Vouloir passer de 18v à 5v avec un simple régulateur 7805 dans une place aussi confinée est illusoire; à mon avis la seule solution est d'utiliser un convertisseur à découpage qui lui aura un rendement > 90%. voir par exemple : REGULATEUR R-785.0-0.5A sur google et pdf joint. Mais ce n'est pas le même prix !
D"autre part, il est important de connaître les caractéristiques des composants que l'on utilise, LEDs HL, Moteurs etc. Sinon il est difficile de calculer quoique ce soit !
Une Led rouge a une tension directe (Vf) de 1.6V; une blanche c'est 3.5V !
Le moteur alimenté en pwm est un générateur parasites.
A propos du pwm, il faut préciser aussi certaines choses. Le MOSFET est un élément qui dissipe de la chaleur, d"autant plus qu'il est mal adapté et que son circuit de commande n'est pas optimum.
Si il est considéré souvent comme le transistor de commutation miracle, il faut être conscient de certaines caractéristiques qu'il faut prendre en compte lors de son choix.
Un MOSFET est avant tout une résistance variable commandée en tension via une entrée (grille ou gachette) qui est une capacité.
Le premier critère va être la tension Vdss supportée quand il est bloqué, et le courant Id.
Le second est la façon dont il est commandé. Si c'est directement par un picaxe, examiner la tension de gachette Vgs sur les courbes Id/ Vdd en fonction de Vgs.
(Attention au fait que la tension fournie par un circuit alimenté par pile n'est pas de 5V mais inférieure. Et ça change beaucoup !)
Si on fait varier la tension de gachette Vgs jusqu'à une certaine valeur, la résistance offerte au passage du courant va atteindre un mini qui est Rds(on).
Cette valeur peut être de 0.8 Ohm comme dans un IRF9630 et descendre à 0.0015 Ohm sur un IRF1324 !
En supposant que le courant soit de 3A, un MOSFET va devoir dissiper 5.6 W contre 0.013 W pour l'autre.
Donc à priori on pourrait penser qu'il faut choisir un MOSFET avec une Rds(on) la plus faible possible pour la tension Vgs compatible avec le niveau de commande du Picaxe.
Le prix en est plus élevé mais permet de solutionner des problèmes de radiateur...
Ceci est vrai dans les cas ou le MOSFET est utilisé en relais commutant un moteur ou une lampe en régime continu.
Le problème est un peu différent quand on utilise une commande du type pwm, où la commutation on/off va s'effectuer plusieurs centaines (milliers) de fois par seconde.
L'intantanéïté n'étant pas de ce monde, il faut distinguer dans ce type de fonctionnement 4 phases:
- le MOS est bloqué. pas de courant
- il commence à conduire donc sa résistance va passer de l'infini (presque) à Rds(on) (si Vgs est suffisant)
_ il est passant donc traversé par I :
- il commence à se bloquer, et sa résistance passe de Rds(on) à l'infini.
Donc, plus la fréquence du PWM sera élevée, plus la dissipation d'énergie sera importante.
Les phase intermédiaires sont directement liées au fait que la gachette est un condensateur qu'il faut charger, et décharger en permanence. Or plus le Rds(on) est faible, plus ce condensateur est gros, et plus cette charge de gachette est importante.
Elle figure dans les datasheets sous le nom de Qc et est exprimée en nC (nano Coulombs)
pour un IRF9630, Qc est de 29nC mais 160nC pour un IRF1324.
Et pour evacuer 160 nC il faut laisser passer 2 A pendant 80 ns par exemple !!
Ne pas oublier que la sortie d'un picaxe est limitée à 25 mA !
Donc, bien qu'on puisse dire qu'un MOSFET est commandé en tension, on peut dans ce cas détruire un µP par excès de courant !
Pour protéger la sortie du picaxe, il est donc nécessaire de mettre une résistance de protection
entre grille et sortie du picaxe, la plus faible possible (~200R), car elle va provoquer une augmentation des temps de montée et descente de Vgs (réseau RC avec la grille), et abaisser la tension Vgs compte tenu de la résistance de pull-down de la grille (nécessaire !).
En résumé, commander un MOSFET en PWM n'est pas simple, il faut accepter des compromis.
Dans l'absolu, la solution est de travailler avec un MOSFET de faible Rds(on), piloté par l'intermédiaire d'un driver qui lui seul permet la charge et la décharge de la grille sous des tensions Vgs plus élevées avec un courant pouvant être de plusieurs ampères, assurant des temps de commutation courts. Un circuit bon marché va couter cher en énergie, et en radiateurs
Une autre considération également est la définition de la diode de roue libre montée en parallèle d'une charge inductive en PWM. Les schémas de principe montrent souvent une diode du type 1N400x qui est une diode de redressement. En PWM, il faut monter une diode dite rapide, voire même une schottky dans certains cas, car plus les temps de commutation du MOSFET seront courts, plus la tension induite aux bornes de la charge est importante.
Ces circuits sont difficiles à optimiser sans l'aide d'un minimum d'appareillage (oscillo) qui met en évidence des phénomènes parfois complexes.
Dans ce projet, une bonne approche serait de séparer du circuit de commande, le MOSFET et diode de roue libre, en les mettant au plus près du moteur. Le MOSFET ne peut-il pas être monté à l'extérieur sous la voiture ?
De toute façon il sera inutile de prévoir un dégivrage dans la voiture !
Ouf ! j'ai été un peu long ...
