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Thema: Allzweck PWM-Steuerung (Gelesen 130873 mal)
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Falzo
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hab die navigation mal korrigiert, vor dem release funktionierte alles, da muss wohl beim eintrag in den news was mit den seitenzahlen verrutscht sein. nu sollte jedenfalls gehen...
schliesse mich im übrigen Olaf an. wurde ja auch zeit das wir mal was zum Thema PWM anbieten können, selbst wenn man damit keine Lüfter steuert kann man das eben wie beschrieben vielfältig einsetzen zB um die Case-Beleuchtung aus LEDs vernünftig zu dimmen...
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AVR-Simon
Dremelfreund
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Ja, ich habe was mit Mikrocontrollern zu tun :-)
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Ah, gut Falzo. Hatte mich gestern Abend schon gewundert nach dem Release und wollte bescheid sagen, warst wohl aber schon am schlummern 
Was ich noch loswerden will:
Der TLC272 kann als absolute maximum Rating 30mA Sourcen und Sinken. Schließt man da jetzt ein FET an, könnte es durchaus (nicht unerhebliche) Probleme geben.
Ein FET hat eine bestimmte Eingangs- oder Gatekapazität. Möchte man einen Mosfet jetzt ganz schnell an und wieder ausschalten, muss man am Gate ständig Elektronen "absaugen" oder "ansaugen" lassen. Nunja, da der Widerstand eines Kondensators (bei UKond.=0V) nahezu 0 geht, wirkt dies zuerst wie ein Kurzschluss, ist ja nicht weiter schlimm... oder doch?
Hat man jetzt eine Frequenz erreicht, bei der man so irre schnell diese (und es sind nicht gerade wenige) Elektronen hin- und herschleudern muss, kann das ganz schön beachtliche Ströme erzeugen. (Gatekapazität vom IRF5305 ~1500pF)
Nun worauf ich hinaus will: Da der TLC272 nur "absolute maximum" 30mA sourcen/sinken kann, kann es durchaus passieren, dass der FET nicht mehr vollständig öffnet und sperrt. Sperrt der FET gerade zur Hälfte, kommt schon wieder der Massepegel ans Gate und zieht den Transistor offen.
Eigentlich sind 20kHz viel zu viel. Um eine 20kHz PWM mit zB 100 Schritten angemessen ansteuern zu können Bedarf es schon deutlich mehr Treibstrom am Gate.
20kHz = 50 uS Periodenzeit. Hat man 100 Schritte pro Periodenzeit, so ist der kleinste Schritt 50/100 = 500nS lang. Jetzt will man aber nicht den ganzen einen Schritt mit laden oder entladen beschäftigt sein, sondern der Pegel am Mosfet Ausgang soll ja schon für 2/3 stabil auf High oder Low bleiben. Wären ja schon 300nS Rise und Fall Time. Da man aber beides braucht, bleiben nur jeweils 150nS für Rise und Fall.
Und ich wette mit euch, 150nS Rise/Falltime sind mit 1500pF an 30mA sicherlich nicht zu erreichen.
Ich empfehle deshalb Leuten, die mit so hohen Frequenzen arbeiten wollen den ICL7667. Den gibts bei Reichelt für 1€.
Das ist ein "Dual MOSFET Driver" mit 1,5Ampere Spitzenstrom am Ausgang.
Laut Diagramm verspricht er bei 1500pF Kapazitiver Last eine Rise und Fall Time von 30nS.
Pin2 und Pin4 legt ihr an euer MOSFET Signal, dass aus der PWM Schaltung vom Tutorial hier kommt, an Pin6 kommt +12V und an Pin3 kommt GND, und an Pin7 oder Pin5 schließt ihr euer Mosfet Gate an (Nicht beide zusammenschalten!)
Danke fürs Zuhören :-)
PS: Achja, wenn man den ICL7667 einsetzt mit 50nS Rise Time (bisschen Luft lassen), würde ich eine Maximalfrequenz von 50kHz empfehlen, mehr macht auch kaum Sinn, und erzeugt nur hochfrequente Störung.
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« Letzte Änderung: November 23, 2005, 14:22:15 von AVR-Simon »
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TzA
Modder der Apokalypse
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Klinkerstein, da muss ich dir aber doch widersprechen:
Ich hab das alles grade mal simuliert (LTspice), die Zeit zum Umladen des FETs beträgt bei 20kHz knapp 0,6µs, bei einer Periodendauer von 50µs geht das noch (die Verlustleistung am FET geht etwas hoch, ist aber bei 2A Strom immer noch bloß bei 250mW, also nix worum man sich Sorgen machen müsste). Der Strom am Ausgang des TLC272 beträgt in der Spitze 25mA, in der Realität dämpft die Streuinduktivität sogar noch mit. Übrigens ist der Operationsverstärker beliebig lange kurzschließbar, also kaputtmachen kann man auf jeden Fall nichts. 50kHz ginge übrigens auch noch, Verlustleistung ist dann knapp 400mW, die Pulse sind dann halt eher etwas trapezförmig (was ja aber die Funktion nicht stört).
Die PWM ist btw völlig analog, hier gibt es nix mit "Schritten".
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AVR-Simon
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Ja, ich habe was mit Mikrocontrollern zu tun :-)
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Hm?
Also erstmal ist Simulation und Realität etwas unterschiedliches. Bei solchen Fragen würde ich nie einer Simu glauben.
20kHz entspricht einer Periode von 50uS. Wenn du 1/10 Dutycycle hast, dann ist die ON Zeit 5 uS lang und die Off-Zeit 45uS. Wenn du 2x 0,6us Umladen pro Periode hast, dann hast du nur noch 3,4uS richtigen HIGH Pegel... das sind fast 1/3 der ON Time nur für Rise+Fall...
Und das ist nur bei 20kHz... und 1/10 DC (Ist ja nicht wirklich was dolles 1/10)
Aber beim OPAMP hast du Recht. Kaputt geht nix.
Die Trapezform ist aber schlecht bei hohen Lasten am Mosfet, da der MOSFET während des Trapezes halb durchgeschaltet ist und dabei am meisten Verlustleistung hat.
"Sauberer" ist einfach die Variante mit Mosfet Treiber.
Jaja, mit Schritten meinte ich Duty Cycle..
PS: Bitte versteh das nicht falsch. Ich will deine PWM Steuerung nicht schlecht machen. Finde ich sogar sehr gut, endlich mal jemand der einen P-Channel aufer Highside einbaut. Eventuell könnte man dann sogar noch Tachosignal auswerten !
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« Letzte Änderung: November 23, 2005, 17:04:07 von AVR-Simon »
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OlafSt
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Also erstmal ist Simulation und Realität etwas unterschiedliches. Bei solchen Fragen würde ich nie einer Simu glauben.
Stimme ich zu, auch wenn die Simulationen heutzutage schon nicht schlecht sind.
Die Trapezform ist aber schlecht bei hohen Lasten am Mosfet, da der MOSFET während des Trapezes halb durchgeschaltet ist und dabei am meisten Verlustleistung hat.
Das ist richtig. Doch wie lange dauert diese Trapezphase ? Eben genau 0,6us. Ich sehe das als völlig unkritisch an.
Unangenehm wird das ganze doch erst, wenn der Mosfet gar nicht mehr in ein sauberes ON/OFF kommt, sondern nur noch in diesem "halben" Zustand verbleibt bzw. gar nicht mehr richtig leitend wird.
Erst in dieser Region würde ich mir Gedanken um einen Mosfet-Treiber machen.
Finde ich sogar sehr gut, endlich mal jemand der einen P-Channel aufer Highside einbaut.
FULL ACK !
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Erstens: Lies was da steht. Zweitens: Denk drüber nach. Drittens: Dann erst fragen
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AVR-Simon
Dremelfreund
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Ja, ich habe was mit Mikrocontrollern zu tun :-)
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Also erstmal ist Simulation und Realität etwas unterschiedliches. Bei solchen Fragen würde ich nie einer Simu glauben.
Das ist richtig. Doch wie lange dauert diese Trapezphase ? Eben genau 0,6us. Ich sehe das als völlig unkritisch an. ..
Moment. Bei DC = 1% wären das
1/20000 = 50uS. 50uS/100 = 500nS und davon sind jetzt 1200ns Rise und Fall Time?
Das ganze kommt nur nicht zum Ausdruck (In Form von erhöter Verlustleistung), weil der Strom des Lüfters in der Zeit nicht stark genug ansteigen kann, und somit der Strom durch den Mosfet klein ist. Hätte man bei DC=1 nen 100A ohmschen Verbraucher, tut ers nich lang.
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Plasma
Gast
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*Plasma motzt*
In den meisten Fällen möchte man mehrere LEDs dimmen. In den meisten dieser Fälle hat man 12 Volt zur Verfügung, kann also (mal abgesehen von blauen oder anderen besonders spannungshungrigen) vier LEDs in Serie schalten, ansonsten drei. Das senkt zudem die Anzahl notwendiger Vorwiderstände. Durch die Serienschaltung ändert sich der Vorwärtsstrom und das Verhältnis von Strom zu Spannung ist während der Veränderung letzterer wesentlich größer. Somit kann man durch eine einfache Transistor-Dimmerschaltung mit einem normalen 10K-Poti LEDs sehr schön regeln. Anfangs- und Endzustände kann man, wie bei TzA auch, durch Widerstände ausgleichen, sodass man wirklich den vollen Regelbereich des Potis ausnutzen kann.
Den gleichen Trick erreicht man, indem man in Serie zu den LEDs ein paar Standarddioden schaltet. Alles zu lesen hier. Die Transistorschaltung ist sicherlich nicht viel einfacher als die hier gezeigte PWM, aber es ist vom Prinzip her einfacher und man kann z.B. auf den teuren MOSFET verzichten.
Aber ein nettes Tutorial, und für Fans von Hochfrequenztechnik sicherlich sehr willkommen  Eine der einfachsten PWM-Schaltungen die ich kenne, die meisten anderen die ich bisher gesehen habe treiben locker den dreifachen Aufwand an Bauteilen. *Thumbs up* oder wie das heißt 
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AVR-Simon
Dremelfreund
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Ja, ich habe was mit Mikrocontrollern zu tun :-)
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LEDs in Reihe ist theoretisch auch nicht so gut, da die LEDs Toleranzen, unter anderem, bei der Vorwärtsspannung haben.. Und das Resultat ist uns ja bewusst.
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