Résistances de shunt

Pour mesurer un courant (une intensité), on utilise souvent une résistance de faible valeur, appellée ‘shunt’.
Conformément à la loi d’ohm, la tension mesurée aux bornes d’une résistance est proportionnelle à l’intensité qui circule dans ladite résistance.
U (tension en Volts) = R (résistance en Ohms) x I (intensité en Ampères).

Beaucoup de cartes de puissance pour la commande des moteurs pas à pas utilisent des résistances de shunt pour le contrôle du courant (cependant il existe d’autres systèmes).
Le principe le plus fréquemment utilisé dans les cartes à hacheur PWM est de comparer la valeur mesurée aux bornes de la résistance de shunt à une valeur fixée et de couper le courant dès que la valeur est atteinte.

Pour limiter l’influence des parasites, très présents sur les cartes de puissance du fait de l’importance des intensités mises en oeuvre, la tension mesurée doit avoir une valeur suffisante, en général un minimum de 0.1 V, et des valeurs nominales typiques de 0.5 à 1V.
Le problème, c’est qu’avec des tensions aussi élevées (pour un shunt), la puissance dissipée est importante et les résistances en question chauffent. Il faut donc des résistances d’une bonne puissance, et qui restent stables lors des changements de température.
Rappellons aussi les règles de base:
P (puissance en Watts) = U (tension en volts) x (I intensité en Ampères)
De la loi d’ohm vue ci-dessus, on déduit donc, puisque U=RxI, que
P (puissance en Watts) = R (résistance en Ohm) x (I intensité en Ampères)^2.

Dans un système à hacheur, dès que l’on a coupé le courant, on le rallume aussitôt, pour le recouper dès qu’il a atteint la valeur de réglage. Le courant oscille donc de manière permanente.
Il est important que la résistance de mesure ne soit pas influencée par cette oscillation rapide (d’une fréquence typique de 15 à 30 kHz). Cette résistance ne doit donc pas générer d’induction magnétique, car l’induction d’un champ magnétique nécessite de l’énergie. On doit donc utiliser des résistances dites ‘non-inductives’.
Il faut donc que le courant passe tout droit, car dès qu’il existe une spire, il y a induction magnétique.
Les résistances bobinées simples sont donc interdites pour cette application.
Il existe des résistances bobinées dites ‘non-inductives’, qui sont faites avec plusieurs spires de sens contraire afin d’annuler l’induction magnétique. Si possible, on évitera aussi ce genre de résistance.

Les propriétés qu’on attend d’une résistance de shunt sont donc:

* être capable de tenir à une certaine puissance
* avoir une valeur qui varie peu avec la température
* avoir une tolérance précise (c’est un instrument de mesure)
* ne pas être inductive

Les meilleures résistances pour cet usage sont les résistances à couche métal.
On en trouve facilement avec une tolérance de 5%, voire 1%.
On peut grouper plusieurs résistances en parallèle pour obtenir la puissance requise.
La recommandation de ST pour ses circuits (L298, L62xx), est d’utiliser des résistances à couche métal de 1 Ohm-1W, montées en parallèle, faciles à trouver. Le type généralement disponible est philips PR01.
Si on utilise d’autres types de résistance, dont la tolérance est souvent large, on vérifiera soigneusement leur valeur au multimètre (ce qui est une précaution générale utile pour tous les composants), et éventuellement on les appariera, car il est impératif que les deux résistances d’une même carte de puissance aient une valeur très proche sous peine de déséquilibre des phases d’un moteur.
Si la valeur mesurée de la résistance est sensiblement différente de la valeur nominale, on en tiendra compte lors du calcul de l’intensité de réglage.
Les résistances carbone ont une valeur qui évolue avec la température (et avec le temps), on devra donc être généreux sur le wattage utilisé et veiller au bon refroidissement des résistances, mais il vaut mieux les éviter.
Lors du montage des résistances sur les cartes, il est utile de les éloigner un peu de la carte (mettre une cale provisoire) afin d’améliorer leur refroidissement. Les résistances peuvent aussi être montées debout.

Source: cncloisirs.com | CC