PWM e tensão de saída

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enquanto o concurso 555 já se foi há muito tempo, ainda estou depurando meu dispositivo, onde já abandonei o próprio 555 :-)

No momento, estou dirigindo o ventilador do PC a partir de um sinal PWM (30kHz) da atmel uC.

Estou ligando o P-MOSFET com um simples "driver" do transistor 1-BJT. A saída é filtrada com uma tampa de indutor de 22uH + 330uF. Certamente eu tenho diodo de propina no lugar.

O problema que tenho é que, enquanto tenho 256 "níveis" de PWM, estou obtendo a maior parte da diferença de saída em algum lugar no intervalo de 1 a 20. Parece que até pulsos curtos têm o "poder" de acionar o ventilador em potência máxima.

1) Como posso torná-lo "menos" poderoso? Terei fãs mais poderosos com pouca potência?

2) No dreno do mosfet, vejo 1-3Mhz tocando com alguma amplitude de 5V e, enquanto tudo funciona, eu não gosto (sem tocar na fonte ou no portão). O que causa e como devo combatê-lo?

Atualização: R1 - 1kOhm R2 - 47Ohm MOSFET - é PMOSFET da placa-mãe O diodo é um Schottky de tamanho médio, com queda de 0,2V.

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BarsMonster
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Respostas:

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Eu acho que você está sendo mordido pela física do fã.

A potência em um fluxo de ar em movimento é proporcional ao cubo da velocidade do ar, e a velocidade de rotação de uma hélice de passo fixo (ou seja, ventilador) é diretamente proporcional à velocidade do ar. Isso significa que, para dobrar a velocidade do ar do seu ventilador (ou sua taxa de rotação), você precisa colocar oito vezes mais energia. Ou, inversamente, para reduzir a velocidade pela metade, você precisa apenas de um oitavo da potência. Se você chamar a velocidade do ar no ciclo de trabalho de 100% de 'velocidade máxima', ocorrerá 'meia velocidade' em 1/8 do nível de potência; no ciclo de trabalho de 12,5%. De forma ainda mais dramática, o quarto de velocidade estaria em 1/8 disso , em apenas 1,5625% do ciclo de trabalho. Em outras palavras, qualquer velocidade que você obtenha nos ciclos de trabalho mais baixos é quase tudo o que você obterá, porque a força no ar em movimento é muito não linear.

JustJeff
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Editado com base no esquema:

Você basicamente tem um conversor de buck lá. O canal P está agindo como o canal N do lado alto que você costuma ter em troca. Duvido que o FET esteja ligando tão solidamente quanto um canal N com drive lateral alto faria, mas ainda está agindo como um fanfarrão.

Se você não possui um bom controle de velocidade, provavelmente possui um ventilador que opera apenas em uma faixa de entrada DC limitada (10-12V) ou o canal P do lado alto está dissipando parte da tensão de entrada, limitando a tensão máxima DC que o fã pode ver.

Ou reorganize o fanfarrão para que o FET esteja no lado inferior e use um canal N lá.

Se você tiver HF tocando no MOSFET, poderá tentar diminuir a comutação aumentando a resistência do gate em série ou adicionar um circuito snubber RC de alta frequência através da fonte do gate para suprimir os anéis.

Adam Lawrence
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Sem dissipação de energia no mosfet, ele se abre totalmente. Não consigo usar o N-MOSFET do lado inferior, pois preciso perceber a velocidade de rotação. Eu tenho alguns toques, mas não é o meu principal problema no momento.
precisa saber é o seguinte
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Há um tempo atrás fiz um circuito semelhante, basicamente um PWM com um filtro LC na saída. Este é, em essência, um conversor DC / DC reversível. Vou direto ao ponto: não funcionou.

O principal problema é que a tampa estava carregando completamente quando o PWM estava ligado e não descarregando completamente quando o PWM estava desligado - portanto, basicamente alimentando o ventilador 100% do tempo. Além disso, lembre-se de que a maioria dos ventiladores de 12V gira quando desligados apenas de 4V.

Minha sugestão é remover o filtro LC e ver se isso melhora as coisas (deveria). Se você não está tentando passar nos testes da FCC, está pronto. Se você estiver tentando passar nos testes, basta adicionar uma pequena tampa (1 uF ou menos). Além das emissões EMI, não há muitas razões para filtrar as coisas para um fã.

Como alternativa, se você deixar o filtro LC lá, o que você realmente está fazendo não é PWM usando o ventilador, mas controlando a velocidade variando a tensão. Para que isso funcione, você deve aumentar o tamanho do indutor e / ou aumentar a frequência PWM. Basicamente, você deseja fazer com que este conversor DC / DC buck de comutação funcione corretamente.

JustJeff
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Minha alma não me permite deixar isso sem filtro. Além disso, eu "canta" então :-) Ele vai trabalhar no meu caso, é uC será capaz de trabalhar mesmo em 1-20 gama, só precisa valor PWM mudança muitas vezes ...
BarsMonster
@BarsMonster Não sei ao certo o que você quer dizer com "eu canto então". Se você quer dizer "o ventilador faz uma anotação", a resposta simples é alterar a frequência do PWM para que não faça mais isso. Além disso, editei minha resposta acima para cobrir o caso, caso você apenas tenha que manter o filtro LC.
Sim, tensão variável é o que estou tentando alcançar. Eu sei que não deve cantar a 30kHz, mas por algum motivo, faz um pouco sem filtragem. O aumento do relógio pode ser problemático como eu precisaria adicionar um relógio externo (isto é ATtiny13, única 8Mhz é acessível em RC interno, e não há maneira de anexar cristal)
BarsMonster
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O ciclo de trabalho PWM variável, na tentativa de obter uma saída de tensão linear (ou quase linear), funciona quando você suaviza a carga e a descarga de uma "saída" que gera e baixa a corrente na mesma taxa. Normalmente, você veria isso com uma saída bipolar (com isso eu quero dizer polaridade, não BJT) alimentando um filtro R / C.

O que você construiu é um circuito de injeção de carga de ciclo variável (uma espécie de conversor buck) - você não controla a tensão porque a taxa de descarga do seu filtro é controlada pela carga, não pelo circuito PWM. Você está operando em um circuito aberto aqui - e, além de uma pequena janela, você não terá corrente suficiente e a voltagem será zero, ou terá corrente demais e terá voltagem total.

Suponho que um truque rápido para obter o resultado desejado seja ter um totem FET que puxe o lado esquerdo de L1 para o chão. Não tenho certeza se sua fonte de alimentação de 12V vai agradecer por isso.

Construtor de brinquedos
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Eu tinha a sensação de que, com uma tampa grande o suficiente, eu deveria ter qualquer voltagem entre 0 e 12, e com 10'000uF eu meio que conseguia isso. O único problema é que o gráfico PWM-> Voltage é muito não-linear, por isso é difícil de controlar abaixo de 10V. Essa é a questão - como tornar a aceleração mais lenta, digamos, no ciclo de trabalho de 50%.
BarsMonster
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"Mordido pela física do fã" parece provável.

Você pode recalcular sua escala de acordo com a lei do quadrado inverso p / 4πr ^ 2. Mas você precisará de mais de 8 bits de resolução PWM para fazer esse trabalho.

morten
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