PWM & 输出电压

电器工程 司机 脉宽调制 场效应管
2022-01-31 05:43:59

虽然 555 竞赛早已不复存在,但我仍在调试我的设备,我已经放弃了 555 本身:-)

目前,我正在使用来自 atmel uC 的 PWM(30kHz)信号驱动 PC 风扇。

我正在用一个简单的 1-BJT 晶体管“驱动器”为 P-MOSFET 供电。输出使用 22uH 电感 + 330uF 电容进行滤波。当然,我有反冲二极管。

我遇到的问题是,当我有 256 个“级别”的 PWM 时,我得到的大部分输出差异都在 1-20 范围内。看起来即使是短脉冲也有“力量”以全功率驱动风扇。

1)我怎样才能让它“不那么”强大?那么我会有更多强大的粉丝动力不足吗?

2)在 MOSFET 的漏极上,我看到一些 1-3Mhz 的振铃,幅度为 5V,虽然一切正常,但我不喜欢它(源极或栅极上没有振铃)。是什么原因造成的,我应该如何对抗它?

更新: R1 - 1kOhm R2 - 47Ohm MOSFET - 是主板上的 PMOSFET 二极管是一些中等尺寸的肖特基二极管,压降为 0.2V。

在此处输入图像描述

4个回答

我认为你被风扇的物理特性所困扰。

流动气流中的功率与风速的三次方成正比,固定螺距螺旋桨(即风扇)的转速与风速成正比。这意味着要将风扇的风速(或其转速)提高一倍,您必须投入八倍的功率。或者相反,要将速度减半,您只需要八分之一的功率。如果您将在 100% 占空比下获得的空气速度称为“全速”,那么“半速”将出现在功率水平的 1/8 处;在 12.5% 的占空比。更引人注目的是,四分之一速度将是该速度的 1/8,占空比仅为 1.5625%。换句话说,无论您在最低占空比下获得的速度如何,几乎都是您将获得的所有速度,因为移动空气中的功率是如此非线性。

根据原理图编辑:

你基本上在那里有一个降压转换器。P 通道有点像你通常在降压中拥有的高端 N 通道。我怀疑 FET 是否像具有高端驱动的 N 沟道一样稳定地开启,但它仍然表现得像降压一样。

如果您没有良好的速度控制,您可能有一个风扇只能在有限的直流输入范围 (10-12V) 上运行,或者高侧 P 通道正在消耗一些输入电压,从而限制了最大直流风扇可以看到。

或者,重新排列降压,使 FET 处于低端并在那里使用 N 沟道。

如果 MOSFET 上有高频振铃,您可以尝试通过增加串联栅极电阻来减慢开关速度,或者在栅极-源极之间添加一个高频 RC 缓冲电路来抑制振铃。

不久前我做了一个类似的电路,基本上是一个输出端带有 LC 滤波器的 PWM。这实质上是一个开关降压 DC/DC 转换器。我会切入正题:它没有用。

主要问题是当 PWM 开启时,盖子完全充电,而 PWM 关闭时没有完全放电——因此基本上 100% 的时间为风扇供电。另外,请记住,大多数 12v 风扇在仅关闭 4v 电源时会旋转。

我的建议是移除 LC 滤波器,看看是否可以改善(应该)。如果您不尝试通过 FCC 测试,那么您就完成了。如果您想通过测试,那么只需添加一个小容量(1 uF 或更少)就可以了。除了 EMI 辐射之外,没有太多理由对风扇进行过滤。

或者,如果您将 LC 滤波器留在其中,那么您真正要做的不是对风扇进行 PWM,而是通过改变电压来控制速度。为此,您应该增加电感器的尺寸和/或增加 PWM 频率。基本上,您想让这个开关降压 DC/DC 转换器正常工作。

当您从以相同速率提供和吸收电流的“输出”平滑充电和放电时,改变 PWM 占空比以试图获得线性(或接近线性)电压输出会起作用。通常,您会在双极性(我的意思是双极性,而不是 BJT)输出中看到这一点,该输出为 R/C 滤波器供电。

相反,您构建的是一个可变占空比电荷注入电路(一种降压转换器)——您不是在控制电压,因为您的滤波器的放电率是由负载控制的,而不是由 PWM 电路控制。您在这里以开环运行 - 因此超出一个小窗口,您将没有足够的电流并且电压变为零,或者您将有太多的电流并且您获得全电压。

我想获得您想要的结果的一个快速技巧是拥有一个 FET 图腾柱,它将 L1 的左侧拉到地。不过,我不确定您的 12V 电源是否会为此感谢您。