PWM & tegangan output

sementara kontes 555 sudah lama berlalu, saya masih men-debug perangkat saya, di mana saya sudah meninggalkan 555 itu sendiri :-)

Saat ini, saya mengendarai kipas PC dari sinyal PWM (30kHz) dari atmel uC.

Saya menyalakan P-MOSFET dengan "driver" 1-BJT-transistor sederhana. Output difilter dengan tutup induktor 22uH + 330uF. Tentunya saya memiliki diode kickback di tempat.

Masalah yang saya miliki adalah ketika saya memiliki 256 "level" PWM, saya mendapatkan sebagian besar perbedaan output di suatu tempat di kisaran 1-20. Sepertinya bahkan pulsa pendek memiliki "kekuatan" untuk menggerakkan kipas dengan kekuatan penuh.

1) Bagaimana saya bisa membuatnya "kurang" kuat? Akankah saya memiliki penggemar yang lebih kuat di bawah kekuatan?

2) Di saluran MOSFET saya melihat beberapa dering 1-3Mhz dengan amplitudo 5V, dan sementara itu semua bekerja, saya tidak suka (tidak ada dering pada sumber atau gerbang). Apa yang menyebabkannya dan bagaimana saya harus memeranginya?

Pembaruan: R1 - 1kOhm R2 - 47Ohm MOSFET - adalah PMOSFET dari motherboard Diode adalah beberapa Schottky berukuran sedang, dengan penurunan 0,2V.

Saya pikir Anda sedang digigit oleh fisika kipas.

Daya dalam aliran udara yang bergerak sebanding dengan kubus kecepatan udara, dan kecepatan rotasi baling-baling pitch tetap (yaitu, kipas) berbanding lurus dengan kecepatan udara. Ini berarti bahwa untuk menggandakan kecepatan udara dari kipas Anda (atau laju rotasinya), Anda harus memasukkan daya delapan kali lebih banyak. Atau sebaliknya, untuk memotong kecepatan menjadi dua, Anda hanya membutuhkan kekuatan kedelapan. Jika Anda menyebut kecepatan udara yang Anda dapatkan di 100% siklus kerja 'kecepatan penuh', maka 'kecepatan setengah' akan terjadi pada 1/8 tingkat daya; pada siklus tugas 12,5%. Bahkan lebih dramatis, kecepatan seperempat akan berada di 1/8 dari itu , di hanya 1,5625% siklus kerja. Dengan kata lain, kecepatan apa pun yang Anda dapatkan pada siklus tugas paling rendah adalah hampir semua yang akan Anda dapatkan, karena daya di udara yang bergerak sangat tidak linier.

Diedit berdasarkan skema:

Anda pada dasarnya memiliki konverter uang di sana. P-channel adalah semacam bertindak seperti N-channel sisi tinggi yang biasanya Anda miliki dalam satu uang. Saya ragu bahwa FET menyala sekokoh N-channel dengan drive sisi tinggi, tetapi masih bekerja dengan baik.

Jika Anda tidak memiliki kontrol kecepatan yang baik, Anda mungkin memiliki kipas yang hanya beroperasi pada rentang input DC terbatas (10-12V), atau saluran P sisi-tinggi menghilangkan sebagian tegangan input, sehingga membatasi DC maksimum yang bisa dilihat kipas.

Atau, atur ulang uang sehingga FET berada di sisi rendah dan gunakan saluran-N di sana.

Jika Anda memiliki dering HF pada MOSFET, Anda dapat mencoba memperlambat switching dengan meningkatkan resistansi gerbang seri, atau menambahkan sirkuit RC snubber frekuensi tinggi melintasi sumber gerbang untuk menekan cincin.

Beberapa waktu yang lalu saya melakukan sirkuit yang sama, pada dasarnya PWM dengan filter LC pada output. Ini, pada dasarnya, adalah konverter DC / DC buck switching. Saya akan memotong untuk mengejar: Tidak berhasil.

Masalah utama adalah bahwa tutupnya benar-benar diisi ketika PWM aktif dan tidak sepenuhnya habis ketika PWM mati - sehingga pada dasarnya menyalakan kipas 100% dari waktu. Juga, perlu diingat bahwa sebagian besar penggemar 12v akan berputar ketika dimatikan hanya 4V.

Saran saya adalah menghapus filter LC dan melihat apakah itu memperbaiki keadaan (seharusnya). Jika Anda tidak mencoba untuk lulus tes FCC maka Anda sudah selesai. Jika Anda mencoba untuk lulus tes, maka cukup tambahkan penutup kecil (1 uF atau kurang) akan berfungsi. Selain emisi EMI, tidak ada banyak alasan untuk menyaring sesuatu ke penggemar.

Atau, jika Anda membiarkan filter LC di sana, maka apa yang Anda lakukan sebenarnya bukan PWMing fan, tetapi mengendalikan kecepatan dengan memvariasikan tegangan. Agar ini berfungsi, Anda harus menambah ukuran induktor dan / atau meningkatkan frekuensi PWM. Pada dasarnya, Anda ingin menjadikan buck konverter DC / DC ini berfungsi dengan baik.

Memvariasikan siklus kerja PWM dalam upaya untuk mendapatkan output tegangan linier (atau hampir linier) bekerja ketika Anda menghaluskan pengisian dan pengosongan dari "output" yang sumber dan arus tenggelam pada laju yang sama. Biasanya, Anda akan melihat ini dengan bipolar (maksud saya ini kedua polaritas, bukan BJT) output makan filter R / C.

Apa yang Anda bangun, sebaliknya, adalah rangkaian injeksi muatan siklus tugas variabel (semacam buck converter) - Anda tidak mengendalikan tegangan karena laju pelepasan filter Anda dikendalikan oleh beban, bukan sirkuit PWM. Anda beroperasi pada loop terbuka di sini - dan di luar jendela kecil, Anda tidak akan memiliki cukup arus dan tegangan menjadi nol, atau Anda akan memiliki terlalu banyak arus dan Anda mendapatkan tegangan penuh.

Saya kira satu hack cepat untuk mendapatkan hasil yang Anda inginkan adalah memiliki tiang totem FET yang akan menarik sisi kiri L1 ke tanah. Saya tidak yakin catu daya 12V Anda akan berterima kasih untuk itu.

"Digigit oleh fisika kipas" terdengar mungkin.

Anda bisa menghitung ulang skala Anda sesuai dengan hukum kuadrat terbalik p / 4πr ^ 2. Tetapi Anda akan membutuhkan lebih dari 8 bit resolusi PWM untuk membuatnya bekerja.