ШИМ и выходное напряжение

в то время как конкурс 555 давно прошел, я все еще отлаживаю свое устройство, где я уже отказался от 555 :-)

В данный момент я управляю вентилятором ПК от сигнала ШИМ (30 кГц) от Atmel UC.

Я питаю P-MOSFET с помощью простого 1-BJT-транзистора- «драйвера». Выход фильтруется индуктором 22 мкГн + колпачком 330 мкФ. Конечно, у меня есть обратный диод на месте.

Проблема у меня в то время как у меня 256 "уровней" ШИМ, я получаю большую часть разницы в выходе где-то в диапазоне 1-20. Похоже, что даже короткие импульсы имеют «мощность», чтобы приводить вентилятор в действие на полной мощности.

1) Как я могу сделать его "менее" мощным? Будут ли у меня более сильные фанаты?

2) На стоке мосфета я вижу звон 1-3 МГц с амплитудой 5 В, и хотя все это работает, мне это не нравится (нет звонка на источнике или затворе). Что вызывает это и как с этим бороться?

Обновление: R1 - 1 кОм, R2 - 47 МОм, МОП-транзистор - это PMOSFET от материнской платы. Диод какой-то среднего размера Шоттки, с падением 0,2 В.

Я думаю, что вас укусила физика фаната.

Мощность в потоке движущегося воздуха пропорциональна кубу скорости воздуха, а скорость вращения воздушного винта с фиксированным шагом (то есть вентилятора) прямо пропорциональна скорости воздуха. Это означает, что для удвоения скорости воздушного потока от вашего вентилятора (или его скорости вращения) вам необходимо увеличить мощность в восемь раз. Или, наоборот, чтобы сократить скорость вдвое, вам нужна только восьмая часть мощности. Если вы называете скорость воздушного потока, которую вы получаете при 100% -ном рабочем цикле, «полной скоростью», то «половинная скорость» будет происходить с 1/8 уровня мощности; при рабочем цикле 12,5%. Еще более существенно то, что четверть скорости будет на 1/8 от этого , всего лишь на 1,5625% рабочего цикла. Другими словами, какую бы скорость вы ни набрали при самых низких рабочих циклах, это почти все, что вы собираетесь получить, потому что мощность в движущемся воздухе настолько нелинейна.

Отредактировано на основе схемы:

У вас там есть конвертер доллара. P-канал - это своего рода N-канал на верхней стороне, который у вас обычно есть в долларах. Я сомневаюсь, что FET включается так же надежно, как N-канал с высокоскоростным приводом, но он все еще действует самоуверенно.

Если у вас нет хорошего управления скоростью, у вас, вероятно, есть вентилятор, который работает только в ограниченном входном диапазоне постоянного тока (10-12 В), или P-канал на стороне высокого уровня рассеивает часть входного напряжения, ограничивая максимальный постоянный ток. что фанат может видеть.

Или переставьте доллар так, чтобы FET находился в нижней части, и используйте там N-канал.

Если на МОП-транзисторе имеется высокочастотный сигнал, вы можете попытаться замедлить переключение, увеличив сопротивление последовательного затвора, или добавить высокочастотную демпфирующую цепь RC через затвор-источник для подавления колец.

Некоторое время назад я сделал похожую схему, в основном ШИМ с LC-фильтром на выходе. По сути, это преобразователь постоянного тока в постоянный. Я перейду к погоне: это не сработало.

Основная проблема заключается в том, что крышка была полностью заряжена, когда ШИМ была включена, и не полностью разряжалась, когда ШИМ была выключена - таким образом, в основном, питание вентилятора происходило 100% времени. Кроме того, имейте в виду, что большинство 12-вольтовых вентиляторов будут вращаться при отключении только от 4-х вольт.

Мое предложение состоит в том, чтобы удалить фильтр LC и посмотреть, если это улучшает вещи (это должно). Если вы не пытаетесь пройти тесты FCC, то все готово. Если вы пытаетесь пройти тесты, тогда просто добавьте маленький колпачок (1 мкФ или меньше). Кроме выбросов EMI, нет особых причин фильтровать вещи для вентилятора.

В качестве альтернативы, если вы оставите там LC-фильтр, то, что вы на самом деле делаете, - это не ШИМ-вентилятор, а управление скоростью путем изменения напряжения. Чтобы это работало, вы должны либо увеличить размер индуктора и / или увеличить частоту ШИМ. По сути, вы хотите, чтобы этот преобразователь постоянного тока работал правильно.

Изменение рабочего цикла ШИМ в попытке получить линейное (или почти линейное) выходное напряжение работает, когда вы сглаживаете заряд и разряд с «выхода», который питает и потребляет ток с одинаковой скоростью. Как правило, вы увидите это с биполярным (я имею в виду как полярность, а не BJT) выходом, питающим R / C-фильтр.

Вместо этого вы создали схему ввода заряда с переменным коэффициентом заполнения (своего рода понижающий преобразователь) - вы не управляете напряжением, потому что скорость разряда вашего фильтра контролируется нагрузкой, а не цепью ШИМ. Здесь вы работаете в разомкнутом контуре - и поэтому за небольшим окном у вас либо будет недостаточно тока, и напряжение упадет до нуля, либо у вас будет слишком большой ток, и вы получите полное напряжение.

Я полагаю, что одним быстрым взломом, чтобы получить желаемый результат, является наличие тотемного столба FET, который подтянет левую сторону L1 к земле. Я не уверен, что ваш 12В блок питания поблагодарит вас за это.

«Укушенный физикой фанат» звучит скорее всего.

Вы можете пересчитать свою шкалу согласно закону обратных квадратов p / 4πr ^ 2. Но вам понадобится более 8 бит разрешения ШИМ, чтобы это работало.