Sterowanie nagrzewnicą za pomocą PWM przez MOSFET

Próbuję kontrolować cewkę grzejną (rezystancja ~ 0,9 oma) za pomocą PWM za pomocą MOSFET. Modulator PWM oparty jest na LM393, MOSFET to IRFR3704 (20V, 60A).

Jeśli ustawię rezystor 1k w miejsce grzejnika, wszystko działa dobrze, a przebiegi w punktach testowych CH1 i CH2 są prawie kwadratowe. Ale kiedy umieszczam rzeczywistą grzałkę w schemacie, oscylacja zachodzi na zboczu opadającym impulsu w momencie, gdy napięcie przekracza Vth (kanały są tu mieszane: żółty kanał oscyloskopu jest podłączony do punktu testowego CH2, a kanał cyjanowy do CH1). Amplituda oscylacji jest nieco większa niż napięcie akumulatora i osiąga maksimum 16 V. Jestem głównie specjalistą od mikrokontrolerów i moja wiedza na temat tego rodzaju obwodów jest słaba. Czy to efekt indukcyjności grzałki czy coś innego? Jak się temu przeciwstawić?

Prawdopodobnie nie wynika to głównie z indukcyjności.

Bardziej prawdopodobne, ciągnięcie z akumulatora blisko 8 A ma znaczący wpływ na napięcie akumulatora, a to zmienia progi przełączania wokół komparatora generującego sygnał PWM.

Prawdopodobnie będziesz musiał zasilać LM393 i R3 z niższego źródła szumu, albo filtrowanego RC (powiedzmy 50 omów i 1000 uf) z akumulatora, albo być może lepiej, z regulatora LDO 5 V (z oddzieleniem).

Możesz utrzymać rezystor podciągający R1 podłączony do pełnego napięcia akumulatora, aby włączyć FET tak mocno, jak to możliwe, nawet przy LM393 zasilanym z 5 V.

A ponieważ szczyty napięcia przekraczają napięcie akumulatora, indukcyjność musi mieć pewien wpływ, dlatego zdecydowanie zaleca się użycie diody flyback.

Prawdopodobnie jest to indukcyjność. Mosfet wyłącza się bardzo szybko i pojawia się skok napięcia V = L (di / dt). To włącza ochronę Zenera w twoim mosfecie, a następnie prąd przepływa przez resztę obwodu

Lecąca dioda może załatwić sprawę.

Ustaw diodę równolegle do elementu grzejnego z katodą podłączoną do dodatniego bieguna.

Teraz, gdy jest wyłączony, prąd znajdzie nieszkodliwą ścieżkę przez diodę.

Ostrożny. Dioda nagrzewa się przy każdym cyklu.

Ze śladu oscyloskopu czas oscylacji wynosi około 100us

Prąd = około 10A

V diody nastawionej do przodu = 0,7 V.

E = VIT = 700 uJ (wiem, że ten kalkulator oszukuje, prawdopodobnie mniej niż połowa tej kwoty)

P = E * F (F = częstotliwość przełączania)

jeśli F = 1kHZ to P = 700mW

Aby wybrać, diodę należy pomnożyć przez jej moc znamionową w watach przez częstotliwość przełączania w kHz.

Widzę bardzo znaczącą wadę w twoim obwodzie: LM393 ma wyjście typu otwarty kolektor. Kiedy więc sygnał wyjściowy osiąga „wysoki”, to skutecznie przechodzi tylko „nie niski” i jest podnoszony przez R1 = 10k. Przepływ prądu ładowania do bramki MOSFET jest również dostarczany przez R1, więc włączenie jest bardzo wolne. Nie stanowi to problemu dla obciążenia manekina 1k, ale przy znacznym prądzie obciążenia pasożyty MOSFET (np. Efekt Millera) mogą powodować problemy, które obserwujesz.

Musisz zmodyfikować obwód, aby ładować bramę MOSFET znacznie szybciej przez ścieżkę o niskiej impedancji, być może przez bipolarny sterownik totem-biegun, patrz Nota aplikacyjna TI „Przewodnik projektowania i stosowania dla szybkich obwodów napędowych bramki MOSFET” (SLUP169) na przykład.

dodaj małe pozytywne sprzężenie zwrotne (według rezystora), aby zapewnić niewielką histerezę (w ustawieniu punktu przez R3 na linii punktu kształtu piłokształtnego

na przykład rezystor 10 MB między węzłem 3 i 1 dodatnim sprzężeniem zwrotnym U1 dla histerezy - bezpieczne wahania w zasilaniu (akumulator)

dodaj diodę + filtr RC na zasilaniu R3

zmień napięcie akumulatora, ustaw kolejny punkt przełączania na R3 i wygeneruj klapowanie Q1

aw rezultacie obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego według zasilania - częstotliwość oscylacji

(przepraszam za język)

http://en.wikipedia.org/wiki/Schmitt_trigger