PWM i napięcie wyjściowe

podczas gdy konkurs 555 już dawno minął, wciąż debuguję swoje urządzenie, na którym już zrezygnowałem z samego 555 :-)

W tej chwili napędzam wentylator PC z sygnału PWM (30 kHz) z atmel uC.

Zasilam P-MOSFET prostym „sterownikiem” tranzystora 1-BJT. Wyjście jest filtrowane za pomocą cewki indukcyjnej 22uH + nasadki 330uF. Na pewno mam na miejscu diodę odbijającą.

Problem, jaki mam, polega na tym, że chociaż mam 256 „poziomów” PWM, większość różnic wyjściowych uzyskuję gdzieś w przedziale 1-20. Wygląda na to, że nawet krótkie impulsy mają „moc” do napędzania wentylatora z pełną mocą.

1) Jak mogę sprawić, by był „mniej” mocny? Czy w takim razie mam słabszych fanów?

2) Na odpływie z mosfetu widzę, że jakieś 1-3 MHz dzwoni z pewną amplitudą 5 V. I chociaż wszystko działa, nie podoba mi się to (nie dzwoni na źródle ani bramie). Co to powoduje i jak mam z tym walczyć?

Aktualizacja: R1 - 1kOhm R2 - 47Ohm MOSFET - to PMOSFET z płyty głównej Dioda jest jakąś średniej wielkości Schottky, ze spadkiem 0,2 V.

Myślę, że ugryzła cię fizyka wentylatora.

Moc w strumieniu poruszającego się powietrza jest proporcjonalna do sześcianu prędkości powietrza, a prędkość obrotowa śmigła o stałym skoku (tj. Wentylatora) jest wprost proporcjonalna do prędkości powietrza. Oznacza to, że aby podwoić prędkość powietrza z wentylatora (lub jego prędkość obrotową), musisz wprowadzić ośmiokrotnie większą moc. Lub odwrotnie, aby zmniejszyć prędkość o połowę, potrzebujesz tylko ósmej mocy. Jeśli nazwiesz prędkość powietrza uzyskaną przy 100% cyklu pracy „pełną prędkością”, wówczas „połowa prędkości” pojawi się przy 1/8 poziomu mocy; przy cyklu pracy 12,5%. Jeszcze bardziej dramatycznie, ćwiartka prędkości byłaby na 1/8 tej wartości , przy zaledwie 1,5625% cyklu pracy. Innymi słowy, jakakolwiek prędkość osiągniesz przy najniższych cyklach pracy, to prawie wszystko, co uzyskasz, ponieważ siła w poruszającym się powietrzu jest tak nieliniowa.

Edytowane na podstawie schematu:

Zasadniczo masz tam przelicznik złotówki. Kanał P zachowuje się jak górny kanał N, który zwykle masz za grosze. Wątpię, aby FET włączał się tak solidnie, jak N-kanał z napędem high-side, ale nadal działa groźnie.

Jeśli nie masz dobrej kontroli prędkości, prawdopodobnie masz wentylator, który działa tylko w ograniczonym zakresie wejściowym DC (10-12 V), lub górny kanał P rozprasza część napięcia wejściowego, ograniczając maksymalne napięcie stałe że wentylator może zobaczyć.

Lub zmień układ złotówki tak, aby FET znajdował się na dole i użyj kanału N.

Jeśli masz MF dzwoniący na MOSFET, możesz spróbować spowolnić przełączanie poprzez zwiększenie rezystancji bramki szeregowej lub dodać obwód tłumienia RC wysokiej częstotliwości w poprzek źródła bramki, aby stłumić pierścienie.

Jakiś czas temu zrobiłem podobny obwód, w zasadzie PWM z filtrem LC na wyjściu. Zasadniczo jest to przetwornica DC / DC typu buck buck. Przejdę do sedna: To nie zadziałało.

Główny problem polega na tym, że nasadka była całkowicie ładowana, gdy PWM był włączony i nie była w pełni rozładowywana, gdy PWM był wyłączony - w ten sposób w zasadzie zasilając wentylator przez 100% czasu. Należy również pamiętać, że większość fanów 12 V będzie się obracać, gdy będzie wyłączone tylko 4 V.

Moja sugestia to usunięcie filtra LC i sprawdzenie, czy to poprawi sytuację (powinno). Jeśli nie próbujesz zdać testów FCC, to koniec. Jeśli próbujesz przejść testy, wystarczy po prostu dodać małą czapkę (1 uF lub mniej). Poza emisjami EMI nie ma wiele powodów, aby filtrować rzeczy do wentylatora.

Alternatywnie, jeśli zostawisz tam filtr LC, to tak naprawdę nie robisz PWM, ale kontrolujesz prędkość poprzez zmianę napięcia. Aby to zadziałało, należy albo zwiększyć rozmiar cewki indukcyjnej i / lub zwiększyć częstotliwość PWM. Zasadniczo chcesz, aby ten przełącznik przełączający DC / DC działał poprawnie.

Zmienianie cyklu pracy PWM w celu uzyskania liniowego (lub prawie liniowego) napięcia wyjściowego działa, gdy wygładzasz ładunek i rozładowanie z „wyjścia”, które wytwarza i pobiera prąd z tą samą prędkością. Zazwyczaj widziałbyś to z wyjściem bipolarnym (mam na myśli zarówno polaryzację, a nie BJT) zasilającą filtr R / C.

Zamiast tego zbudowałeś obwód wtrysku o zmiennym obciążeniu cyklu (rodzaj konwertera buck) - nie kontrolujesz napięcia, ponieważ szybkość rozładowania filtra jest kontrolowana przez obciążenie, a nie obwód PWM. Pracujesz tutaj w otwartej pętli - a więc za małym oknem albo nie będziesz mieć wystarczającej ilości prądu i napięcie spadnie do zera, albo będziesz miał za dużo prądu i uzyskasz pełne napięcie.

Przypuszczam, że jednym szybkim hakiem, aby uzyskać pożądany wynik, jest posiadanie totemu-słupa FET, który pociągnąłby lewą stronę L1 do ziemi. Nie jestem jednak pewien, czy twój zasilacz 12V będzie ci za to dziękować.

„Ugryziony przez fizykę wentylatora” brzmi prawdopodobnie.

Możesz ponownie obliczyć swoją skalę zgodnie z odwrotnym prawem kwadratowym p / 4πr ^ 2. Ale aby to zadziałało, potrzebujesz więcej niż 8 bitów rozdzielczości PWM.