Utilisation de MOSFET pour piloter un circuit 48V

[kidps]

Bonjour,

Je viens vers vous concernant une demande.
Pour un projet d'étude, j'ai besoin de piloter un circuit de puissance, dans le but de tester des cartes électroniques comportant des relais mécaniques basculant aux alentours de 22V.

Afin d'être au plus proche des conditions de fonctionnement de ces cartes, j'aimerai tester ces relais sous une tension de +48V.

L'idée est de piloter, grâce à l'Arduino, des relais (je pense MOSFET ?) qui agiront comme simples interrupteurs pour passer, ou bloquer, le 48V dans différents pins de ma carte électronique.
Ensuite, la mesure du retour de ces signaux permettra de vérifier la continuité électrique et si le signal n'est pas écroulé (pas directement sur l'Arduino).

J'aimerai automatiser ces test, d'où l'utilisation d'un Arduino. En réalisant différentes séquences de test, exemple, +48 sur pin25 (de ma carte) et mesure sur le pin 24 => Conforme.

Après plusieurs recherches et exploration sur ce forum, je me suis tourné vers l'utilisation de MOSFET, mais je pense avoir fait une erreur lors du choix de ceux-ci, je m'explique.

J'arrive à commander ces MOSFET avec mon Arduino, le problème étant que la tension passant entre le drain et la source (lorsque j'applique un +3.3 ou +5V sur la Gate) n'est "que" de 3.8V , sachant que j'ai une tension d'alimentation aux bornes du drain de +48V (alimentation 48V - 1.1A et même problème avec une alimentation 48V - 0.32A) .

Concernant le choix des MOSFET, j'étais parti sur le IRLZ44NS et le IRL520NPBF.
Mes critères de choix étant de pouvoir les commander avec l'Arduino, qu'ils puissent commuter du 48V, l'ampérage n'étant pas important pour mon utilisation.

Merci d'avance pour votre aide, si jamais je ne suis pas clair, n'hésitez pas à m'interroger et me corriger.

[fdufnews]

Bonjour,

Un petit schéma de ton montage d'essai peut-être pour comprendre les conditions de test.

[kidps]

Bonsoir,

Voici un schéma électrique d'une carte que je voudrais tester

Dans mon idée, j'injecte sur les pins d'entrées (les carrés du haut) et je récupère sur les pins de sorties (ceux du bas).

[jef59]

Bonjour,

Bienvenu sur ce forum.

@kidps

Dans mon idée, j'injecte sur les pins d'entrées (les carrés du haut) et je récupère sur les pins de sorties (ceux du bas)

Malheureusement, cela ne se passe pas toujours comme cela, à savoir entrées en haut, sortie en bas.

Ton schéla est complexe dans le sens où nous lecteurs Lambdas, on ne sait pas à quoi sert cette carte, mais elle reste testable, et pas comme tu le décris.

Exemple:
Entre 24 et 25, il y a une bobine de relais, pour la tester, il faut
-connecter 24 à 48V
-connecter 25 à 0V
-connecter 23 à 48V
-mesurer la tension en 10
ect...

Conformément au montage.

Pour connecter une broche de ta carte au +48V, il faut 1 "inter" fait avec 1 MOS canal P.

Pour piloter 1 MOS canal P, il faut 1 étage intermédiaire.

Pour connecter une broche de ta carte au 0V, il faut 1 "inter" fait avec 1 MOS canal N.

Pour mesurer des tensions 0-48V sur une entrée analogîque Arduino, il faut un diviseur de tension transformant le 48V en 5V maxi.

Bref, comme souvent, "ça se fait avec Arduino", mais pas n'importe comment!

Rien qu'en écrivant ou décrivant tes séquences de tests et mesures à effectuer, je pense que tu vas clarifier 90% du probléme.

[jef59]

ILLUSTRATION DE MON MESSAGE PRECEDENT:

Schéma trouvé sur le Net chez (désolé, j'aurais voulut trouvé en français, mais c'est le schéma que je cherchais)
https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/transistor-mosfet-arduino-esp8266/

A gauche, le MOS canal N, pour relier RL (dans ce schéma) à GND.

A droite, le MOS canal P, pour relier RL à VDD.

Vous pouvez imaginer un mix des 2, avec
"En haut" de RL un canal P, pour relier à VDD
"En bas" de RL un canal N, pour relier à GND.

RL peut être une bobine de relais.

Pour piloter votre bobine de relais (RL), il faudrait piloter "le haut" (fermer ne P) et "le bas" (fermer le N).

Cette double commande est redondante, qui peut le + peut parfois le -, c'est une illustration des possibles si vous utilisez correctement les MOS N ou P.

[al1fch]

Bonjour @jef59

Une réserve pour le schéma de droite avec un MOSFET P :
Pour bloquer ce transistor Vsalida_digital doit être quasiment égal à VDD, soit 48V comme évoqué dans le titre du fil de discussion

[fdufnews]

Très franchement, pour du test statique je pense que des relais sont bien mieux adaptés que des mosFET.
Si tu veux absolument utiliser les mosFET, pour les modèles canal P il va falloir ajouter un étage de commande.

Et je pense, comme @jef59, qu'avant d'aller plus loin il faudrait écrire la succession des tests pour ne pas s'apercevoir à la mise en route du banc que "et bien non, les entrées ne sont pas toutes en haut et les sorties toutes en bas".

Et question subsidiaire, est-ce seulement du test fonctionnel?

[jef59]

Bonjour,

Effectivement, et j'avais écris plus haut

@jef59

Pour connecter une broche de ta carte au +48V, il faut 1 "inter" fait avec 1 MOS canal P.

Pour piloter 1 MOS canal P, il faut 1 étage intermédiaire.

Mais je n'ai pas pris le bon dchéma pour l'illustrer.

Il faudrait par exemple un petit transistor NPN ou canal N pour piloter le MOS canal P, ou mieux, 1 CI multi sorties (collecteurs ouverts?) car il va avoir plusieurs canal P à piloter pour faire le testeur auto de cette carte.

A suivre, je lance des pistes.

[kidps]

Bonjour,
Tout d'abord, merci à tous pour le temps que vous m'accordez.

Ton schéla est complexe dans le sens où nous lecteurs Lambdas, on ne sait pas à quoi sert cette carte, mais elle reste testable, et pas comme tu le décris.

Oui, c'est exactement ce genre de séquence de test que j'ai commencé à lister et que je programmerai sur l'automate, afin de vérifier la conformité de la carte.
J'ai volontairement simplifier avec "entrées" en haut et "sorties" en bas pour ne pas m'étaler et embrouiller.

Mon problème étant qu'avant de commencer cette phase de codage, j'ai essayer de piloter "manuellement" les MOSFET canal N que j'ai acheté.
J'ai réalisé un montage similaire au schéma, du canal-N, que tu m'as fournit dans ton message suivant, avec un voltmètre pour mesurer en la tension qui "passe" entre le D et le S de mon MOSFET, je retrouve bien sur le D, mon 48V mais par contre, sur le S, je n'ai que 4V.

Pour connecter une broche de ta carte au +48V, il faut 1 "inter" fait avec 1 MOS canal P.

Pour piloter 1 MOS canal P, il faut 1 étage intermédiaire.

Pour connecter une broche de ta carte au 0V, il faut 1 "inter" fait avec 1 MOS canal N.
Première interrogation de ma part, pourquoi l'utilisation d'un MOSFET canal P en plus d'un MOSFET canal N.

De ma compréhension, j'avais prévu d'utilisé un MOSFET N, sur lequel je faisait arriver un 48V sur le drain et avec la source constamment branchée au GND. Peut-être ai-je très mal compris le fonctionnement.

De plus, quand tu parles d'étage intermédiaire, je ne vois pas bien ce que cela signifie.

Pour piloter votre bobine de relais (RL), il faudrait piloter "le haut" (fermer ne P) et "le bas" (fermer le N).

Cette double commande est redondante, qui peut le + peut parfois le -, c'est une illustration des possibles si vous utilisez correctement les MOS N ou P.

Je comprend mieux votre point de vue, merci.

Et je pense, comme @jef59, qu'avant d'aller plus loin il faudrait écrire la succession des tests pour ne pas s'apercevoir à la mise en route du banc que "et bien non, les entrées ne sont pas toutes en haut et les sorties toutes en bas".

Je vous confirme, les signaux arrivant sur les pins d'en "haut" sont bien des entrées (toujours du 48V).
Et ceux du "bas", au contraire, sont forcément des sorties qui vont sur des lampes/relais ou actionnent des alarmes. J'ai croppé l'image du schéma pour ne pas avoir trop de détail.

Cette phase de codage de toutes les séquences de test, arrive en second plan, tout d'abord j'ai voulu testé le principe de mon projet, avec 2-3 MOSFET qui pilotent le circuit de puissance en 48V.
Une fois que j'aurais réussi à avoir le comportement "théorique" je comptais m'attaquer à la vrai phase de réalisation, en y branchant la carte électroniques, et en réalisant les séquences de tests.

Et question subsidiaire, est-ce seulement du test fonctionnel?

Qu'est-ce que tu entends par du "test fonctionnel" ?
Je veux tester si sous 48V (ce qui reproduit les conditions dans lesquelles elles sont utilisées) les relais basculent bien, et, de plus, si tout les "chemins" sont conformes au niveau des continuités électriques.

Comme vous avez pu le voir/comprendre, je suis débutant en électronique et Arduino, je pense avoir fait une erreur dans le choix des MOSFET (surement du à une mauvaise compréhension de ma part), étant donné que j'ai choisis des MOSFET canal N, et que vous parler régulièrement des MOSFET canal P, je vais voir pour me redocumenter voir si je n'ai pas loupé des infos.

Merci à vous !

[fdufnews]

@kidps

Qu'est-ce que tu entends par du "test fonctionnel" ?
Je veux tester si sous 48V (ce qui reproduit les conditions dans lesquelles elles sont utilisées) les relais basculent bien, et, de plus, si tout les "chemins" sont conformes au niveau des continuités électriques.

Donc c'est du fonctionnel.
Tu ne cherches pas à mesurer, par exemple, la résistance de la bobine des relais, la résistance des continuités électrique de bout en bout ou les isolements.

@kidps

De ma compréhension, j'avais prévu d'utilisé un MOSFET N, sur lequel je faisait arriver un 48V sur le drain et avec la source constamment branchée au GND

Là, tu fais un court-circuit. Il faut placer une charge dans le circuit du drain comme tu peux le voir dans les schémas du post #5.
En principe, si on se base sur ton schéma, tu devrais avoir du 48V sur les "entrées" et des mosFET canal N sur les 3 bobines des relais coté "sorties" et en commandant les relais tu devrais voir des changements d'états sur les sorties.
Le truc qui m'interroge, c'est qu'il me semble voir une pile(??) aux bornes du relai Rc et si tu appliques un 48V sur les bornes du haut la pile(??) serait à l'envers

[kidps]

@fdufnews

Donc c'est du fonctionnel.
Tu ne cherches pas à mesurer, par exemple, la résistance de la bobine des relais, la résistance des continuités électrique de bout en bout ou les isolements.

Exactement, pas de mesure, "simplement" de retrouver mon signal d'entrée en sortie.

@fdufnews

Le truc qui m'interroge, c'est qu'il me semble voir une pile(??) aux bornes du relai Rc et si tu appliques un 48V sur les bornes du haut la pile(??) serait à l'envers

Oui, effectivement, une erreur dans le schéma, c'est un condensateur qui permet de temporiser la "décharge" (avec la resistance) et le basculement du relais Rc pour le repositionner dans son état normal.

@fdufnews

Là, tu fais un court-circuit. Il faut placer une charge dans le circuit du drain comme tu peux le voir dans les schémas du post #5.

J'ai placé une charge avec une LED, pour vérifier visuellement le bon pilotage de mon MOSFET à l'état passant/bloquant (LED allumée/éteint), je vois bien la LED s'allumer et s'éteindre, cependant lorsque je mesure la tension entre GND et la Source, je n'ai que ~4V, tout en ayant 48V entre GND et le Drain.

Donc quand je place mon pin 24 de ma carte électronique après la Source du MOSFET et le pin 25 à la GND, le Relais A ne bascule jamais, car sa tension de basculement étant de ~20V, lui ne reçoit que ~4V qui est la tension que je retrouve sur la Source du MOSFET.

D'où mon problème, qui n'est pas le pilotage de mon circuit de puissance, mais la tension (trop faible), à l'état passant, entre mon Drain et ma Source.

J'ai essayer de brancher directement sur les pinoches de commande de mon relais, donc une à la terre et l'autre après la Source du MOSFET, celui-ci ne bascule jamais. Et si je mesure au voltmètre, je retrouve bien la tension de 4V dessus.

[fdufnews]

Si on reprend les schémas donnés par @jef59

Le relais doit être monté à la place de RL dans les montages ci-dessus.
Sans oublier que pour utiliser un canal P (montage de droite) avec des niveaux logiques (3V ou 5V) il faut ajouter un transistor bipolaire NPN ou mosFET canal N pour commander la grille sinon tu ne pourras jamais le bloquer.

[jef59]

@kidps

J'ai réalisé un montage similaire au schéma, du canal-N, que tu m'as fournit dans ton message suivant, avec un voltmètre pour mesurer en la tension qui "passe" entre le D et le S de mon MOSFET, je retrouve bien sur le D, mon 48V mais par contre, sur le S, je n'ai que 4V.

Je ne comprends pas.

Post5, sur le schéma canal N
Sur le transistor, en 4: G la Grille
En 5: D le Drain
En 1: S la source.

Sur ce schéma, le Source S, est connectée au GND, comment peut tu mesurer 4V sur S?

4V entre quoi (G, D, S) et quoi (G, D, S)?

Si tu dis avoir utilisé le schéma post5, non, je ne comprends pas ce que tu a fais.

Pour avancer, parlons de choses concrétes, sur un schéma,.
Peut tu s'il te plait produire le schéma exacte de ce que tu a câblé pour faire tes essais et mesures, et y indiquer le résultat de tes mesures?
Ce serra plus précis comme constat, merci.

EDITION, SUITE A REPONSE @fdufnews

Merci @fdufnews

Restons en, pour l'instant, au canal N puisque @kidps dit avoir utilisé le schéma avec canal N

[jef59]

Bonsoir,

@kidps

c'est un condensateur qui permet de temporiser la "décharge" (avec la resistance) et le basculement du relais Rc pour le repositionner dans son état normal.

Si je me permet des remarques techniques, c'est uniquement j'espére pour t'apporter un autre point de vue technique.

C'est difficile de faire un RC avec dans la chaîne (R X C) une bobine de relais car le R à prendre en compte est en réalité, dans ton cas de figure R1 + Résistance de la bobine RC.

Et la tension aux bornes de RC est uniquement celle aux bornes de la résistance de la bobine

Quand C est chargé à 48V (fléche rouge) et que tu ouvre le circuit, tu as U (fléche bleue) aux bornes de la bobine RC de résistance Rc différente de 48V.

A savoir:
Au tout début de la décharge de C
U = (48 x Rc) / (R1 + Rc)
Puis U décroît avec la décharge de C.

Le probléme est que si R1 trés > à Rc (pour avoir une décharge longue de C), alors U < à "trés <" à 48V, et le relais décroche instantanément...
Loupé pour 1 temporisation.

Voilà ces quelques remarques, ce n'est pas pour te démoraliser, mais juste histoire de dire n'hésite pas à poser des questions sur ces points techniques.

[kidps]

Bonsoir,

@fdufnews

Le relais doit être monté à la place de RL dans les montages ci-dessus.

Je viens de déplacer ma charge en plaçant mon relais à la place entre VDD et D, comme sur le schéma du canal N, et effectivement, j'arrive à piloter mon relais grâce à ce montage.
Je pense avoir compris mon erreur, et j'ai réussi, en fin de journée à piloter, mon relais A via le MOSFET.

Manque de compréhension de ma part ou mauvaise appréciation des principes de base de l'électroniques.
Dans la journée de demain, je réaliserai d'autant plus de test pour être sur de bien avoir saisi ce qui n'allait pas.

@jef59

Sur ce schéma, le Source S, est connectée au GND, comment peut tu mesurer 4V sur S?

4V entre quoi (G, D, S) et quoi (G, D, S)?

4V entre S et une terre.

Concernant votre dernier message @jef59, c'est un schéma reproduit de la carte électronique constructeur, je n'ai pas la main et ne peut agir sur tout les éléments que vous mentionnez.

@jef59

Si je me permet des remarques techniques, c'est uniquement j'espére pour t'apporter un autre point de vue technique.

Aucun soucis de mon coté, je ne peux que vous remercier du temps pris pour m'aider à résoudre mon problème !

Ainsi, pour le moment, mon problème est résolu à voir si je rencontre d'autres difficultés en avançant dans mon projet.

Je n'hésiterai pas à revenir vers vous en espérant être plus clair dans mes explications.

A noter, je me demande si je clos ce sujet, et dans le cas où je rencontre de nouveaux problèmes, je dois ouvrir un nouveau topic ? Ou bien je peux continuer sur celui-ci ?

Merci à tous pour votre aide, bonne soirée,

[fdufnews]

@kidps

A noter, je me demande si je clos ce sujet,

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