PWMに必要な周波数を確認する方法はありますか？

60 RPMまたは1 Hzで回転する12V DCモーターを持っています。動作させるために、周波数に一致するPWMが必要ですか？私が見たもののほとんどは、12V 20Aモーターで約25 kHzです。

いいえ。1秒あたりの回転数をPWM周波数に一致させません。もっと高くする必要があります。モーターがスムーズに動くように（モーターの慣性が動きをスムーズにし、モーターのインダクタンスが電流をスムーズにするのに役立ちます）十分に高い値が必要ですが、電子機器のスイッチング損失はそれほど高くありません。多くの場合、少なくとも8〜10kHzですが、可聴ノイズが問題になる場合は、> 20kHzが必要になることがあります。完全に「間違った」周波数になる前に、かなりの余裕があります。

モーターのインダクタンスによって、PWMサイクル中の電流のリップルがかなり低くなるようにする必要があります。ドライブメーカーの経験則は次のとおりです。

$f_{PWM} \ge \frac {0.6V_{SUPPLY} }{L_{MOTOR}\cdot I_{NOMINAL}}$

この式の結果、かなりのリップルが発生し、限界で約40％のピークとD = 50％になるため、特にモーターが低デューティサイクルで動作する場合は、少し高い周波数が望ましい場合があります。

いずれの場合でも、最適なPWM周波数はモーターの設計に依存する可能性があります（スイッチング効率と低コストのために、PWM周波数を必要以上に高くしたくない場合。PWM周波数が不必要に高いと、モーターに過度の損失が発生する可能性があります。一方、周波数が低すぎると、RMSドライバーとモーター電流が過剰になり、ドライバーの損失（およびモーターと配線の銅損）が大量に発生します。周波数が聞こえるか、それが聞こえる振動モードを励起するかどうか、迷惑な鳴き声のような音響効果であり、非常に低い周波数では、トルクリップルは不快でさえあるかもしれません。

たとえば、インダクタンスが非常に低いパンケーキモーターでは、妥当なPWM周波数を使用できるようにするために、外部直列インダクターが必要になる場合があります。

経験則などにも関わらず、効率を正確に見積もるためにはモーターとドライバーをテストする必要があるでしょう。あなたが説明しているように、20KHz-25kHzはおそらくギアヘッドを備えた従来のブラシ付きDCモーターの妥当な出発点です。

選択する周波数は、適用されるフィルター（RCフィルターなど）によって異なります。DCモーターは、PWM周波数が十分に高い限り（一部のkHzで十分です）、その慣性がこの目的を果たすため、おそらくフィルターを必要としません。モーターは最終的にいくつかの望ましくないノイズを生成します。その場合、平滑化のためにコンデンサーを追加することができます。

あなたが言ったそれらの25 kHzは、おそらくPCファンのためのインテル標準に依存しています。ただし、25kHzはどのような場合でもrpmに比例しません。PWMで調光する場合、モーターの消費電力を決定するのはデューティサイクルです。実際のrpmを制御したい場合は、制御ループを実装する必要があります。上記の4ピンPCファンのいずれかを使用しない限り、PWMだけでrpmを設定することはできません。

Sheproの答えは、下限を推定する方法を示しています $f_{PWM}$。上限は通常、デッドタイムに依存し、デッドタイムディストーション（DTD）が発生することを付け加えておきます。レギュレーションエラー（通常は補正されます）、高調波（時々フィルターで除去する必要がある）、MOSFETの電力損失の増加（デッドタイム中のモーター電流が完全に開いたMOSFETよりもはるかに高い電圧降下）。

経験則として、PWM周期をデッドタイムの​​約50倍にしたいので、PWMサイクル中に2回発生するデッドタイムは4％の時間しかかかりません。次に、優れた精度が必要な場合にのみデッドタイム補償をプログラムする必要があり、非常に単純な補償方法（デューティサイクルに一定のオフセットを追加するなど）で十分です。

可聴範囲についてはすでに述べました。通常あなたは欲しい$f_{PWM}$ノイズを避けるために、可聴周波数よりも高くする。通常、16kHzを超えるノイズは、ほとんどの人がそれを区別できないほど、特に実行中のモーターの通常の機械的ノイズの背後にあるほど弱いと考えられています。