Mengontrol pemanas dengan PWM melalui MOSFET

9

Saya mencoba untuk mengontrol koil pemanas (resistansi ~ 0,9 Ohm) dengan PWM menggunakan MOSFET. Modulator PWM didasarkan pada LM393, MOSFET adalah IRFR3704 (20V, 60A).

Skema saat ini

Jika saya menempatkan resistor 1k di tempat pemanas semuanya berjalan dengan baik dan bentuk gelombang di testpoint CH1 dan CH2 hampir persegi. Tetapi ketika saya menempatkan pemanas aktual dalam skema, osilasi terjadi pada tepi jatuh pulsa pada saat tegangan melintasi Vth (saluran dicampur di sini: saluran osiloskop kuning terhubung ke testpoint CH2 dan saluran cyan ke CH1). Amplitudo osilasi agak lebih besar dari tegangan baterai dan mencapai maksimum 16V. Saya sebagian besar spesialis mikrokontroler dan pengetahuan saya tentang sirkuit semacam ini buruk. Apakah ini merupakan efek dari induktansi pemanas atau sesuatu yang lain? Bagaimana cara menentangnya?

Tangkapan layar osiloskop

— s0me0ne
sumber

Saya pikir ini akan membantu untuk melihat frekuensi osilasi ini, pemanas mungkin beresonansi dengan salah satu parasit MOSFET, mungkin kapasitansi sumber-saluran. Untuk apa R1 dan R6? Opamp memaksa tegangan pula sepanjang waktu?

— Tuan Mystère

Pemanas sering dikontrol sebagai on / off dengan mungkin beberapa histeresis, karena konstanta lama yang terlibat. PWM tidak umum untuk pemanas

— Scott Seidman

PLM juga digunakan (setara dengan PWM pada basis waktu yang panjang - modulasi panjang pulsa - misalnya 50% akan aktif selama 5 menit, mati selama 5 menit). PWM biasanya menggunakan respons frekuensi dari beban untuk bertindak sebagai lintasan rendah, sehingga setara dengan nilai DC yang bervariasi; PLM biasanya menggunakan respons frekuensi seluruh sistem (mis. Pemanas + ruang) sebagai konstanta waktu untuk memberikan pelacakan yang lebih dekat ke keadaan yang diinginkan daripada sekadar histeresis.

— Pete Kirkham

8

Ini mungkin tidak sebagian besar dari induktansi.

Lebih mungkin, menarik mendekati 8 Amps dari baterai memiliki efek signifikan pada tegangan baterai, dan ini mengubah ambang switching di sekitar komparator menghasilkan sinyal PWM.

Anda mungkin perlu memberi makan LM393 dan R3 dari pasokan derau yang lebih rendah, baik RC yang difilter (katakanlah 50 ohm dan 1000 uf) dari baterai, atau mungkin lebih baik, dari regulator LDO 5V (dengan decoupling).

Anda dapat menjaga resistor pullup R1 terhubung ke tegangan baterai penuh untuk mengaktifkan FET sekeras mungkin, bahkan dengan LM393 yang dipasok dari 5V.

Dan karena puncak tegangan melebihi tegangan baterai, induktansi harus memiliki beberapa efek sehingga dioda flyback pasti direkomendasikan.

— Brian Drummond
sumber

+1 untuk rekomendasi dioda flyback. Selain itu, sebuah kapasitor electrolityc besar (> 10kμF) di seluruh baterai akan meningkatkan bentuk gelombang.

— GR Tech

+1 Rasa umpan balik positif tidak akan sakit, tetapi atur tegangan pot (setidaknya) terlebih dahulu.

— Spehro Pefhany

Menambahkan kapasitor 2200uF secara paralel ke baterai dan menyalakan pembanding dari LDO berhasil. Saya masih melihat sedikit osilasi dalam transisi, tetapi saya pikir saya tidak bisa menghilangkannya sepenuhnya ketika terlibat wortel tinggi. Terima kasih!

— s0me0ne

2

Ini sangat mungkin induktansi. MOSFET mati sangat cepat dan Anda mendapatkan lonjakan tegangan V = L (di / dt). Ini mengaktifkan perlindungan zener di MOSFET Anda dan kemudian arus mengalir di sekitar sisa sirkuit Anda

Dioda fly-back mungkin dapat melakukan trik.

Letakkan dioda secara paralel dengan elemen pemanas dengan katoda yang terhubung ke terminal positif.

Sekarang ketika dimatikan, arus akan menemukan jalur yang tidak berbahaya melalui dioda.

Cermat. Dioda akan memanas dengan setiap siklus.

Dari jejak osiloskop Anda, waktu osilasi sekitar 100 us

Saat ini = sekitar 10A

V bias dioda maju = 0.7V

E = VIT = 700 uJ (saya tahu kalk ini curang, mungkin kurang dari setengah jumlah ini)

P = E * F (F = frekuensi switching)

jika F = 1kHZ maka P = 700mW

Untuk memilih dioda, gandakan peringkat daya dalam Watt dengan frekuensi switching dalam kHz.

— Johnno
sumber

2

Saya dapat melihat cacat yang sangat signifikan di sirkuit Anda: LM393 memiliki keluaran kolektor terbuka. Jadi ketika output menjadi "tinggi" secara efektif hanya "tidak rendah" dan ditarik melalui R1 = 10k. Aliran arus muatan ke gerbang MOSFET juga disediakan melalui R1, sehingga pergantian sangat lambat. Ini bukan masalah untuk beban boneka 1k, tetapi dengan arus beban yang signifikan, parasit MOSFET (misalnya efek Miller) dapat menyebabkan masalah seperti yang Anda amati.

Anda perlu memodifikasi sirkuit Anda untuk mengisi gerbang MOSFET lebih cepat melalui jalur impedansi rendah, mungkin melalui driver kutub totem-kutub, lihat Catatan Aplikasi TI "Panduan Desain dan Aplikasi Untuk Sirkuit Drive MOSFET Gerbang Berkecepatan Tinggi" (SLUP169) sebagai referensi.

— waktu sebenarnya
sumber

Catatan aplikasi yang sangat berguna, terima kasih telah menunjukkannya! Saya pikir setelah menerapkan teknik yang dijelaskan saya dapat menghilangkan sisa osilasi, meskipun 95% masalah akhirnya diselesaikan dengan menambahkan LDO. Sedih saya tidak bisa menerima dua jawaban sekaligus 8 (

— s0me0ne

1

masukkan deskripsi gambar di sini tambahkan umpan balik positif kecil (dengan resistor) untuk memberikan hysteresis litle (dalam pengaturan titik oleh R3 pada garis titik gigi gergaji wafeform

misalnya resistor 10MB antara node 3 dan 1 U1 umpan balik positif untuk histerese - fluktuasi aman pada suplly daya (batery)

tambahkan dioda + filter RC pada R3 pasokan

ubah voltase baterai atur titik swithing lain pada R3 dan hasilkan flaping Q1

dan dalam rangkaian umpan balik positif yang dihasilkan oleh pasokan - frekuensi osilasi

(maaf untuk bahasa)

http://en.wikipedia.org/wiki/Schmitt_trigger

— Gregor
sumber