Mosfet qui chauffe et claque

Bonjour à tous ,
après avoir parcouru nombres de sites et d'avis , je me suis lancé dans la réalisation d'une Dry cell de 25 plaques.
Pourquoi 25 d'une part c'est le potentiel d'inox trouvé et d'autre part ,par soucis d'économies , j'utilise pour l'alim. un vieux poste à souder à l'arc.
Ce poste sort du courant alternatif en 40v,43v,47v,50v.
Redressé par un pont de diodes non filtré alimente directement la cellule.
Tout ceci fonctionne parfaitement : à 16A position 50v alternatif
production: 4L/mn

Problème au bout de 2 heures , chauffe importante , autour de 70°.

Pour y remédier , je me suis lancé dans la réalisation d'un PWM avec un schéma trouvé sur internet.
Schéma dont je ne sais comment vous le poster , j'ai tenté de comprendre les explications dans la FAQ mais je n'ai pas saisi ou trouver la méthodologie. C'est sûrement lié à mon incompétence.
Une petite méthode didactique serait pour moi la bien venue.
Pour la partie signal tout fonctionne parfaitement , je pilote une Del et je peux constater son clignotement à basse fréquence.
Alim en 12v
Je précise avoir une sortie signal à 9v.
Tout se complique quand je réalise la partie puissance avec un Mosfet IRFB38N20D.
VDss 200v, RDS on 0.054 ,Id 44A
La aussi sous 12V pas de problème , la LED est bien pilotée , par contre dès que je branche la sortie de la cellule qui est je suppose en 50x1,414
redressé ou peut être en pointe à un peu plus mais loin des 200v supportés, le Mosfet monté sur un petit radiateur se met à chauffer très vite une minute environ et claque .

Pas de problème pour vous transmettre les images et schémas dès que j'aurais compris l'astuce.
Merci de votre aide pour résoudre ce soucis.

De plus je ne compte pas m'arrêter la , je lis avec attention les projets et j'espère pouvoir m'y investir et participer.

A bientôt j'espère

Michel

Bonjour,

Sans schéma et avec le info données:

Dans la mesure ou ton mosfet est bien commandé (tension sur la grille suffisante), comme il a un RDSon de 0.054 ohms, en faisant passer 16A dedans, il dissipe 14W ce qui est pas mal.

Il faut déjà un radiateur de taille suffisante pour dissiper cette puissance.

A+
JCV

Bonjour Michel,

Je t'envoie un MP pour t'indiquer mon adresse mail.

Tu m’envoies le schéma et... je le poste.
Enfin, je vais en plus t'indiquer comment le faire bien sûr     

@++

Bonjour Michel,

Pas étonnant que le mosfet crame, 16A sous 50V.

La même dry cells en courant continu sous 9V, avec certainement une configuration différente pour le branchement des plaques, la conso doit dépasser les 50A.
Ton alim fait quelle puissance de sortie?
Car si l'alim s'écroule, le PWM en souffrira, surtout les mosfets.

Toujours bien dimensionner voir surdimensionner le radiateur.

Il te faut mesurer avec exactitude le courant consommé par la dry cells, ensuite ne pas hésiter à doubler la capacité du ou des mosfets, si si, j'ai connu ça aussi.

A+

Bonjour Michel,

Alors directement en 50v, enfin plutôt 70v réels, et obtenir 4L/mn c'est pas mal.
Ca chauffe ?... Peut-être serait-il intéressant de savoir pourquoi et tenter d'y remédier.

Mais restons sur le PWM.

VDss 200v, RDS on 0.054 ,Id 44A. Ça c'est la pub en couleur   Non, je rigole.
Choisir son mosfet ne peut pas se faire en claquant des doigts, comme ça.
Car dans ce cas, se sont généralement eux qui nous claquent dans les doigts....

220v sous 44A (et même beaucoup plus jusqu'à 180A en impulsionnel) oui, mais pas en permanence. Cela dépend de la fréquence sous laquelle tu vas le faire travailler et aussi de la tension (charge) et courant.
La 1ère chose à regarder pour un mosfet (et il y en a beaucoup d'autres   ) c'est sa zone de fonctionnement. Pour ton mosfet, fig 8 page 4 :

Et la première chose qu'on regarde c'est la fréquence min à ne pas dépasser.
70v pour 16A cela nous fait des impulsions max de 1ms, soit une période de 2ms soit une fréquence min de 500hz.

Et ce n'est même pas vrai en pratique car les datas sheet indiquent cette mesure que pour une seule impulsion.
Dans la pratique, tu ne devrais pas descendre en dessous du khz je pense, par sécurité.

Il est vrai qu'on part sur 16A qui est le courant max débité par ton poste mais cela est plus faible en réalité. Peut-être le mesurer serait intéressant.
Mais tu vas avoir à faire pas mal d'autres mesures...

Je t'ai envoyé tes images et schéma pour que tu postes tout ça et on en rediscute ensemble.

Et exactement dans le sens de ce que Jean-Claude et Francis ont pensé...

@++

Bonjour et merci pour vos premières réponses.

Alain m'a généreusement donné un coup de main et je vous poste les photos.








Les questions que je me pose sont:
La dimension du radiateur, Jean Claude me le confirme , quel serait sa dimension , et faudrait il le ventiler?
La fréquence utilisée, Alain ta réponse me fait aussi avancer , je ne sais pas interpréter toutes les infos des data.
J'ai choisi ce Mosfet en tenant uniquement compte de sa tenue en tension , de sa capacité en A et de sa résistance pour limiter justement la chauffe.
Comment déterminer le Mosfet idéal et doit on plutôt en mettre systématiquement plusieurs?
L'alimentation étant un poste de soudure , pouvant absorber 30A en secteur et délivrer 135A en soudure en 50V.
Le transfo peut il avoir aussi une influence ,effet magnétique indésirable?
Le fait de ne pas filtrer le courant , donc d'avoir des doubles alternances ?

Pour les mesures :

Un ampèremètre sur la tour ,maxi consommé:16A
La consommation augmenterai par l'emballement thermique
Tension mesurée en sortie du poste  50V en alternatif.

Donc vous pouvez vous rendre compte de l'étendue de mon ignorance et je comptes sur vous pour m'aider à progresser.

Pour le débit de la cell, quand l'ampèremètre affiche 16A, que la température de l'électrolyte est d'environ 40°, sur l'alimentation en 50V AC redressée ( quelle puissance réelle ?) le débit est de 4L/mn environ,mesurée a la bouteille dans un seau avec la montre.
C'est pour tenter d'améliorer le rendement et limiter les pertes joules que je voudrais tester le PWM.

Au début j'ai testé en 12V en passant par alim PC et batterie, le problème il faut plusieurs alim PC ce qui est encombrant , la batterie s'épuise et il faut constamment recharger.
De plus en 50V je limite les A donc les fils n'ont pas besoin d'être surdimensionnés.

Amicalement

Michel

Bonjour Michel,

Pour ce qui est du radiateur, en effet Jean-Claude le préconise, à juste raison bien sûr.
Pour les calculs de son dimensionnement, à vrai dire je ne m'en rappelle plus ou plus exactement je ne les ai jamais mémorisés. Notés tout au plus mais je n'arrive plus à retrouver mes notes depuis mon dernier déménagement !!! Enfin peu importe, c'est facile à retrouver avec Google ton Ami...

Citation :

Comment déterminer le Mosfet idéal et doit on plutôt en mettre systématiquement plusieurs?

La recherche du mosfet idéal risque de te prendre quelques centaines d'années   

Mais en mettre plusieurs en parallèle résout (presque) tous les problèmes... sauf le prix !!!!

Citation :

Le transfo peut il avoir aussi une influence ,effet magnétique indésirable?

Mais peut-être n'en n'es-tu pas à ce stade de perfectionnement. Cela viendra, enfin nous le souhaitons tous.
Pour le moment, le plus important est que ton électronique fonctionne de façon fiable sans avoir besoin de changer de mosfet toutes les 5 minutes.

Citation :

Tension mesurée en sortie du poste  50V en alternatif.

Là aussi prudence.
S"il est affiché 50v, il est donc mesuré la tension efficace (car tension réelle = 70v)
Or, les multimètres ne savent mesurer que des tensions sinusoïdales. Là nous avons des demies sinusoïdes donc mauvaise mesure. Sauf à avoir un multimètre True RMS... et encore...

Bon, 50v correspond quand même à ce qui est attendu.

As-tu un oscillo ? Si non... ton moral ne va pas s'améliorer   

Citation :

Au début j'ai testé en 12V ...
De plus en 50V je limite les A

Prendre garde à ce que l'on affirme... Nous travaillons sur un circuit résistif (cellules), donc la loi d’ohms s'applique pleinement et donc, si la tension augmente... le courant aussi !

Je reviens sur ton schéma :

Partie génération des crénals, par deux 555 classique. C'est un schéma que nous avons tous vu et qui doit fonctionner à coup sûr.
Avec une petite restriction quand même :
Chaque 555 comporte un filtre rc sur son alim.
Mais quel est le #{@#  ~|# qui a dimensionné ce filtre avec une résistance de 100ohms ?
C'est tout simplement une énorme erreur .
Le condo pourquoi pas mais la valeur de 100o réduit de façon très considérable le courant disponible en sortie du 555 qui, je le rappelle, est d'environ 300mA en normal. Alors qu'avec cette résistance, je doute que le courant puisse dépasser les 20mA.

Donc résistances de 100o à supprimer. Pour les 2 condos de 100uF tu n'en laisses qu'un, au mieux tu en mets un de 220 ou 470uF.
Par contre il faudrait découpler chacun des 555 par un condo de 100nF (MKH de préférence mais pas obligatoire) connectés entre la borne + et - de chacun.
Le découplage sera classique dans ce cas.

Pour la puissance :
Ton schéma est très classique, pourquoi pas ?
Enfin, oui si non courant important.
Le pull-down de 820ohms est bien mais encore une résistance trop élevée en sortie du 555.
Pourquoi 220o ?
Cela fait un pont diviseur et on obtient que 9.5v sur le drain (pour 12v de Vcc).
Et surtout on n'utilise plus le courant de sortie du 555 qui est relativement important. Enfin, pas au maximum.

Il est vrai que les mosfets ont besoin d'une bonne commande pour commuter (et décommuter aussi, idem).
Quelques uns de nos mosfets ayant rendus l'âme assez rapidement, hé oui.... J'en suis arrivé à ce circuit de commande qui, jusqu'à présent, donne entière satisfaction :

Petit hic : les crénals de commande doivent être inversés. Etat 0 pour faire conduire le mosfet.
Mais bon, un petit transistor ou ci inverseur et le tour est joué   
Ou utiliser un PNP pour Q2.
Je ne l'ai pas encore essayé car dans ce cas il faut dégager D1 et ça me gêne  beaucoup car grâce à elle la commutation à l'arrêt est très franche.

Enfin, à essayer pourquoi pas ? Avec un pull-down de gate de 1ko par exemple (idem 820o sur ton schéma).

@++

Merci Alain,
Oscillo: j'ai un OX800 Metrix acheté d'occasion il y a peu.

Fonctionne correctement mais pas juste sur toutes les plages en vertical .

Je vais donc supprimer les résistances 100 h.
Pour le 2 condos , tu dis tu n'en laisse qu'un, peu importe lequel .
Découplage , j'avoue ne pas comprendre ce qu'il faut faire , ou placer les condos , peux tu me faire un rapide crobar?
Quelle est l'utilité de ce découplage?
Ton schéma de commande est un schéma sur lequel je me suis déjà penché , dans la mesure ou les fronts seront plus francs .Je me suis rendu compte à l'oscillo que suivant le réglage des potars, le front n'est pas toujours vertical.
Par contre , en terme de fréquence ne vont-ils pas souffrir au regard des fréquences que le montage peut envoyer?
Ensuite , combien me conseilles tu de monter de Mosfet, il m'en reste 3 mais sont-ils adaptés ?
Le danger lié à la fréquence , trop basse et le Mosfet chauffe existe -il une combine de protection?
Pour le radiateur pas de problème je vais chercher.

Enfin , la lumière , mon moral remonte.

Merci encore

Michel

Bonjour,

Alors, 4L/mn avec seulement 16A, j'en doute.

N'oublier que notre meilleur score dans le projet "Eco Booster" était de 1.6L/mn avec 20A.

A 16A, les mosfets de 44A n'auraient pas cramé, et plus de 2.5 Faraday, là, une mesure ne doit être bonne.
Tu peux mettre tes 3 mosfets en parallèle, cela ne sera pas de trop.

Cela reste du domaine de l'électrolyse classique, ne pas dépasser les 2.5V par cellule sinon c'est la chauffe assurée.

A+

Bonjour,

Oui, je suis le raisonnement de Francis.
Avant de définir la "puissance" de l'électronique, sachons d'abord ce qu'elle aura à commander.

Il faut impérativement connaitre le courant max qui circule dans tes cellules.

Pour les tensions c'est facile. Tu as 24 cellules ce qui fait 70v / 24  = 2,9v.

Un peu beaucoup peut-être. Pas étonnant que ça chauffe.

Branche ta dry-cell en direct sur le pont redresseur (sans électronique) et mesure à l'oscillo aux bornes du redresseur.
Tu devrais avoir une belle sinusoïde redressée (normalement 100hz) et d'amplitude... 70v environ.

Ensuite mesure du courant.
C'est une autre histoire...

@++

Bonjour,

Faire attention au rapport cyclique qui va intervenir sur le courant crête par rapport au courant moyen.

Si on mesure 16A moyen, avec un rapport cyclique de 25% le courant crête est alors 4 fois supérieur (100/25) soit 64A. Et la fréquence à considérer est celle qui correspond au temps de conduction.

A+
JCV

Bonjour à tous et merci pour vos remarques pertinentes.

Quand j'ai entrepris la réalisation de la Cell, mon objectif était une production suffisante pour souder.
Pas de recherche de rendement.
Considérant la température comme un handicap , je me suis tourné vers le PWM pour réguler et obtenir un meilleur rendement.
Je pense que ce n'est la seule piste mais il faut avancer pas à pas.
Je vous livre ma réflexion sur la comparaison avec l'Eco Booster suivant les infos
1.6 L/mn pour 20A
J'imagine alimenté en 12V?
12x20= 240W
Production pour 1h
1.6x60= 96l/h
240/96=2.5W/L

Si je prends ma cell

70x16= 1120
4x60=240L/h
1120/240=4.66w/L
ou meilleure hypothèse
50x16=800
800/240=3.33W/h

Dans tous les cas , l'Eco Booster est plus efficace.

Pour les mesures , je vais les faire avec l'oscillo comme demandé.
Pour début semaine .
Pour l'ampérage , j'ai un ampèremètre pour CC sur la cell.

La remarque de Jean Claude , pourrait expliquer la chauffe rapide du Mosfet.

La solution la plus simple serait de passer en courant filtré non?

Merci de me consacrer du temps et continuez vos remarques , c'est ce qui fait avancer.
A plus

Amicalement

Michel

Bonjour Michel,

Oui, notre dry cells "Eco Booster" était très performante, mais n'a pas donné de résultat probant sur une éventuelle économie de carburant.

Le courant filtré, je ne pense pas que cela soit nécessaire, il faut respecter une seule chose avec l'électrolyse classique, ne jamais inverser la tension, sauf si cela est programmé avec un intervalle dépassant l'effet de pile, c"est à dire une dry cells ne possedant plus de tension interne.

A+

Bonjour à tous,

je reviens vers vous avec les mesures à la sortie du pont de diodes .

Réglage de l'oscillo:
1v en vertical
5ms en horizontal
Sonde X10

La première avec uniquement la pointe de la sonde sur le + du pont



La seconde en ajoutant la pince sur le - du pont.



Je suis dubitatif sur la forme du signal, je ne m'attendais pas à une sinusoïde mais à un signal double alternance.

Qu'en pensez vous ?


A plus

Michel

Bonjour Michel,

Je ne comprends pas trop tes manips, tu dis la sonde sur le +, puis la pince sur le - ???

La pince doit toujours être connectée.

Peux tu produire un schéma pour accompagner tes clichés, cela nous aidera à mieux les comprendre, merci.

A+

Bonjour à tous!

@Michel, Francis a raison, tu dois toujours mettre la pince de l'oscillo au moins, sinon tu ne pourra rien mesurer de concret.

Donc ta photo 2 montre un signal continue (front positif) non filtré en sortie de pont, c'est normale car tu n'a pas de capacité de filtrage et je ne penses pas qu'il y en ait vraiment besoin.

L'electrolyse en sera peut etre meilleure avec une petite oscillation qui sait?

A voir...

Bonjour Michel,

Comme le dit Francis, la pince du scope doit toujours être relié à un point de référence, ici ce serait le - du pont de diodes.

Le premier oscillogramme, ou on voit une sinusoïde n'a pas de signification (fausse mesure).

le second est plus logique et correspond à un signal redressé filtré. le temps entre deux arches est bien de 10mS ce qui fait 100Hz, c'est bien du redressé double alternance.

A+
JCV

Bonjour à tous,
je revendique votre indulgence ,

n'ayant aucune compétence avec un oscillo, je tatonne et vois des choses qui m'interrogent.

Ok si le moins n'est pas connecté les signaux ne veulent rien dire , j'ai avancé ....

Par contre pour le signal double alternance , les schémas représentent toujours un signal qui tend vers zéro , alors qu'ici le signal est tronqué.
Es-ce un facteur d'échelle sur l'oscillo?

Comme vous pouvez le constater , la tension affichée n'est pas cohérente pour une entrée de pont à 50V ac.

Il y a sur l'oscillo un étalonnage à 2v , quand je teste avec la position 0.5v , l'oscillo affiche bien 4 divisions entre les lignes .

Quand je positionne sur 1v, il n'y a plus qu'une division entre les lignes.
Donc la division vaut 2v .

Dans ce cas la tension lue tend bien vers 70v.

S'il y a parmi vous un spécialiste des oscillo , ayant toute la doc technique et schémas......


Maintenant il me faudrait connaitre l'ampérage .

Ayant un ampèremètre CC sur le système , il doit lire un ampérage moyen .

Comment lire cet ampérage ou le déduire.

Bonne journée à tous

Michel

Amateur44 a écrit:

Par contre pour le signal double alternance , les schémas représentent toujours un signal qui tend vers zéro , alors qu'ici le signal est tronqué.
Es-ce un facteur d'échelle sur l'oscillo?

Avec ce type de signal, je dirais que derrière le pont il y a une capa de filtrage. Mais on consomme aussi du courant. Cette forme de signal me parrais normale.

Amateur44 a écrit:

Comme vous pouvez le constater , la tension affichée n'est pas cohérente pour une entrée de pont à 50V ac.

Il y a sur l'oscillo un étalonnage à 2v , quand je teste avec la position 0.5v , l'oscillo affiche bien 4 divisions entre les lignes .

Quand je positionne sur 1v, il n'y a plus qu'une division entre les lignes.
Donc la division vaut 2v .

Dans ce cas la tension lue tend bien vers 70v.

Il semble y avoir un problème avec les calibres de l'oscillo. Si calibre 1V et sonde x10, la valeur mesurée serait de 30V moyen (3 carreaux sur la photo).

50V AC redressé devrait donner des crêtes effectivement à 70V, mais il y a peut être aussi de la chute de tension quelque part. Ou un problème de mesure ou calibrage d'oscillo.

Amateur44 a écrit:

S'il y a parmi vous un spécialiste des oscillos , ayant toute la doc technique et schémas......

Chaque oscillo à un schéma qui lui est propre. Il faut d'abord la marque et le type de l'oscillo. Avec ces données il doit être possible de trouver le manuel utilisateur sur le net.

Amateur44 a écrit:

Maintenant il me faudrait connaitre l'ampérage .

Ayant un ampèremètre CC sur le système , il doit lire un ampérage moyen .

Comment lire cet ampérage ou le déduire.

Si l’ampèremètre à courant continu  est entre la capa de filtrage qui est derrière le pont et la charge, il donnera directement le courant moyen.

A+
JCV

Merci Jean-Claude,

Il y a effectivement un problème de calibrage de l'oscillo sur le 1v, puisque l'étalonnage 2v sur le calibre 1v ne donne qu'un carreau.
J'en déduit que sur 1v chaque carreau représente 2v ce qui nous conduit à doubler la lecture et se rapprocher des 70v.

Je me suis mal exprimé pour la doc complète de l'oscillo , je l'ai en ma possession , ma demande est, si parmi vous il y avait quelqu'un qui pourrait avec cette doc me dire si on peu améliorer le calibrage pour obtenir de bonnes lectures.
L'oscillo est un METRIX OX 800 .

L'ampèremètre est entre le pont de diodes et la charge

Je précise que le pont est un pont moulé, KBPC5010, 50A, monté sur radiateur ventilé.

Ca voudrai dire qu'il y a une capa dans ces ponts, ou du courant consommé ?

Maintenant avec toutes ces infos , peut-on déterminer le montage des Mosfet pouvant résister en tension et courant.
Ainsi que la plage d'utilisation en fréquence.

Jean Claude dans un post précédent tu alertes sur le rapport cyclique pouvant quadrupler l'ampérage en crête.

Je commence à comprendre les subtilités de ces petites bêtes.

Rappel Mosfet IRFB 38n20d, ou faut il en changer et lequel dans cette jungle.

A+

Michel

Bonsoir,

Il n'y a pas de condo dans ce pont, mais il doit y avoir un condo dans le montage qui suit qui donne ce type de signal. L'ampèremètre placé juste en sortie de pont ne fera donc pas une bonne mesure, il va mesuré aussi le courant du condo (en simplifiant).

Pour le mosfet, un peu juste en courant, en mettre deux ou trois en // comme le disais Francis, voir aussi le schéma d'Alain pour la commande. Attention: sur ton schéma, la source du mosfet doit aussi être connecté au 0V du circuit de commande pwm.

A+
JCV

Bonjour Michel,

Si tu veux en savoir plus, Alain nous avait très généreusement fait un document.

Ici:
Les mesures

A+

Merci pour ces réponses

je vais pouvoir faire la synthèse de toutes vos remarques et suggestions, pour réaliser un nouveau montage.

J'ai commencé à lire les documents d'Alain , c'est très bien fait , à la portée de tous.

Pour la mesure je peux vous assurer qu'il n'y  a pas de condensateur dans le circuit.

Par contre , la cell peut elle se comporter comme un condo?

Je peux faire une nouvelle mesure en enlevant la cell , que dois je mettre à la place ?

A plus

Bonne soirée

Michel

Bonjour,

La cellule est un élément complexe, elle se comporte comme un condo, mais aussi comme une pile (par son effet de pile), et une partie résistive qui est en série avec la pile.

j'avais fait un schéma équivalent pour un élément.



La valeur des CWFC, RWFC dépend des dimensions et de la nature des plaques (tension d'effet de pile vseuil).

A+
JCV

Bonjour,

pour info , les plaques font:

total: 200mmX145 mm
utile: 175mmX115mm
épaisseur 1mm
INOX 316L
Nb: 25
Joint épaisseur : 2mm

(Je ne suis peut être pas au bon endroit pour la suite)


Par ailleurs, j'ai lu avec grand intérêt votre travail sur l'Eco Booster.

Gros boulot, si j'ai bien compris , cette cellule très performante en production , n'a pas convaincue quand à son utilisation pour diminuer la consommation d'un véhicule de manière significative.

J'ai lu par ailleurs que l'emploi du HHO pouvait aussi conduire à moins polluer, l'avez vous constaté?
Si c'est positif , ne serait-ce pas déjà une grande satisfaction pour tous ceux qui ont dépensé une grande énergie dans son aboutissement?

Et une bonne raison pour nous encourager à continuer?

A +

Michel