PWM e tensione di uscita

mentre il contest 555 è sparito da tempo, sto ancora eseguendo il debug del mio dispositivo, dove ho già abbandonato il 555 stesso :-)

Al momento, sto guidando la ventola del PC da un segnale PWM (30kHz) da atmel uC.

Sto alimentando P-MOSFET con un semplice "driver" a transistor 1-BJT. L'uscita è filtrata con un induttore 22uH + cappuccio 330uF. Sicuramente ho un diodo kickback in atto.

Il problema che ho è che mentre ho 256 "livelli" di PWM, sto ottenendo la maggior parte della differenza di output da qualche parte nell'intervallo 1-20. Sembra che anche gli impulsi brevi abbiano la "potenza" per guidare la ventola a piena potenza.

1) Come posso renderlo "meno" potente? Allora avrò meno fan potenti?

2) Sullo scarico del mosfet vedo alcuni 1-3Mhz che squillano con un'ampiezza di 5V, e mentre tutto funziona, non mi piace (nessun suono sulla sorgente o sul gate). Cosa lo causa e come dovrei combatterlo?

Aggiornamento: R1 - 1kOhm R2 - MOSFET 47Ohm - è PMOSFET dalla scheda madre Il diodo è uno Schottky di medie dimensioni, con caduta di 0,2 V.

Penso che tu sia stato morso dalla fisica del fan.

La potenza in un flusso di aria in movimento è proporzionale al cubo della velocità dell'aria e la velocità di rotazione di un'elica a passo fisso (cioè un ventilatore) è direttamente proporzionale alla velocità dell'aria. Ciò significa che per raddoppiare la velocità dell'aria dalla ventola (o la sua velocità di rotazione), è necessario aumentare di otto volte la potenza. O al contrario, per dimezzare la velocità, hai solo bisogno di un ottavo della potenza. Se si chiama la velocità dell'aria che si ottiene al 100% del ciclo di lavoro "a piena velocità", allora "metà velocità" si verifica a 1/8 del livello di potenza; con ciclo di lavoro del 12,5%. Ancora più drammaticamente, la velocità di un quarto sarebbe all'1 / 8 di quella , con un ciclo di lavoro dell'1,5625%. In altre parole, qualunque velocità si ottenga ai cicli di lavoro più bassi è quasi tutto ciò che si otterrà, poiché la potenza nell'aria in movimento è così non lineare.

Modificato in base allo schema:

In pratica hai un convertitore buck lì. Il canale P si comporta in qualche modo come il canale N high-side che di solito hai un dollaro. Dubito che il FET si stia attivando con la stessa solidità di un canale N con unità high-side, ma continua a comportarsi male.

Se non si dispone di un buon controllo della velocità, probabilmente si dispone di una ventola che funziona solo su un intervallo di ingresso CC limitato (10-12 V) o il canale P lato alto sta dissipando parte della tensione di ingresso, limitando la massima CC che il fan può vedere.

Oppure, riorganizza il buck in modo che il FET sia nella parte bassa e usa un canale N lì.

Se si dispone di un ring HF sul MOSFET, è possibile provare a rallentare la commutazione aumentando la resistenza del gate in serie o aggiungere un circuito di snubber RC ad alta frequenza attraverso la sorgente del gate per sopprimere gli anelli.

Qualche tempo fa ho fatto un circuito simile, fondamentalmente un PWM con un filtro LC in uscita. Questo è, in sostanza, un convertitore DC / DC buck di commutazione. Sarò al sodo: non ha funzionato.

Il problema principale è che il tappo si stava caricando completamente quando il PWM era acceso e non si scaricava completamente quando il PWM era spento, quindi sostanzialmente alimentando la ventola il 100% delle volte. Inoltre, tieni presente che la maggior parte dei fan 12v girerà quando viene spento solo di 4v.

Il mio consiglio è di rimuovere il filtro LC e vedere se ciò migliora le cose (dovrebbe). Se non stai cercando di superare i test FCC, hai finito. Se stai provando a superare i test, dovrebbe semplicemente funzionare l'aggiunta di un piccolo tappo (1 uF o meno). Oltre alle emissioni EMI, non ci sono molte ragioni per filtrare le cose su un ventilatore.

In alternativa, se lasci il filtro LC lì dentro, ciò che stai realmente facendo non è PWM sulla ventola, ma controllare la velocità variando la tensione. Affinché ciò funzioni, è necessario aumentare la dimensione dell'induttore e / o aumentare la frequenza PWM. Fondamentalmente, si desidera far funzionare correttamente questo convertitore DC / DC buck di commutazione.

Il duty-cycle PWM variabile nel tentativo di ottenere un'uscita di tensione lineare (o quasi lineare) funziona quando si livellano la carica e la scarica da un "output" che alimenta e affonda la corrente alla stessa velocità. In genere, si vedrebbe questo con un output bipolare (con questo intendo sia la polarità che non BJT) che alimenta un filtro R / C.

Quello che hai costruito, invece, è un circuito di iniezione di carica a ciclo variabile (una sorta di convertitore buck): non stai controllando la tensione perché la velocità di scarica del filtro è controllata dal carico, non dal circuito PWM. Qui stai operando a circuito aperto - e quindi oltre una piccola finestra, o non avrai abbastanza corrente e la tensione andrà a zero, o avrai troppa corrente e otterrai piena tensione.

Suppongo che una rapida modifica per ottenere il risultato desiderato sia avere un totem-pole FET che tiri a terra il lato sinistro di L1. Tuttavia, non sono sicuro che il tuo alimentatore a 12V ti ringrazierà.

"Morso dalla fisica del fan" sembra probabile.

È possibile ricalcolare la scala in base alla legge del quadrato inverso p / 4πr ^ 2. Ma avrai bisogno di oltre 8 bit di risoluzione PWM per farlo funzionare.