Apakah ada cara untuk mengetahui frekuensi saya membutuhkan PWM?

8

Saya memiliki motor 12V DC yang menyala pada 60 RPM atau 1 Hz. Apakah saya memerlukan PWM yang cocok dengan frekuensi agar berfungsi? Sebagian besar yang saya lihat sekitar 25 kHz untuk motor 12V 20A.

— Philbus
sumber

4

Kecepatan output tidak ada hubungannya dengan frekuensi PWM. 25 kHz terdengar seperti baru saja keluar dari pita frekuensi yang dapat didengar.

— Menang

1

Pengorbanan dasarnya adalah semakin cepat Anda pergi, semakin sedikit suara akustik, tetapi sirkuit drive Anda mungkin semakin panas. Juga lebih banyak emisi yang dipancarkan (jika itu menjadi perhatian). Semakin lambat Anda (ke suatu titik) semakin sedikit pemanasan dalam sirkuit drive Anda, dan lebih sedikit emisi yang terpancar. Anda kemungkinan besar akan menemukan bahwa beralih dalam rentang yang dapat didengar menciptakan nada yang menjengkelkan. Jadi 20kHz adalah frekuensi minimum yang baik jika kebisingan akustik menjadi perhatian.

— mkeith

Mengapa Anda membutuhkan PWM? Apakah Anda ingin menjalankannya lebih lambat dari kecepatan terukur?

— Bruce Abbott

15

Tidak. Anda tidak mencocokkan rotasi per detik dengan frekuensi PWM. Perlu jauh lebih tinggi. Anda menginginkannya cukup tinggi sehingga motor berjalan dengan lancar (inersia motor menghaluskan gerak dan induktansi motor membantu memperlancar arus), tetapi tidak terlalu tinggi kerugian switching dalam elektronik Anda berlebihan. Seringkali setidaknya 8-10kHz, tetapi Anda mungkin ingin> 20kHz jika kebisingan yang terdengar merupakan masalah. Anda memiliki sedikit kelonggaran sebelum menjadi frekuensi "salah".

— DKNguyen
sumber

14

Anda ingin induktansi motor menghasilkan riak arus yang cukup rendah selama siklus PWM. Berikut adalah aturan praktis satu pembuat drive :

$f_{PWM} \ge \frac {0.6V_{SUPPLY} }{L_{MOTOR}\cdot I_{NOMINAL}}$

Formula ini menghasilkan sedikit riak, sekitar 40% puncak pada batas dan D = 50%, sehingga frekuensi yang sedikit lebih tinggi mungkin diinginkan, terutama jika motor akan dioperasikan dengan siklus kerja rendah.

Bagaimanapun, frekuensi PWM optimal dapat bergantung pada desain motor (untuk efisiensi switching dan biaya rendah Anda tidak ingin frekuensi PWM lebih tinggi dari yang diperlukan. Frekuensi PWM yang tidak perlu dapat menyebabkan kerugian yang berlebihan pada motor karena seperti halnya pada pengemudi. Di sisi lain, jika frekuensinya terlalu rendah, driver RMS dan arus motor akan berlebihan dan akan menghasilkan banyak pengemudi yang hilang (dan kehilangan tembaga di motor dan kabel). menjadi efek akustik seperti rengekan yang menjengkelkan jika frekuensinya terdengar atau jika menggairahkan mode getaran yang dapat didengar, dan pada frekuensi yang sangat rendah riak torsi bahkan mungkin tidak dapat diterima.

Sebagai contoh, motor pancake dengan induktansi yang sangat rendah mungkin memerlukan induktor seri eksternal agar dapat menggunakan frekuensi PWM yang wajar.

Terlepas dari aturan praktis dan sebagainya, Anda mungkin harus menguji motor dan pengemudi untuk mendapatkan estimasi efisiensi yang baik. 20KHz-25kHz mungkin merupakan titik awal yang masuk akal untuk motor DC brushed konvensional dengan kepala gigi seperti yang saya pikir Anda gambarkan.

— Spehro Pefhany
sumber

1

Frekuensi untuk memilih tergantung pada filter yang diterapkan (misalnya seperti filter RC). Motor DC Anda mungkin tidak memerlukan filter apa pun karena inersia akan melayani tujuan ini selama frekuensi PWM cukup tinggi (beberapa kHz harus cukup). Motor akhirnya akan menghasilkan beberapa kebisingan yang tidak diinginkan, dalam hal ini Anda mungkin ingin menambahkan kapasitor untuk perataan.

25 kHz yang Anda sebutkan mungkin mengandalkan standar intel untuk penggemar PC. Tetapi perhatikan: 25kHz tidak sebanding dengan rpm dalam bentuk apa pun. Ketika meredupkan PWM, siklus tugaslah yang menentukan konsumsi daya motor . Jika Anda ingin mengontrol rpm yang sebenarnya, Anda perlu menerapkan loop kontrol. Kecuali Anda tidak menggunakan salah satu dari kipas PC 4-pin tersebut, pengaturan rpm hanya dengan PWM tidak dimungkinkan.

— Sim Son
sumber

2

Itu penggemar komputer yang cukup gila jika menarik 20A. Cukup untuk menerbangkan pesawat model kecil!

— DKNguyen

Ini adalah motor penghapus yang saya gunakan untuk menggerakkan bit auger untuk extruder filamen, saya pasti akan melihat apa yang telah Anda sebutkan, saya hanya agak sibuk kalau tidak saya akan merespons lebih cepat, terima kasih atas sarannya!

— Philbus

Bahkan penggemar PC 4-pin memerlukan motherboard untuk membaca sinyal kecepatan kipas untuk kontrol loop tertutup. Satu-satunya keuntungan lebih dari kipas 3-pin adalah pengaturan kecepatan kipas dilakukan dengan PWM - dan kehilangan yang lebih rendah - vs secara langsung mengubah tegangan DC yang digunakan kipas.

— towe

1

Jawaban Shepro menunjukkan cara untuk memperkirakan batas bawah untuk $f_{PWM}$ . Saya ingin menambahkan bahwa batas atas biasanya tergantung pada waktu mati Anda, yang memperkenalkan Dead Time Distortion (DTD). Ada beberapa aspek yang ikut berperan, termasuk kesalahan regulasi (yang biasanya dikompensasi), harmonik (yang kadang-kadang harus disaring) dan peningkatan disipasi daya MOSFET (selama waktu mati arus motor mengalir melalui bodi diode MOSFET yang memiliki drop tegangan yang jauh lebih tinggi daripada MOSFET yang terbuka penuh).

Sebagai aturan praktis, Anda ingin periode PWM Anda menjadi sekitar 50 kali lebih besar dari waktu mati, sehingga waktu mati yang terjadi dua kali selama siklus PWM hanya memakan waktu 4% dari waktu. Maka Anda perlu memprogram kompensasi dead time hanya jika Anda membutuhkan presisi yang baik, dan metode kompensasi yang sangat sederhana (seperti menambahkan offset konstan ke siklus kerja) akan cukup.

Kisaran terdengar sudah disebutkan. Biasanya kamu mau $f_{PWM}$ lebih tinggi dari frekuensi yang dapat didengar, untuk menghindari kebisingan. Biasanya, kebisingan di atas 16kHz dianggap cukup samar sehingga kebanyakan orang tidak akan membedakannya, terutama di balik suara mekanis normal dari motor yang sedang berjalan.

— Dmitry Grigoryev
sumber