PWM y voltaje de salida

Si bien el concurso 555 ya no existe, todavía estoy depurando mi dispositivo, donde ya abandoné el 555 :-)

En este momento, estoy manejando un ventilador de PC desde una señal PWM (30kHz) de atmel uC.

Estoy alimentando P-MOSFET con un simple "controlador" de transistor 1-BJT. La salida se filtra con un inductor de 22uH + una tapa de 330uF. Seguramente tengo diodo de retroceso en su lugar.

El problema que tengo es que mientras tengo 256 "niveles" de PWM, obtengo la mayor parte de la diferencia de salida en algún lugar del rango 1-20. Parece que incluso los pulsos cortos tienen la "potencia" para impulsar el ventilador a plena potencia.

1) ¿Cómo puedo hacer que sea "menos" poderoso? ¿Tendré ventiladores más poderosos con poca potencia entonces?

2) En el drenaje del mosfet veo unos 1-3Mhz sonando con una amplitud de 5V, y aunque todo funciona, no me gusta (no suena en la fuente o puerta). ¿Qué lo causa y cómo debo combatirlo?

Actualización: R1 - 1kOhm R2 - 47Ohm MOSFET - es PMOSFET de la placa base Diodo es un Schottky de tamaño mediano, con una caída de 0.2V.

Creo que te está mordiendo la física del fanático.

La potencia en una corriente de aire en movimiento es proporcional al cubo de la velocidad del aire, y la velocidad de rotación de una hélice de paso fijo (es decir, un ventilador) es directamente proporcional a la velocidad del aire. Esto significa que para duplicar la velocidad del aire de su ventilador (o su velocidad de rotación), debe poner ocho veces más energía. O, por el contrario, para reducir la velocidad a la mitad, solo necesita una octava parte de la potencia. Si llama a la velocidad del aire que obtiene al 100% del ciclo de trabajo 'velocidad máxima', entonces la 'velocidad media' ocurrirá a 1/8 del nivel de potencia; a 12.5% ​​ciclo de trabajo. Aún más dramáticamente, el cuarto de velocidad estaría en 1/8 de eso , con solo 1.5625% de ciclo de trabajo. En otras palabras, cualquier velocidad que obtenga en los ciclos de trabajo más bajos es casi todo lo que obtendrá, porque la potencia en el aire en movimiento es muy no lineal.

Editado en base al esquema:

Básicamente tienes un convertidor de dinero allí. El canal P está actuando como el canal N del lado alto que generalmente tiene en un dólar. Dudo que el FET se esté encendiendo tan sólidamente como lo haría un canal N con transmisión de lado alto, pero todavía está actuando como un buck-ish.

Si no tiene un buen control de velocidad, es probable que tenga un ventilador que solo funcione en un rango de entrada de CC limitado (10-12 V), o el canal P del lado alto está disipando parte del voltaje de entrada, limitando la CC máxima que el fan puede ver

O, reorganice el dinero para que el FET esté en el lado bajo y use un canal N allí.

Si tiene HF sonando en el MOSFET, puede intentar ralentizar la conmutación aumentando la resistencia de la compuerta en serie o agregar un circuito amortiguador RC de alta frecuencia a través de la fuente de compuerta para suprimir los timbres.

Hace un tiempo hice un circuito similar, básicamente un PWM con un filtro LC en la salida. Esto es, en esencia, un convertidor DC / DC de conmutación. Iré al grano: no funcionó.

El problema principal es que la tapa se estaba cargando completamente cuando el PWM estaba encendido y no se descargaba completamente cuando el PWM estaba apagado, lo que básicamente alimentaba el ventilador el 100% del tiempo. Además, tenga en cuenta que la mayoría de los ventiladores de 12v girarán cuando se apague solo con 4v.

Mi sugerencia es eliminar el filtro LC y ver si eso mejora las cosas (debería). Si no está tratando de pasar las pruebas de la FCC, ya está. Si está tratando de pasar las pruebas, simplemente debería agregar un pequeño límite (1 uF o menos). Aparte de las emisiones EMI, no hay muchas razones para filtrar cosas a un ventilador.

Alternativamente, si deja el filtro LC allí, entonces lo que realmente está haciendo no es hacer PWM en el ventilador, sino controlar la velocidad variando el voltaje. Para que esto funcione, debe aumentar el tamaño del inductor y / o aumentar la frecuencia PWM. Básicamente, desea que este convertidor DC / DC de conmutación funcione correctamente.

Variando el ciclo de trabajo PWM en un intento de obtener una salida de voltaje lineal (o casi lineal) funciona cuando suaviza la carga y descarga de una "salida" que genera y hunde la corriente a la misma velocidad. Por lo general, vería esto con una salida bipolar (con esto quiero decir ambas polaridades, no BJT) alimentando un filtro R / C.

Lo que ha construido, en cambio, es un circuito de inyección de carga de ciclo de trabajo variable (una especie de convertidor reductor): no está controlando el voltaje porque la velocidad de descarga de su filtro está controlada por la carga, no por el circuito PWM. Aquí está operando en un circuito abierto, y por lo tanto, más allá de una ventana pequeña, o no tendrá suficiente corriente y el voltaje va a cero, o tendrá demasiada corriente y obtendrá el voltaje completo.

Supongo que un truco rápido para obtener el resultado que deseas es tener un tótem FET que tiraría del lado izquierdo de L1 al suelo. Sin embargo, no estoy seguro de que su fuente de alimentación de 12V lo agradezca.

"Probablemente mordido por la física del ventilador" suena.

Podrías recalcular tu escala de acuerdo con la ley del cuadrado inverso p / 4πr ^ 2. Pero necesitará más de 8 bits de resolución PWM para que funcione.