Comment amplifier la tension d'un signal PWM

Bonjour,
j’ai développé un routeur solaire permettant d’alimenter mon cumulus électrique avec ma surproduction de panneaux photovoltaïques (voir projet sur ce forum).
Il fonctionne mais j’ai un point à améliorer : le relais statique devrait être alimenté au minimum en 5V alors que le RPi ne fournit que du 3,3V.
Résultat, en alimentant un cumulus de 3000W, la puissance réelle ne dépasse pas 1600W avec un PWM à 100. Voici le comportment du relais statique en fonction des valeurs PWM que j’ai envoyées.
image

Je cherche donc un moyen d’amplifier le signal PWM sachant que j’ai à ma disposition une alim 5 ou 12V. Mes connaissances en électronique sont quasi inexistantes.
J’ai tenté un montage à l’aide de ChatGPT qui m’a conseillé un LM358,
Voici ce que j’ai fait :


J’ai contrôlé en courant continue, ça marche : j’ai un gain de 2 (gain = 1 + R/R = 2) :

  • 3,3V en entrée et 6,6 en sortie
  • 5V en entrée et 10V en sortie
    mais cela ne fonctionne pas avec le signal PWM, il me permet d’arriver à 3000W mais quelque soit la valeur du PWM.

Je me demande si le LM358 est réellement adapté à ce problème.

Si vous pouvez m’éclairer.
Merci

Bonjour,

Je pense qu’un MOSFET soit plus conseillé dans ce cadre.
Consulter cette page - Le MOSFET en commutation d’alimentation :

Sinon, il existe des modules tout fait faire une recherche sur le net « 3.3 to 5 Vc onverter module »

A+

Ok, merci, je vais tenter cela quand j’aurai un peu de temps et je ferai un retour.

J’ai fait une première tentative en utilisant un convertisseur de niveau logique 3,3 - 5V tout en un (de ce type)
J’ai vérifié en statique, ça marche, j’ai bien 0 ou 5V en sortie selon que je mette 0 ou 3,3V en entrée.
Par contre, pour le PWM, je perds encore, mon cumulus n’est plus qu’à 500W avec un PWM à 100 sensé être amplifié à 5V. J’imagine que c’est lié à un manque de réactivité du convertisseur.

Bonjour,

Je partage l’avis de Jelopo que je salue au passage, un « simple » transistor serait mieux qu’un AO .

Par contre, ton relais statique m’intrigue.
J’ai recherché sur internet… sans trouver de quelle technologie il s’agit. Aurais-tu une doc technique de ce composant ?
Tu incrimines ton montage, mais as tu essayé ce relais statique en lui claquant du 5V « propre » pour voir s’il faisait bien son job?

Bonjour,

Le PWM est une modulation d’impulsion, il n’y a aucune amplification. Si la tension de commande est suffisante, ça commute coté puissance au même rythme. Il me semble, que généralement la MLI (PWM) est plutôt utilisée pour simuler une variation de tension continue. Je ne suis pas sûr que le problème vienne de la commande PWM. Pour en être sûr, il faudrait comparer l’entrée et la sortie du module avec un oscilloscope.

A+

Attention, pour faire des mesures sans risque sur le secteur 230V, avec les vieux oscilloscopes « à carcasse métallique » normalement il faut des sondes différentielles. Avec les « nouveaux » alimentés par une alim de classe III (le chiffre est écrit dans un losange sur l’alim), ça ne devrait pas être nécessaire.

documentation LSA-H3P40YB
On a une partie de la réponse sur la doc:

Citation & traduction perso de la doc
entrée de commande 0 à 5V:
de 0 à 0,7V, c’est une « zone morte », l’interrupteur reste fermé
de 0,7 à 4,3V, l’angle de retard de phase se réduira de 180° à 0
de 4,3 à 5V, c’est une zone où l’interrupteur statique est totalement passant

Pour l’angle de retard à l’amorçage, ils parlent de ça (capture de la vidéo)


Ce principe de variation s’appelle un gradateur à angle de phase
La 1er partie qui reste à 0, c’est ça l’angle de retard.

Au sujet de la commande de ton relais statique:

  1. ce qui se passe entre 0 et 0,7V est normal, même si ce n’est pas ce que tu souhaite. Tu peux le corriger en modifiant ta programmation?
  2. Le module ne réagis pas directement avec la proportion de la PWM (ou MLI) mais avec la tension moyenne, donc il faut effectivement rehausser la tention de sortie de la PWM
  3. essaye de lui appliquer une la tension d’une pile de 4,5V sur l’entrée PWM, pour voir, ça devrait marcher à 100% de puissance.

Bonjour @Alynx,

(Content aussi de te revoir ici)
Merci pour la précision vitale de la bonne utilisation d’un oscilloscope sur secteur. J’avoue que je ne me souvenait plus du tout que la masse était reliée à la carcasse sur les anciens modèles.

@bertrandM
J’ai regardé en diagonale la vidéo YT de « Le brulant » présentant le module. Effectivement, il peut être alimenté en PWM. Mais je crois que ce PWM n’est pas le même que celui qui sort nativement d’un PI ?
A mon avis il faut lire, la documentation du module pour le piloter convenablement.

A+

merci pour vos réponses.
Je ne remets pas en cause le signal PWM à la sortie du RPi mais je sais qu’il est en 3,3V , mon relais statique est donné pour recevoir un signal PWM compris entre 4 et 24V.
Mon but était donc d’amplifier la sortie PWM du Rpi de 3,3 V à 5V ou un peu plus.

J’ai fait des tests en appliquant directement un tension continue à l’entrée PWM du relais statique. Résultats, en appliquant :

  • 3,3 V la conso du cumulus monte à 1600W (identique à ce que j’obtiens en alimentant le relais avec la sortie GPIO du RPi en PWM à 100%
  • 5V, la conso est de 2900W soit la quasi totalité de la puissance du cumulus.
  • 12V, idem qu’en 5V ce qui semble logique

Mon but était donc d’amplifier la sortie PWM du Rpi de 3,3 V à 5V.

Je n’ai pas d’oscilloscope et je suis d’accord sur le fait qu’il serait intéressant de voir ce que produit le signal après mon montage. Je pense éventuellement à investir sur ce type de produit, à ce propos avez vous un conseil d’achat à me donner sans trop se ruiner.

Pour info, et cela n’a rien à voir avec mon questionnement, cette puissance s’effondre au fur et à mesure que le relais chauffe mais en posant un radiateur ventilé de CPU, on arrive à maîtriser cette chute mais la puissance se stabilise au bout de quelques minutes à 2700 W environ (avec une alim continue à 5V)
J’ai d’ailleurs en partie résolu mon problème grâce à un relais qui permet d’alimenter le relais statique soit avec la sortie PWM du RPi soit avec une tension continue de 5V ce qui est suffisant dans mon cas puisque la puissance crête de mes panneaux ne dépasse pas 1500W et l’alim par du 5V continu me permet de faire une « chauffe forcée » rapide.
Mais pour l’intérêt de mieux comprendre et éviter l’usine à gaz, l’idée d’amplifier le signal PWM me semble toujours pertinente.

Bon, j’ai traduit la notice pour rien ? ;( snif…
Dans le message précédent, je voulais te dire que je pense que tu avais mal interprété la notice.
Ton relais statique ne réagis pas directement à la proportion PWM (Modulation de la Largeur d’Impulsion, en Français) mais à la tension moyenne.

J’ai « un peu » (non, beaucoup…) oublié ça, mais je crois que ton relais statique est fait pour être piloté par « une sortie collecteur ouvert » ce qui expliquerait le seuil de 0,7V où il ne réagit pas et qui va te gêner si tu veux une réponse linéaire.

sortie collecteur ouvert (wikipédia)

Voici ce que je te propose comme solution (si je ne me suis pas trompé)

Le transistor T1 de faible puissance, sert de porte « non » afin d’envoyer le +5V lorsque T2 bloqué, T1 passant donc T2 non piloté.
Lorsque T2 est passant, il y a 0,7V en sortie, T1 est bloqué et le signal PWM est à 0.

désolé, je n’ai que très peu de compétences et comme ces lignes correspondaient à l’alinea 2 de la notice avec alim en courant continu 0-5V, je pensais que nous nous étions mal compris et que le fonctionnement PWM ne réagissait pas selon le tension moyenne mais selon la part de temps niveau haut par rapport au temps total.

ce qui expliquerait le seuil de 0,7V où il ne réagit pas et qui va te gêner si tu veux une réponse linéaire

Que le module ne réagisse pas en dessous d’un niveau PWM de 25 n’est effectivement pas bien gênant et j’ai modifié le programme en conséquence.

Voici ce que je te propose comme solution

Merci un idée de modèle de transistors T1 et T2 et des résistances à mettre en place ? Ceci dit, je vais peut être arrêter d’abuser de ton temps car mon routeur tourne ; je cherchais une amélioration « de principe » et il faut peut être que je me forme un peu en électronique pour prétendre à cela.
Merci en tout cas pour ces différentes réponses et bon Noël à tous.