Un hacheur à 25 kHz conçu autour d'un PIC 12F629

Un hacheur à 25 kHz conçu autour d'un PIC 12F629 pour fonctionner sur une batterie 12V.
Il utilise un transformateur récupéré dans une alimentation de PC.
La tenue en puissance a été testée jusqu'à 50 W, le secondaire est bobiné en fonction du besoin.

  

Description du fonctionnement :

Le montage est alimenté par une batterie de 12V.
Le primaire du transformateur est constitué de deux enroulements.
Le fonctionnement se décompose en quatre étapes :
A. Q1 est saturé, Q2 est bloqué. L'enroulement primaire haut est alimenté.
B. Les deux transistors sont bloqués, c'est une phase récupération.
C. Q2 est saturé, Q1 est bloqué. L'enroulement primaire bas est alimenté.
D. Les deux transistors sont bloqués, c'est une phase récupération.
La période de 40 µs est terminée, on repasse à la phase A.

Pour les curieux :
Le rôle des deux résistances R12 et R10 est de bloquer les deux transistors si le montage est sous-tension et que le PIC n'est pas implanté sur son support.
La cellule R4/C5 permet de limiter le dV/dt lors des commutations, ce qui permet de dissiper une moindre puissance dans les transistors.
Les résistances R3 et R5 ne sont en place que pour vérifier le fonctionnement du montage avec un oscilloscope avant l'implantation du transformateur.
Les trois condensateurs C3, C4, C6 réalisent un bon découplage qui permet l'essai du montage sur une alimentation stabilisée. Certaines alimentations régulées ne supportent pas ce genre de commutation sur charge inductive et "s'affolent".

schéma structurel:

agrandir le schema pour le voir en grand

typon:

  

schéma d'implantation des composants:

 

Programme du Pic :

:020000040000FA:100000000128831285010730990083168501FF239B:

1000100090008312850105140516162005100000B6:

10002000000085140512162085100B28A00A03195C:

10003000A10A031D0000211A0515211E051100004B:0400400000000800B4:

02400E00843FED:00000001FF

Nomenclature :

Résistances Condensateur Circuit Intégré Transistor LED Picots Entretoise Vis

R1, R10, R12 R2 R3, R5 R4 R7, R8 C1, C2 C3, C4, C6 C5 U1 U2 Q1, Q2 D1 X0B, SYN M3 x 10mm plastique M3 x 5 mm

100 k 330 15 k 2.2 82 22 µF / 16V 220 µF / 16V pour alim à découpage 10 nF 12F629 + support 8 broches DIL 78L05 BUK 555 60A + Radiateurs + vis écrou Rouge 3 mm Masse et Synchro oscillo 4 pour fixation de la carte

Bobinage du transformateur.


 
 Sur la photo de gauche, le transformateur vient d'être débraser du circuit imprimé. A l'aide d'une paire de pinces coupante il faut sectionner les enroulements pour déshabiller le transformateur. Les extrémités des conducteurs sont souvent enroulées sur les picots de sortie. Pour les extraire, la meilleure solution est de les soulever avec une paire de pinces brucelles et de dessouder rapidement.
La photo centrale représente le secondaire une fois bobiné. Il faut ensuite l'isoler avec du scotch d'électricien. Cette isolation n'est pas primordiale si le secondaire reste en TBT.
Sur la photo de droite, le premier enroulement primaire vient d'être bobiné. Il se compose de 4 spires. Pour une tension de 12V, on se retrouve avec un rapport de 3 Volts / spire. Le deuxième enroulement de 4 spires se bobine avec le même sens de rotation que le premier. On peut retrouver la distribution des picots sur le schéma d'implantation du hacheur.
Le secondaire comprend 19 spires, ce qui donne une tension à vide de 19 x 3 = 57 V crête. Si on désire une tension secondaire de 6 V, il suffit de bobiner 2 spires.
Étant donnée la place disponible, on peut bobiner l'ensemble avec des conducteurs souples isolés.
Pour les essais, j'ai poussé le montage à la limite de mon alimentation, c'est à dire une consommation de 4A sur 12V. Dans ces conditions, les BUK555 sont à peine tièdes. L'élément le plus chaud de l'ensemble étant le transformateur (presque 2W de pertes). La puissance restituée au secondaire est de 46 W.

Chronogrammes 

 

Chronogramme de gauche - Calibres 10 µs/div et 5 V/div
C'est la tension aux bornes d'un transistor lorsque la consommation de l'ensemble atteint 3.6A sous 13.7V.
L'origine des tensions est 2 divisions au-dessus du bas de l'écran.
On remarque les 4 phases, à 10 µs de l'origine des temps 3 µs de récupération, puis 17 µs transistor bloqué (trace en haut), puis 3 µs de récupération, puis 17 µs transistor saturé (trace en bas). L'avantage du transformateur à deux enroulements primaires est que lors de la commutation, le transistor n'a pas à supporter de tension inverse.
Chronogramme de droite - Calibres 10 µs/div et 25 V/div (utilisation d'un atténuateur x 5 sur le calibre 5 V/div).
L'origine des tensions est au centre de l'écran.
C'est la tension alternative au secondaire.

.Évolution :
La réalisation présentée est une base de départ. Elle est prévue pour fonctionner sur batterie. Il n'y a donc pas de filtre sur l'entrée. Les fusibles sont extérieurs à la réalisation. Le redressement et le filtrage ne sont pas prévus sur la carte. Si on désire réutiliser la double diode schottky, il est possible de bobiner un secondaire double. On pourra réutiliser un condensateur de filtrage de l'alimentation du PC. J'ai testé un secondaire 3V câblé avec une spire de conducteur souple de 2,5 mm² qui débite 15 A.
Il est possible de faire fonctionner le hacheur à 100 kHz, et donc de gérer une puissance de 200 à 300 W suivant le transformateur.
On arrive, dans ce cas, à travailler avec rapport de 1 V / spire (bon courage). On utilisera 2 transistors CEP6060 pour la commutation.
Il faudra donc refaire un typon.