PWM和输出电压


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虽然555竞赛早已结束,但我仍在调试设备,而我已经放弃了555本身:-)

此刻,我正在从atmel uC的PWM(30kHz)信号驱动PC风扇。

我通过一个简单的1-BJT晶体管“驱动器”为P-MOSFET供电。输出用22uH电感+ 330uF电容滤波。当然,我有反冲二极管。

我遇到的问题是,当我具有256个“电平”的PWM时,我得到的大部分输出差异都在1-20范围内。看起来即使是短脉冲也具有“功率”以全功率驱动风扇。

1)如何使它“更小”的强大?届时,我是否会有实力更强大的粉丝?

2)在mosfet的漏极上,我看到一些1-3Mhz的振铃,振幅为5V,尽管全部起作用,但我不喜欢它(源极或栅极上没有振铃)。是什么原因引起的,我该如何应对?

更新: R1-1kOhm R2-47Ohm MOSFET-是主板上的PMOSFET二极管是一些中等尺寸的肖特基二极管,压降为0.2V。

在此处输入图片说明

Answers:


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我认为您被风扇的物理特性所困扰。

流动的空气流中的功率与风速的立方成正比,而固定螺距螺旋桨(即风扇)的旋转速度与风速成正比。这意味着要使风扇的风速(或风扇的转速)增加一倍,您必须投入八倍的功率。或者相反,要将速度减半,您只需要八分之一的功率。如果将空速称为100%占空比的“全速”,则“半速”将出现在功率水平的1/8处;占空比为12.5%。更戏剧性的是,四分之一的速度将在1/8日,在刚刚1.5625%的占空比。换句话说,在最低占空比下获得的任何速度几乎都是您要获得的所有速度,因为移动空气的动力是如此非线性。


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根据原理图进行编辑:

您基本上在那里有一个降压转换器。P通道的工作方式类似于通常在降压中具有的高端N通道。我怀疑FET是否能像使用高端驱动器的N通道一样稳定地导通,但它仍然表现得有些过时。

如果您没有良好的速度控制,则可能是风扇只能在有限的直流输入范围(10-12V)上运行,或者高端P通道会消耗一些输入电压,从而限制了最大直流风扇可以看到的。

或者,重新排列降压,使FET在低端,并在那里使用N沟道。

如果MOSFET上有HF振铃,则可以尝试通过增加串联栅极电阻来减慢开关速度,或者在栅极-源极之间添加一个高频RC缓冲电路来抑制振铃。


mosfet上无功耗,它完全打开。我不能使用低端N-MOSFET,因为我需要感应转速。我有些响,但这不是我目前的主要问题。
BarsMonster 2011年

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前一段时间我做了一个类似的电路,基本上是一个在输出端带有LC滤波器的PWM。本质上,这是一个开关降压型DC / DC转换器。我会追赶:没用。

主要问题在于,当PWM开启时,电容帽已完全充电,而当PWM关闭时,电容帽并未完全放电,因此基本上100%的时间为风扇供电。另外,请记住,大多数12v风扇仅在4v电源关闭时就会旋转。

我的建议是删除LC过滤器,看看是否可以改善(应该)。如果您不尝试通过FCC测试,那么您就完成了。如果您试图通过测试,则只需添加一个小电容(1 uF或更小)即可。除了EMI辐射外,没有太多理由将东西过滤到风扇上。

另外,如果您将LC滤波器留在那儿,那么您真正要做的不是PWM风扇,而是通过改变电压来控制速度。为此,您应该增加电感器的尺寸和/或增加PWM频率。基本上,您要使此开关降压型DC / DC转换器正常工作。


我的灵魂不允许我不加过滤。另外,我“唱歌”然后:-)在我的情况下它将起作用,uC甚至可以在1-20范围内工作,只需要太频繁地更改PWM值...
BarsMonster 2011年

@BarsMonster我不确定“我在唱歌”的意思。如果您要说“风扇发出声音”,那么简单的答案就是更改PWM频率,因此不再这样做。另外,我在上面编辑了我的答案,以解决仅保留LC滤波器的情况。

是的,改变电压是我想要达到的目标。我知道它不应该以30kHz的频率唱歌,但是由于某种原因,它在没有过滤的情况下确实可以正常工作。增加时钟可能会引起问题,因为我需要添加一个外部时钟(这是attiny13,内部RC上只有8Mhz可用,并且无法连接晶体)
BarsMonster 2011年

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当您对“输出”(以相同速率产生和吸收电流)的充电和放电进行平滑处理时,尝试获取线性(或接近线性)电压输出的可变PWM占空比是可行的。通常,您会在双极性(这是两个极性,而不是BJT)输出给R / C滤波器时看到这种情况。

相反,您构建的是一个可变占空比电荷注入电路(一种降压转换器),您无需控制电压,因为滤波器的放电速率是由负载而不是PWM电路控制的。您在此处处于开环状态-如此一来,在一个很小的窗口之外,您要么没有足够的电流而电压变为零,要么您有太多的电流而获得了满电压。

我想一个快速的技巧可以得到您想要的结果,即使用一个FET图腾柱将L1的左侧拉到地面。不过,我不确定您的12V电源是否会感谢您。


我有一个足够大的上限,我应该得到0到12之间的任何电压,而当有10'000uF时,我就可以得到。唯一的问题是PWM->电压图是非常非线性的,因此很难控制在10V以下。问题是-如何使“加速”变慢,比如说占空比为50%。
BarsMonster 2011年

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听起来“被风扇的物理特性咬住了”。

您可以根据平方反比定律p /4πr^ 2重新计算比例。但是,您将需要超过8位的PWM分辨率才能使其正常工作。

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