Calentador de control con PWM a través de MOSFET

Estoy tratando de controlar una bobina del calentador (resistencia ~ 0.9 Ohm) con PWM usando un MOSFET. El modulador PWM se basa en LM393, MOSFET es IRFR3704 (20V, 60A).

Si coloco una resistencia de 1k en lugar del calentador, todo funciona bien y las formas de onda en los puntos de prueba CH1 y CH2 son casi cuadradas. Pero cuando coloco un calentador real en el esquema, la oscilación ocurre en el borde descendente del pulso en el momento en que el voltaje cruza Vth (los canales se mezclan aquí: el canal amarillo del osciloscopio está conectado al punto de prueba CH2 y el canal cian a CH1). La amplitud de oscilación es algo mayor que el voltaje de la batería y alcanza 16V en su máximo. Soy principalmente un especialista en microcontroladores y mi conocimiento de este tipo de circuitos es pobre. ¿Es un efecto de la inductancia del calentador o algo más? ¿Cómo oponerse?

Es probable que no todo de la inductancia.

Lo más probable es que acercarse a 8 A de la batería tenga un efecto significativo en el voltaje de la batería, y esto cambia los umbrales de conmutación alrededor del comparador que genera la señal PWM.

Probablemente necesite alimentar el LM393 y R3 desde un suministro de ruido más bajo, ya sea filtrado por RC (digamos 50 ohmios y 1000 uf) de la batería, o quizás mejor, desde un regulador LDO de 5V (con desacoplamiento).

Puede mantener la resistencia pullup R1 conectada al voltaje completo de la batería para encender el FET lo más fuerte posible, incluso con el LM393 suministrado desde 5V.

Y como los picos de voltaje exceden el voltaje de la batería, la inductancia debe tener algún efecto, por lo que definitivamente se recomienda el diodo de retorno.

Es muy probable que sea la inductancia. El mosfet se apaga muy rápido y obtienes un pico de voltaje V = L (di / dt). Esto activa la protección Zener en su mosfet y luego la corriente corre por el resto de su circuito

Un diodo de retroceso podría hacer el truco.

Coloque el diodo en paralelo con el elemento calentador con el cátodo conectado al terminal positivo.

Ahora, cuando se apaga, la corriente encontrará un camino inofensivo a través del diodo.

Cuidado. El diodo se calentará con cada ciclo.

Desde el seguimiento del osciloscopio, el tiempo de oscilación es de aproximadamente 100us

Corriente = aproximadamente 10A

V del diodo polarizado hacia adelante = 0.7V

E = VIT = 700 uJ (Sé que este cálculo es trampa, probablemente sea menos de la mitad de esta cantidad)

P = E * F (F = frecuencia de conmutación)

si F = 1kHZ entonces P = 700mW

Para seleccionar su diodo, multiplique su potencia nominal en vatios por su frecuencia de conmutación en kHz.

Puedo ver una falla muy importante en su circuito: el LM393 tiene una salida de colector abierto. Por lo tanto, cuando la salida es "alta", efectivamente solo va "no baja" y se eleva a través de R1 = 10k. El flujo de corriente de carga en la puerta MOSFET también se proporciona a través de R1, por lo que el encendido es extremadamente lento. Esto no es un problema para la carga ficticia de 1k, pero con una corriente de carga significativa, los parásitos MOSFET (por ejemplo, el efecto Miller) pueden causar problemas del tipo que observa.

Debe modificar su circuito para cargar la compuerta MOSFET mucho más rápido a través de una ruta de baja impedancia, tal vez a través de un controlador de tótem bipolar, consulte la Nota de aplicación de TI "Guía de diseño y aplicación para circuitos de accionamiento de compuerta MOSFET de alta velocidad" (SLUP169) para referencia.

agregue una pequeña retroalimentación positiva (por resistencia) para proporcionar una pequeña histéresis (en el ajuste de punto por R3 en la línea de punto de la forma de onda de diente de sierra

por ejemplo, resistencia de 10 MB entre el nodo 3 y 1 U1 retroalimentación positiva para histéresis - fluctuación segura en el suministro de energía (batería)

Añadir diodo + filtro RC en el suministro R3

cambie la batería de voltaje establezca otro punto de cambio en R3 y genere aleteo Q1

y en el circuito de retroalimentación positiva resultante por suministro - frecuencia de oscilación

(perdón por el idioma)

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