nicolas V, si pur une raison quelconque par exemple le blocage moteur sur une pointe d'intensité  pourrai griller la carte, cette action serais immédiate, ou de mettre un couple trop important au niveau de l'axe du moteur sur un certain temps donné qui pourrais grillé la carte (action lente). Pour l'accompagnement du moteur un fusible type aM sera la bienvenue. 

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Historiques

21/03/14

- Première mise à disposition

22/03/14

- Modifications du schéma 

23/03/14

- Modification de la résistance R1 passage de 1/2W à 5W, effectivement lorsque le montage ne comporte aucune charge en sortie, le courant est élevé au niveau de la résistance R1 et des diodes de zéner. Puis la valeur des deux condensateur C1 et C2 en 220µF

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