PWM＆出力電圧

555コンテストが終わった間、私はまだ自分のデバイスをデバッグしています。すでに555自体を放棄しています:-)

現時点では、atmel uCからのPWM（30kHz）信号からPCファンを駆動しています。

シンプルな1-BJT-transistor- "driver"でP-MOSFETに電力を供給しています。出力は、22uHインダクタ+ 330uFキャップでフィルタリングされます。きっとキックバックダイオードがきちんと設置されています。

私が抱えている問題は、PWMの256の「レベル」がある間、1〜20の範囲のどこかで出力差のほとんどを取得しています。短いパルスでもファンをフルパワーで駆動する「パワー」があるようです。

1）どうすれば「非力」にできますか？そのとき、力のないもっと強力なファンがいますか？

2）mosfetのドレインで、5Vの振幅で1〜3Mhzの​​リンギングが見られますが、それはすべて機能していますが、私はそれが好きではありません（ソースまたはゲートでリンギングがありません）。何が原因で、どのように戦うべきですか？

更新： R1-1kOhm R2-47Ohm MOSFET-マザーボードのPMOSFETです。ダイオードは、0.2Vドロップのある中型のショットキーデバイスです。

ファンの物理に噛まれていると思います。

移動する空気の流れのパワーは、空気速度の3乗に比例し、固定ピッチプロペラ（つまり、ファン）の回転速度は、空気速度に直接比例します。つまり、ファンの風速（または回転速度）を2倍にするには、8倍の電力を投入する必要があります。または逆に、速度を半分にするには、パワーの8分の1しか必要ありません。100％のデューティサイクルで得られる対気速度を「フルスピード」と呼ぶと、「ハーフスピード」は電力レベルの1/8で発生します。12.5％のデューティサイクルで。さらに劇的に、四半期速度は、1/8になり、そのちょうど1.5625パーセントのデューティサイクルで、。言い換えると、空気の移動におけるパワーは非常に非線形であるため、非常に低いデューティサイクルで得られる速度がほぼすべて得られます。

回路図に基づいて編集：

あなたは本質的にそこに降圧コンバーターを持っています。Pチャネルは、通常、バックにあるハイサイドNチャネルのような働きをします。FETがハイサイドドライブのNチャネルと同じようにしっかりとオンになっているのではないかと思いますが、それでもまだ弱気な動作をしています。

十分な速度制御がない場合は、おそらく限られたDC入力範囲（10〜12V）でのみ動作するファンがあるか、またはハイサイドPチャネルが入力電圧の一部を消費して、最大DCを制限していますファンが見ることができます。

または、FETがローサイドになるようにバックを再配置し、そこでNチャネルを使用します。

MOSFETにHFリンギングがある場合は、直列ゲート抵抗を大きくしてスイッチングを遅くするか、ゲートソース間に高周波RCスナバ回路を追加してリンギングを抑制できます。

しばらく前に、基本的に出力にLCフィルターを備えたPWMで同様の回路を作成しました。これは、本質的に、スイッチング降圧DC / DCコンバータです。私は追いかけます：それはうまくいきませんでした。

主な問題は、PWMがオンのときはキャップが完全に充電されていて、PWMがオフのときは完全に放電していなかったことです。つまり、基本的にはファンに100％電力を供給しています。また、ほとんどの12vファンは、4vのみの電源を切ると回転することに注意してください。

私の提案は、LCフィルターを削除し、それが物事を改善するかどうかを確認することです（それが必要です）。FCCテストに合格しない場合は、合格です。テストに合格しようとしている場合は、小さなキャップ（1 uF以下）を追加するだけで十分です。EMIエミッション以外に、ファンに物事をフィルタリングする理由はあまりありません。

または、LCフィルターをそのままにしておくと、実際にファンがPWMを実行するのではなく、電圧を変化させることによって速度を制御します。これを機能させるには、インダクターのサイズを大きくするか、PWM周波数を大きくする必要があります。基本的には、このスイッチング降圧DC / DCコンバータを適切に動作させる必要があります。

線形（またはほぼ線形）の電圧出力を得るためにPWMデューティサイクルを変化させることは、同じ速度で電流をソースおよびシンクする「出力」からの充電と放電を平滑化するときに機能します。通常、これは、R / Cフィルターに供給されるバイポーラ（つまり、BJTではなく両極性）出力で発生します。

代わりに、作成したのは可変デューティサイクルの電荷注入回路（一種のバックコンバーター）です。フィルターの放電率はPWM回路ではなく負荷によって制御されるため、電圧を制御していません。ここでは開ループで動作しているため、小さなウィンドウを超えると、電流が不足して電圧がゼロになるか、電流が多すぎて電圧が最大になります。

私が望む結果を得るための簡単なハックは、L1の左側を接地するFETトーテムポールを持つことだと思います。12V電源があなたに感謝するかどうかはわかりませんが。

「ファンの物理学に噛まれた」らしい。

逆二乗則p /4πr^ 2に従ってスケールを再計算できます。ただし、これを機能させるには、8ビットを超えるPWM分解能が必要です。