Résumé
Les étages de puissance MLI agissent comme des transformateurs de puissance. Il est donc judicieux de mesurer le courant du moteur à la sortie du contrôleur et non au niveau de l'alimentation.
Conversion de puissance
Fondamentalement, un étage de puissance MLI est un convertisseur de puissance qui transforme la puissance d'entrée de l'alimentation Pin = Vcc * Icc en une puissance de sortie qui est appliquée au moteur Pout = Umot * Imot.
Comme aucune énergie n'est stockée, nous avons (à l'exception des pertes) : Pin = Pout or Icc = (Umot/Vcc) * Imot . La tension du moteur dépend de la vitesse requise et de la charge et est contrôlée par le cycle de travail MLI D=(ton /(ton + toff).
Le résultat le plus important est que les courants du moteur doivent être mesurés à la sortie de l'étage de puissance du contrôleur. N'utilisez pas le courant d'alimentation pour calculer l'échauffement ou le couple du moteur.
Déduction
En simplifiant légèrement, un étage de puissance MLI est essentiellement un convertisseur DC-DC abaisseur ou un convertisseur Buck.
Les correspondances suivantes s'appliquent :
- la tension d'entrée Vi ->la tension d'alimentation constante Vcc du contrôleur
- la tension de sortie Vo -> la tension appliquée au moteur Umot
- l'interrupteur S -> les MOSFET de l'étage de puissance
- la diode D -> les diodes de l'étage de puissance
- l'inductance L -> l'inductance totale (dans l'étage de puissance, l'inductance du moteur et le moteur)
- le condensateur C -> pas de correspondance directe (mais on peut penser au filtre EMI et au CLL)
- la charge (non représentée) -> le moteur (avec la résistance et la tension induite)
"Le modèle conceptuel du convertisseur buck est mieux compris en termes de "réticence" d'un inducteur à permettre un changement de courant. Lorsque l'interrupteur est ouvert (en position "off"), le courant dans le circuit est de 0.
L'interrupteur S est fermé (les MOSFET sont conducteurs) :
Lorsque l'interrupteur est fermé (état passant), le courant commence à augmenter et l'inducteur produit une tension opposée à ses bornes en réponse à la variation du courant. Cette chute de tension s'oppose à la tension de la source et réduit donc la tension nette dans la charge. Au fil du temps, le taux de variation du courant diminue et la tension aux bornes de l'inducteur diminue également, ce qui augmente la tension au niveau de la charge. Pendant ce temps, l'inducteur stocke de l'énergie sous la forme d'un champ magnétique.
L'interrupteur S sera ouvert (les MOSFET ne sont pas conducteurs) :
Si l'interrupteur est ouvert avant que l'inducteur ne soit complètement chargé (c'est-à-dire avant qu'il n'ait permis à tout le courant de passer en réduisant sa propre chute de tension à 0), il y aura toujours une chute de tension aux bornes de l'inducteur, de sorte que la tension nette perçue par la charge sera toujours inférieure à la source de tension d'entrée.
Lorsque l'interrupteur est rouvert (état hors tension), la source de tension est retirée du circuit et le courant diminue. La diminution du courant produit une chute de tension dans l'inducteur (opposée à la chute à l'état passant), et l'inducteur devient alors une source de courant. L'énergie stockée dans le champ magnétique de l'inducteur soutient le flux de courant à travers la charge. Ce courant, qui circule alors que la source de tension d'entrée est déconnectée, (...) totalise un courant supérieur au courant d'entrée moyen (qui est nul à l'état bloqué). L'"augmentation" du courant moyen compense la réduction de la tension et préserve idéalement la puissance fournie à la charge. Pendant l'état hors tension, l'inducteur décharge l'énergie qu'il a stockée dans le reste du circuit.
Si l'interrupteur est refermé avant que l'inducteur ne se décharge complètement (état passant), la tension au niveau de la charge sera toujours supérieure à zéro". (extrait de Wikipedia - Buck Converter , Interactive Diagram)
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