MOSFET

Bonjour à tous,

La question est sans doutes très classique, mais je n'ai rien trouvé d'explications qui me conviennent.

Je cherche à savoir si j'ai besoin d'une résistance Rg entre la sortie numérique de mon arduino et la grille du MOSFET tel que sur le schéma joint, et pourquoi?

Il s'agit d'un IRF530N ( http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf530n.pdf ). Il va devoir bosser avec du 12 ou 24V et du 0,5 A ou 1 A.

Si je ne met pas de résistance le courant risque d'être très élevé et ça pourrait endommager le MOSFET. Dans ce cas quelle valeur max faut il prendre pour l'intensité?

Merci pour vos réponses!

schemeit-project (1).png

Bonsoir,

pepe:
Une résistance Rg de 220 Ω fait normalement l'affaire pour une commutation à fréquence modérée.

Pour rappel, cette résistance sert juste à limiter la pointe courant qui apparaît lors de la commutation du transistor du fait de ses capacités parasites internes. Lorsque l'état du transistor est établi, plus aucun courant ne circule.

Merci, c'est exactement ce que je cherchais! Quel est l'ordre de grandeur de cette pointe de courant? 220 Ohms est une valeur empirique?

pepe:
Bonjour

Enfin, la commande de la bobine est vraiment bizarre. En principe, c'est son point milieu qu'on relie à une tension fixe (VCC), et ses extrémités qu'on commande à l'aide de transistors.

Bref, le travail de conception est à refaire.

Désolé pour l'erreur dans le tracé... Mon montage n'est pas très propre je n'ai malheureusement rien d'autre sous la main pour réaliser la commande du moteur, je suis limité à des composants de récupération.

En revanche j'ai testé le montage expérimentalement, j'ai bien les 0,5V ou 1A attendus.

Je peux éventuellement commander le MOSFET en 12V avec un transistor bipolaire?

Wiiik:
Je peux éventuellement commander le MOSFET en 12V avec un transistor bipolaire?

Bonsoir
avec un MCU (arduino) pour commander en puissance du 12V , le plus simple est simplement d'utiliser du MOSFET en LOGIC COMMAND

Bonsoir,

Artouste:
avec un MCU (arduino) pour commander en puissance du 12V , le plus simple est simplement d'utiliser du MOSFET en LOGIC COMMAND

Si j'ai bien compris le IRF530N en particulier n'est pas compatible avec cette utilisation?

pepe:
Cependant, dans le cas présent, la résistance de 20Ω en série dans la source provoque une chute de la tension grille source VGS, théoriquement de 20 V pour un courant IS=1A !!!

Cela signifie qu'avec ce montage, le transistor est dans l'incapacité de commuter correctement sa charge avec le courant escompté.

Ce qui risque de se passer, c'est qu'en appliquant les 5V, le transistor commence juste à entrer en conduction, mais limite le courant dans la bobine du moteur à quelques 0,1A en se comportant comme une résistance de valeur élevée, et qu'il chauffe sans même pouvoir faire démarrer le moteur.

Si j'ai bien compris cette partie, il faut donc appliquer au moins du 10V au MOS de manière à être certain d'avoir RDS(on) qui vaut 90 mΩ. Dans ce cas la chute de tension n'est plus que de 0,09 V en théorie pour les 1A. Je peux donc conserver la résistance de 20Ω qui me permet de limiter le courant à 1A (au dessus les bobines risquent d'y passer).

Je possède des transistors bipolaires NPN BC337. Son gain est compris entre 100 et 630. IR2=U/R = 12V/220Ω = 0,41 mA. Il me faut donc une résitance R1= (5-0,7)/(0,00041/100) = 1 MΩ.

Est ce que ce raisonnement est valable?

schemeit-project (3).png

Wiiik:
Bonsoir,

Si j'ai bien compris le IRF530N en particulier n'est pas compatible avec cette utilisation?

Comme bien expliqué par pepe
ce n'est pas là une situation où il sera le plus à l'aise :sunglasses:

Un peu de technique :
MosFet veut dire : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor.
La commande (Gate) est formée par :

  • M : une surface métallique
  • O : une couche d'oxyde de Silicium (SiO2) déposée sur le barreau conducteur en silicium.
    FET : Le transistor appartient à l'espèce des effet de champ (électrique).
    C'est à dire que sous l'effet du champ électrique commandé par la tension Vgs on augmente ou on diminue la section du barreau conducteur.
    Le barreau peut être complètement pincé *(transistor bloqué) ou * complètement ouvert (RDSon est à sa valeur minimale). Ce qui explique pourquoi RDSon dépend de la tension Vgs.

Capacité de Gate :
Principe de base : deux surfaces conductrices séparée par un isolant isolant forment un condensateur.
Surface conductrice : Gate, barreau conducteur
isolant : couche de SiO2.
La valeur de ce condensateur (CGS) dépendra de la valeur des surfaces --> donc de la taille du transistor ---> donc de sa puissance.
Comme ce condensateur n'est pas voulu mais est une conséquence de la technologie utilisée on parle généralement de composant parasite.

Avec des "petits" transistors (Imax<1A) ce condensateur sera très faible donc négligeable.
Le problème peut se poser avec les très "gros" transistors où ce condensateur peut dépasser plusieurs nano farads.

Un autre "élément parasite" est à prendre en considération : l'inductance cachée dans le câblage.
Elle est particulièrement importante dans les câblages volants que j'appelle "perchoir à mouche".
L'inductance ayant pour propriété de limiter les variations brusques de courant (c'est la réciproque du condensateur qui limite les variations brusques de tension), son effet est, pour cet application, bénéfique.
Dit autrement cela veut dire que le courant max théorique calculé comme dans les messages précédent ne sera jamais atteint.
La difficulté est que la vraie valeur dépend principalement du mode câblage.

Il y a une autre résistance qui peut être utile : celle que l'on place entre la Gate et la masse (R>10 kohms).
Explications :
L'entrée d'un MosFet est très très grande. Pour peu que le fil de connection de Gate se retrouve non raccordé il se transformera en antenne. La conséquence est que le condensateur parasite Cgs se chargera et le transistor "pourra" devenir conducteur.
En résumé s'il n'y a aucune possibilité que le fil de Gate soit déconnecté cette résistance n'est pas utile, dans le cas contraire c'est une sage précaution.

Merci pour toutes ces informations!

J'ai essayé de réaliser le montage de mon dernier schémas cette après midi. L'objectif est donc d'amener du 12V sur la Gate du MOSFET.

Avec le BC337 utilisé comme sur le schéma, il y a une chute de tension de presque 8V entre le collecteur et l'émetteur et il ne reste plus que 4V pour le MOS... Après vérification il vaut mieux placer la charge avant le collecteur pour éviter cette chute, mais ce n'est pas compatible avec mon application.

Est ce que vous auriez des propositions pour piloter le Gate du MOS en 12V avec l'Arduino et le BC337?

Bonjour,

Merci pour les informations. Je vais faire un petit retour, peut être que ça pourra être utile à quelqu'un d'autre qui serait dans mon cas.

Finalement, j'ai décidé de revenir plus ou moins au montage initial sur dimensionné mais plus simple, moins gourmand en composants et non inverseur.

Donc je commande avec du 5V la Gate du MOS en série avec une résistance de 320Ω. D'après la doc c'est suffisant pour que le MOS devienne passant. Il n'est pas saturé mais d'après la courbe IDS en fonction de VGS, c'est suffisant pour laisser passer les 1A dont j'ai besoin pour alimenter les bobines de mon moteur. En pratique la résistance du MOS reste "petite" (inférieure à 1Ω).

J'ai consulté un document des Techniques de l'ingénieur qui propose une description du moteur pas à pas unipolaire. D'après la mise en équation, le couple d'un tel moteur ne dépend que de l'intensité. J'utilise donc du 5V au lieu du 12V pour alimenter une bobine en série avec le MOS et une résistance d'1Ω.

En pratique la résistance totale du circuit permet d'obtenir 1A, les transistors ne chauffent pas, le couple moteur est satisfaisant pour mon application et le montage consomme moins de puissance (moins de puissance dissipée dans la résistance).