Un driver de courant à cathode commune

[blackbird]

Salut,

Je suis en train de bosser sur un driver de diode pour des diodes lasers dont la cathode est à la masse. On pourra faire aussi la même chose pour des diodes à anode commune.
Est ce que ça a un intérêt d'en parler (et peut être ensuite d'en fabriquer!) ici ?

A+

BlackBird

[nikoones]

salut fab,

bien sur qu'on est intéressé , cette question !!!

[electron190]

Salut Fabrice

J'avais bossé il y a quelques années sur un driver de ce type
J'avais abouti à un montage avec pas mal d'AOP et finalement , devant l’intérêt porté à cette réalisation , j'avais laissé tomber
C'était un montage en PWM , qui acceptait tout types de modulation ( analogique , TTL et symétrique )
J'avais aussi commandé des opto-coupleur spéciaux pour tester un autre concept , mais ils sont toujours dans leurs boites

[shrad]

alors ca c'est marrant, je suis justement en train de regarder a ca aussi

il y a une appnote qui en parle avec un schema : http://www.ti.com/lit/an/sbea001/sbea001.pdf

c'est ma bible pour ce genre de circuits... le probleme c'est que pour de la cathode commune l'impedance de mesure est super haute et proche du rail positif donc le taux de rejection est tres haut

j'avais commence a regarder ces notes :

http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 01332B.pdf

http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an105.pdf

j'en ai besoin egalement pour mon assemblage 8 diodes car c'est un bloc unique... l'ideal pourtant serait un driver configurable avec un jumper pour du cathode commune ou anode commune, avec une resistance de mesure centrale et un pont de mesure differentiel... l'ideal serait d'adopter des ampli ops microchip, car disponibles en echantillons gratuits facilement (linear technologies et texas instruments aussi, mais ils sont moins souples pour le nombre d'echantillons envoyes)

[djbastien]

Mes drivers sont à cathode commune et j'ai juste "retourné" le Die4drive.
En gros j'ai le +5V, la shunt, un PNP, la diode, la masse.
Il faut un étage d'inversion entre l'aop et l'entrée modulation pour se référencer par rapport au +5 et c'est bon.

[shrad]

l'ideal pour les plus gros courants reste un mosfet, et les mosfet canal P assez couillus pour ce genre de courants sont chers!

OK pour la solution a PNP par contre, c'est tres ingenieux

je pense que si on fais quelques essais et qu'on mets des idees en commun, on pourra facilement arriver a quelque chose de bien

pourquoi pas y associer un controleur de diodes a microcontroleur, avec reglage des seuils comme pour les drivers "pro" style coherent et spectra, et quelques controleurs TEC?

ca devrait etre possible a realiser sans trop de problemes...

[djbastien]

Je suis d'accord pour le mos, moi j'utilise ce genre de driver sur des diodes rouges donc un PNP suffit.
Sur les bleus j'ai effectivement un mos mais c'est des anode commune vu que la diode est isolée.

J'avais aussi pensé à mettre un micro pour régler les seuils en live avec des potards numériques mais je l'ai jamais fait.
Ca pourrait être intéressant à étudier.
Il faudrait juste remplacer les potards manuels par des numériques et mettre un micro qui les pilote.

[shrad]

meme pas... il suffit d'utiliser le DAC interne du micro pour donner la tension de reference

je vais tenter une paire de drivers maison (j'ai recu mes diodes de pompe, ca va chier ^^)

[shrad]

alors,

j'ai teste le montage numero 1 du PDF avec un IRF630 (Vgs sat 5V et relativement faible Rds) et un LM358 et ca fonctionne plutot pas mal, le montage est stable

il faut maintenant moduler le tout

j'ai pense faire un limiteur 5V avec la deuxieme moitie de l'AOP, une zener et un transistor, et utiliser un potar en diviseur sur le V+ pour ajouter un offset et un autre potar en diviseur sur la sortie du limiteur pour regler le courant actif

qu'en pensez vous?

[enzo]

Bonsoir
pour mettre mon petit grain de sel le datashette du OPA350 de TI cité sur le 1er schéma donné par Shrad
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa350.pdf

Voila

[shrad]

alors, aujourd'hui je vais tenter de faire quelques simulations avec ltspice, pour verifier differents types de modulation et de limitation en entree, quand j'aurai le temps au boulot

quand j'aurai mon nouveau portable (i7 avec 8h d'autonomie que j'aurai au boulot) je pourrai faire ce genre de choses dans le train deux heures par jour sur la route du boulot... je compte me remettre un peu au developpement pour la communaute

apres trois ans de "pause" due au boulot trop envahissant, avoir change de travail m'a redonne gout a tout ca ! (en plus d'une meilleure sante, car je ne fume plus, dors mieux, etc...)

[nikoones]

bon, ben il y a un problème là, blackbird avait commencé un truc, et vous ne lui laissai même pas le temps de s'expliquer je trouve que c'est un peu un pourrissage de topic çà, mais c'est sans hargne que je dit sa, c'est juste un état de fait un truc qu'il m'a sembler bon de signaler;

sinon, l'idée de travailler en équipe est bonne , shrad on attend de tes nouvelles et blackbird aussi , moi je serai intéressé aussi car j'ai dans l'idée de fabriquer un rouge qui pète alors il faudrait que l'on puisse l'utiliser a des tension de l'orde de 2 volts environ pour driver des diode rouge ou infra rouge ( driver de vert ) ; il faut élaborer un cahier de charge et tout, mais je serai d'avis de laisser a fab ce qui appartient à fab car il avait une idée dans la tête et en général il ne fait pas du vent lui !! ( ne vous sentez pas viser je ne vise personne ) ;

alors on attend des nouvelles , et... ...on les attend...

[shrad]

ben... justement, il propose d'en discuter et d'en fabriquer ici... selon moi c'est une invitation a contribuer

j'ai essaye de voir avec ltspice pour simuler un driver de ce type, ca fonctionne avec leurs ampli ops rail to rail single supply, mais a une tension de minimum 10V pour une excursion de 0 a 10A avec une consigne de 0 a 5V, avec une bande passante qui atteint 500kHz sans deformation de la modulation

il faut que je simule encore un petit peu, je vais voir si je sais adapter le principe du die4drive en cathode commune avec un mosfet canal N

Blackbird qu'est-ce que tu en penses?

au niveau du cahier des charges, je pense qu'il faudrait ces caracteristiques :

0 a 10A (mosfet faible RDSon basse tension, genre IRFZ44 mais en piochant dans les nouveautes)
offset reglable (pour permettre de moduler a partir du seuil de lasage)
reglages par potentiometres OU par consignes en tension (pour pouvoir commander par µC)
sortie mesure de courant
interlock

apres, pour la stabilite, je pense qu'il faut reflechir a la meilleure topologie...

un seul AOP qui fais la mesure et la consigne?
un AOP de mesure qui fournis la valeur de courant, et un deuxieme pour la consigne? cette configuration permettrait de realiser un driver anode/cathode commune avec un jumper, et un double AOP ne coute plus si cher
soft-start?

apres, si on a l'occasion d'utiliser des composants courants et de faire tirer des cartes semi pro avec serigraphie, je pense que ca serait une bonne chose d'avoir un driver "communautaire" pour une vingtaine d'euros ou moins

[blackbird]

Salut,

Pas de problème: tout le monde reste dans le sujet, c'est juste que je suis un peu à la bourre !
J'ai un premier jet qui me sort 2 A et qui marche en 5 V, faut encore tester la modulation ...

A+

BlackBird

[shrad]

pareil mais en modulant, je plafonne aux 10% inferieurs de la sinusoide, donc de petits "U" a zero amperes et de grands plafonds a 2A... ce n'est qu'en augmentant la tension que je peux avoir le reste de la sinusoide, mais attention, ce n'est qu'en simulation

je dois reparer mon generateur BF pour verifier tout ca en pratique car le signal 0.5V de calibration de l'oscillo, c'est pas un signal de test valable (je dois encore faire un ampli alors)

[djbastien]

Attention aussi a pas faire un truc bourrin capable de tout faire et qui prend 3 fois la surface d'un driver standard.
Je pense qu'il serait bien d'avoir une version faible courant jusqu'à 2A et une fort courant jusqu'à 10A. Ca change quand même pas mal de choses sur la partie puissance.
On pourrait aussi étudier des versions double sortie, quadruple sortie...

[nikoones]

oui c'est pas bête les driver multiple pour piloter des multidiode ( je pense au rouge ) .

mais pour les autres caractéristique le die4drive ne suffit pas ? je veux dire moi je l'ai modifié pour driver du rouge 658nm et c'est bon çà marche impec, il suffit de l'alimenter en 2.5 volts pour la partie puissance le reste alimenter en 5 volts environ ; pour la partie que j'ai modifié j'ai juste utiliser un lm358 et un irfz44 que j'ai en stock ( j'ai pris un lm358 qui est low voltage mais je pense que le "normal" fonctionne aussi ).
donc a mon avis il faudrait voir ce qu'on veux comme caractéristique ( vitesse et linéarité , puissance et voltage,modulation analogie ou ttl, "compacticité" etc.. );

j'aurai par contre une question sur le die4drive = est ce que quelqu'un l'a déjà mesurer en réponse en fréquence et la linéarité ? ( moi je ne peux plus je n'ai plus d'oscillo ni de modulateur de fréquence )

je vous mets les plan de ce que j'ai fait et qui fonctionne, peut être pourrai-ce servir de base ??

driver pour diode rouge 2.5 volts.jpg

[blackbird]

Salut Nikoones,

Relis le titre de ce sujet et tu comprendras la principale différence entre ce dont on parle ici et le Die4drive ...

A+

BlackBird

[nikoones]

a oui, j'suis bête

oui en effet c'est pas le cas ici !! j'me suis emballer , comme d'hab ... ... mais bon, pas grave, le schéma pourra quand même servir à d'autre il fonctionne ;

mais bon, c'est vrai, j'ai "oublié" le titre du sujet , m'en voulez pas...

[djbastien]

Quel est l'intéret d'alimenter la partie puissance en 2.5V?
Le plus simple est d'avoir une seule alim à 5v.

[shrad]

pour la partie puissance, 2A ou 10A ne change rien du tout, il suffit de choisir le bon mosfet et de concevoir l'etage de gain correctement

a la limite, on peux partir sur un double AOP avec une lecture de courant differentielle avec gain modifiable (jumper) et avec un deuxieme ampli op pour commander le mosfet

je vais tester le double AOP ce w-e

[shrad]

pour la partie puissance, 2A ou 10A ne change rien du tout, il suffit de choisir le bon mosfet et de concevoir l'etage de gain correctement

a la limite, on peux partir sur un double AOP avec une lecture de courant differentielle avec gain modifiable (jumper) et avec un deuxieme ampli op pour commander le mosfet

je vais tester le double AOP ce w-e

[nikoones]

@djbastien : c'est un driver de rouge c'est pour çà !!

[djbastien]

@Shard:
si ça change! La résistance de shunt sera beaucoup plus grosse et le transistor devra avoir un beaucoup plus gros radiateur pour 10A.
Sur mes drivers pour les rouges j'utilise une résistance 1/4W en shunt et un MOS en boitier SOT223 avec juste une plage de cuivre pour dissiper et ça chauffe pas.
Sur les drivers peltier dimensionnés pour 6A, j'ai une résistance de 4W en shunt et un transistor en TO220 avec un bon radiateur dessus.
La différence d'encombrement est non négligeable.
Idem pour les pistes qui doivent être 5 fois plus larges.
Regarde la photo que je joins, à gauche tu as un driver rouge délivrant jusqu'à 500mA à 4 sorties réglables 2 à 2 et à droite on aperçoit un driver double peltier 2x6A qui fait la même surface (sans compter le radiateur) alors que tout est géré dans un micro.
Après si l'encombrement n'est pas un problème, je suis d'accord qu'un seul driver peut tout faire.

@Nikoones:
Vu que c'est un générateur de courant, peut importe la tension d'alim. Il faut juste qu'elle soit au dessus de la tension de diode + tension de mesure sur la shunt.
Il est vrai que plus tu approches la tension du mini possible, moins ton transistor va chauffer, mais dans ton montage, si ce n'est pas le transistor qui chauffe, ce sera le régulateur qui génère le 2.5V vu que c'est un linéaire. Donc je ne pense pas qu'au final ça apporte grand chose

[nikoones]

@bastien : j'ai mis cette tension, pour m'éviter les mauvaise manip et je te met au defit ( pas méchament hein ! ) de driver ta diode lpc926 avec du 5 volts avec le driver die4drive !! essayer et tu comprendra

[nikoones]

euh fallait lire lpc826

[electron190]

Pour ma diode @808 , il me faut une alim de 150 ampères sous 2 volts
Faut des grosses pistes

[shrad]

OK pour le fait que 10A soit un peu haut comme valeur

mais en utilisant un shunt de 0.1 ohm on peux monter assez haut sans dissiper (0.1 ohm degagera 2.5W pour 5A) et si le mosfet a un RDSon de 10 milliohm par exemple, la dissipation sera tres faible elle aussi

dans tous les cas, il faut pouvoir donner 2A en general comme Fabrice l'a remarque en faisant son cahier des charges (la plupart des diodes communes ne demande pas plus, mis a part une pompe 5W pour laquelle il faudra un driver dedie...)

[djbastien]

@Shrad:
pour le MOS, attention! il n'y a pas que le Rdson qui compte.
Si ta diode a un seuil de 3V et que tu as une alim de 5V et une shunt de 0.1ohm, tu auras 1V sous 10A sur le transistor quel que soit le RDSon (tant qu'il reste inférieur à 0.1 ohms). Cela fait quand même 10W à dissiper ce qui commence à être conséquent.

@Nikoones:
Si le driver est bien foutu, il n'y a pas de raison que la tension d'alim tue la diode. A l'époque des diodes blue-ray, j'avais même des drivers en 12V.
C'est vrai que je n'ai jamais utilisé de die4drive en l'état.

[shrad]

10W c'est vraiment pas grand chose si on commence a alimenter de grosses diodes... dans un gros DPSS ca ne represente plus enormement de dissipation sur l'ensemble qui necessitera quand meme un dissipateur consequent

maintenant, avec un mosfet moderne comme on en trouve, je pense qu'il est facile de creer un driver avec un shunt assez faible et un mosfet assez couillu que pour s'accomoder d'une plage de courant allant jusqu'a 10 amperes (au max hein)

avec ce genre de driver en plus tu peux alimenter beaucoup plus qu'une diode... a la place de l'entree en modulation, ajoutes un pont diviseur de tension dont l'une des resistances est une thermistance, plus une porte a trigger de schmidt de quelques centimes, et remplaces la diode par un peltier, tu as une regulation de temperature qui travaille en courant constant et facilement utilisable avec de gros peltiers pour une regulation thermique globale du banc optique par exemple

idem pour une regulation par ventilo, ou alors tu tapes un 555 a l'entree et tu commandes un moteur en PWM pour un disque a effets, etc...

[shrad]

Fabrice, quel MOSFET et quel AOP utilises-tu pour ton driver?

Je pense que si on doit réunir plusieurs idees, ca serait pas mal qu'on etudie le meme modele, donc je prefere demander avant

J'ai fait quelques essais, une source de courant fixe pour une valeur donnee c'est relativement facile a creer, mais pour que la modulation se tienne il faut travailler dans la bonne region

Les essais que j'ai fait pour une source de courant double AOP par contre ne donnent pas grand chose pour l'instant

La premiere chose a faire je pense est de trouver le bon mosfet et le bon AOP, pour trouver un modele SPICE qui corresponde

Si quelqu'un veux un modele LTSPICE du LM358 et de l'IRF620, j'ai... mais ce mosfet ne conviens pas (RDSon trop eleve)

[shrad]

Page 26 de ce document se trouve une note d'application de source de courant programmable : http://pdf.zener.ru/127823.pdf?datashee ... A564AIDWDR

(a base d'ampli op de puissance, je ne sais pas quelle est la fiabilite, mais apparemment le prix des AOP de puissance est en baisse...)

[djbastien]

attention, je ne pense pas que ce soit une source de courant mais plutôt une source de tension avec courant max réglable!
Du coup la précision du courant ne soit pas être excellente!
Il vaut mieux utiliser un vrai driver de courant.

Pour les aops, si on part sur un driver à PNP (ou PMOS) référencé au +5V, il faut un aop rail to rail (entrée et sortie) capable de s'approcher très près de 5V (surtout avec une shunt de 0.1 ohm).

Si on part sur un NMOS avec mesure différentielle sur la shunt (comme les drivers de Marco en fait) il faut faire attention car pour une diode bleue par exemple, on a un seuil à environ 4.2V + 0.15V sur la shunt soit 4.35V sur la source. La grille ne pouvant pas être à plus de 5V, cela fait un Vgs de 0.65V donc très limite!
Sinon faut passer à 6V d'alim mais c'est une tension batarde et je trouve ça dommage.

[shrad]

effectivement tu as raison il ne s'agit pas d'une source de courant mais bien d'une limitation de courant...

pour le PMOS, je pense qu'il faut l'oublier pour une raison de cout..

un design avec des composants ultra low cost serait parfait... j'ai fait un test avec un LM358 + IRFZ48 et le resultat est assez bien, mais le souci c'est que comme ce sont des composants un peu obsoletes, sur un design simple la bande passante n'est pas tres grande (ca se deforme a partir de 50kHz)

je vais tenter de voir si avec des ampli ops et mosfets de nouvelle generation ce n'est pas mieux (pas facile de trouver un mosfet dans ltspice qui aie les bonnes caracteristiques, car ils ne se trient pas par Vgs sat ^^)