Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Katalog Megger
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM

JokoPS 04 Maj 2017 15:15 2094 42
  • #1 04 Maj 2017 15:15
    JokoPS
    Poziom 15  

    Witam,

    Wykonałem prosty schemacik, który w założeniu ma regulować prędkość obrotową wentylatora (silnik BLDC 12v/ 200mA). Sygnał sterujący PWM generowany z Arduino o częstotliwości ok 25kHz. Sterowanie wentylatora musi odbywać się na plusie co jest konieczne do prawidłowego odczytu obrotów.

    Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM

    Po złożeniu ukłądu pojawił się problem ponieważ układ nie reaguje na sygnał PWM o częstotliwośći 25kHz (częstotliwość ponad akustyczna) tak jak powinien. Dla wypełnienia 100% napięcie na wyjściu ok 11.3V, dla wypełnienia 75% - 10,8V, dla 50%-10V, dla wypełnienia 0-15% regulacja jest od 2,5V do 8V. Jak widać zależność jest mocno nieliniowa co nie powinno mieć miejsca.

    Zrobiłem test, ten sam układ sterowany sygnałem 500Hz i 1kHz i wszystko działa jak należy występuje zależność liniowa pomiędzy wypełnieniem a uzyskanym napięciem.

    Czy mógłbym prosić o pomoc jak poradzić sobie z tym tematem? Wydaje mi się, że tranzystor PNP nie nadąża się przełączać .

    Z góry bardzo dziękuje za pomoc.

    0 29
  • Katalog Megger
  • #2 04 Maj 2017 15:29
    Bieda z nędzą
    Poziom 31  

    Mierzyłeś miernikiem czy oscyloskopem?

    0
  • #3 04 Maj 2017 16:00
    JokoPS
    Poziom 15  

    Miernikiem... nie posiadam oscyloskopu.
    Również sprawdzałem na podstawie odczytu obrotów i występuje taka sama zależność.
    Z tego co sie orientuje to miernik pokaże wartość uśrednioną więc myśle, że to nie problen.

    0
  • #4 04 Maj 2017 16:07
    Bieda z nędzą
    Poziom 31  

    No właśnie, miernik pokazuje wartość średnią.

    0
  • #5 04 Maj 2017 17:34
    JokoPS
    Poziom 15  

    Ale to, że mierzyłem miernikiem nie świadczy, że układ działa prawidłowo tylko ja źle mierzyłem. Podając napięcia w 1 poście wiedziałem, że podaje wartości średnie. Ok, ale to nie za bardzo wszystko jest odnośnie tematu.
    Prosiłbym o jakieś sugestie co może być przyczyną nieprawidłowej pracy układu przy większej częstotliwości?

    0
  • Katalog Megger
  • #6 04 Maj 2017 18:51
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Przede wszystkim zwykły multimetr nie zmierzy poprawnie napięcia dla takiej częstotliwości, najczęściej częstotliwością graniczną jest 1kHz... potem miernik pokaże co tam mu się podoba i z pomiarem to nie ma nic wspólnego.

    PWM to nie tylko częstotliwość podstawowa, ale też mnóstwo harmonicznych sięgających wielokrotność częstotliwości podstawowej...

    Multimetr dla takich częstotliwości jest bezużyteczny.

    Inna sprawa, że chyba zapomniałeś, że silnik to głównie obciążenie reaktancyjne indukcyjne, którego impedancja rośnie razem z częstotliwością. Po prostu dla tej częstotliwości odpowiedź prądowa może być mizerna, wręcz zerowa.

    0
  • #7 04 Maj 2017 20:46
    JokoPS
    Poziom 15  

    Dziękuje za odpowiedź.

    _lazor_ napisał:
    Multimetr dla takich częstotliwości jest bezużyteczny.

    Wiem że multimetr się do tego nie nadaje ale jakieś szacunkowe wartości pokazywał które miały swoje odzwierciedlenie w prędkości wentylatora.

    _lazor_ napisał:
    Inna sprawa, że chyba zapomniałeś, że silnik to głównie obciążenie reaktancyjne indukcyjne, którego impedancja rośnie razem z częstotliwością. Po prostu dla tej częstotliwości odpowiedź prądowa może być mizerna, wręcz zerowa.


    Przeprowadziłem test zamiast silnika/wentylatora podpiąłem pasek LEDów o podobnym poborze i regulacja zachowuje się tak samo, dla częstotliwości 25kHz, jest nie liniowa (oceniałem po poborze prądu przez zasilacz oraz po intensywności świecenia).

    Zrobiłem drugi układ do testu - 1 NPN BD139, rezystor bazy 5k, (układ zwiera do masy) i wszystko działało prawidłowo dla 500Hz jak i 25kHz (takie rozwiązanie nie może być do celowo ponieważ przy zwieraniu do masy nie działa poprawnie odczyt prędkości obrotowej wentylatora).
    Po przeprowadzonych testach wygląda na to, że wentylator/silnik nie jest tutaj problemem tylko układ z 1 postu.... Nie wiem czy to możliwe ale wygląda to tak jak by tranzystor PNP nie dawał rady przełączać sie z taką częstotliwością.

    0
  • #8 04 Maj 2017 21:02
    kazikszach
    Poziom 33  

    Zmniejsz rezystancję rezystorów R2, R3 do 470Ω i od bazy do masy T1 daj rezystor 10kΩ.

    0
  • #10 04 Maj 2017 21:14
    kazikszach
    Poziom 33  

    _lazor_ napisał:
    Możesz dać równolegle do wentylatora diodę jakąś z serii UF, co by się indukcyjność rozładowywała bez przepięć.

    To na sam początek powinno być w podpowiedziach, może też być dioda 1N4148.

    0
  • #11 04 Maj 2017 21:40
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Załączanie tranzystorów można przyśpieszyć dając równolegle do R1 i R2 kondensatory przyśpieszające, zazwyczaj pojemność się dobiera obserwując na oscyloskopie, ale jak nie masz, to daj 100-220pF.
    Jeśli to nie wystarczy dodasz diody Schottky-ego przyśpieszające wyłączanie (zapobiegające nasyceniu).

    Pomiar multimetrem - na zakresie napięcia stałego - wcale nie jest bez sensu, miernik mierzy wartość średnią, tyle że różne mierniki mogą mieć lepszą, lub gorszą odporność na zakłócenia, niektóre mają filtry inne nie.
    Żeby pomiar miernikiem był miarodajny i bezproblemowy na wejściu można dodać filtr RC, warto żeby przy takim pomiarze tranzystor wyjściowy był obciążony, prądem co najmniej 30% prądu silnika bo szybkość wyłączania tranzystora od tego zależy, obciążenie rezystancyjne lub prądowe innym tranzystorem, przy obciążeniu silnikiem, SEM z silnika może utrudniać pomiar.

    Jeśli generujesz przebieg na Arduino to możesz też zmierzyć czas opóźnienia wnoszony przez tranzystory, korzystając z wejścia i przerwania input capture, tylko pamiętaj żeby sygnał wyjściowy 12V podać przez dzielnik 1,2kΩ/1kΩ żeby nie spalić wejścia. Pomiar ma to o tyle sens, że dowiesz sie które zbocze jest bardziej opóźnione i na ile skuteczne są wprowadzane poprawki.

    0
  • #12 05 Maj 2017 10:14
    JokoPS
    Poziom 15  

    Dziękuje za sugestie jutro przeprowadze testy zgodnie z Waszymi uwagami.
    Ma pytanko czy dioda 1N4148 nie będzie za słaba (100mA)?
    Dodano po 12 [godziny] 33 [minuty]:

    kazikszach napisał:
    Zmniejsz rezystancję rezystorów R2, R3 do 470Ω i od bazy do masy T1 daj rezystor 10kΩ.

    Zmiana rezystorów na zaproponowane przez Ciebie wartości nie rozwiązuje problemu. Układ dalej zachowuje się nie liniowo tylko dla trochę innych wartości.
    _lazor_ napisał:
    Możesz dać równolegle do wentylatora diodę jakąś z serii UF, co by się indukcyjność rozładowywała bez przepięć.

    Zastosowałem diode UF4007 wpiętą równolegle z wentylatorem. Rozumiem że ta dioda pełni tylko role zabezpieczającą ponieważ nie zaobserwowałem wpływu na zachowanie układu.
    jarek_lnx napisał:
    Załączanie tranzystorów można przyśpieszyć dając równolegle do R1 i R2 kondensatory przyśpieszające, zazwyczaj pojemność się dobiera obserwując na oscyloskopie, ale jak nie masz, to daj 100-220pF.

    Zastosowałem kondensatory ceramiczne 220pF. Wpięcie kondensatora równoległe do R1 poprawia nieznacznie regulacje, ale kondensator wpięty równolegle do R2 ją pogarsza (tak wynika z moich obserwacji, pomiarów wartości średniej napięcia na mierniku oraz monitorowania prędkości obrotowej).

    Całość wyglądała tak:
    Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM
    Robiłem testy dla różnych konfiguracji (np kondensator tylko przy R1 lub R2, z kondensatorami i bez diody, z diodą itp)

    jarek_lnx napisał:
    Jeśli generujesz przebieg na Arduino to możesz też zmierzyć czas opóźnienia wnoszony przez tranzystory, korzystając z wejścia i przerwania input capture,

    Fajny pomysł, ale zaczynam dopiero przygodę z Arduino i zrealizowanie takie pomiaru jest póki co ponad moje umiejętności.


    Popiołem miernik tak by mierzyć napięcie na wyjściu z T1 (do kolektora i +). Napięcie odczytywane z miernika zmienia się liniowo w zależności od wypełnieniem.

    Cały czas mam wrażenie że to PNP nie nadąża. Testowałem także układ z Mosfetem-P (IRF9540) i objawy podobne jak z BD136.

    0
  • #13 05 Maj 2017 15:20
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Proponuję dodać układ przyśpieszający wyłączenie PNP
    Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM
    Q3 zmniejśza rezystancję wyjściową drivera w stanie wysokim i teraz C2 powinien przyśpieszyć również wyłączenie PNP.

    0
  • #15 08 Maj 2017 18:33
    JokoPS
    Poziom 15  

    jarek_lnx napisał:
    Proponuję dodać układ przyśpieszający wyłączenie PNP

    Q3 zmniejśza rezystancję wyjściową drivera w stanie wysokim i teraz C2 powinien przyśpieszyć również wyłączenie PNP.


    Zbudowałem schemat taki jaki zaproponowałeś i nie ma żadnych zmian czy z tranzystorem Q3 czy bez....

    0
  • #16 08 Maj 2017 19:28
    excray
    Poziom 39  

    Kolego @JokoPS wszystkie zaproponowane Ci zmiany na nic się nie zdadzą, bo Wasze założenia są po prostu błędne. Układ jest OK, ale wybrałeś zbyt wysoką częstotliwość pracy. Wewnątrz wentylatorka jest kondensator filtrujący na zasilaniu i to on powoduje, że układ tak się zachowuje jak się zachowuje. Po prostu w dodatniej szpilce gromadzi on dużo energii. Możesz wy-filtrować PWM i wejście zasilające podać już prąd stały, ale to wymaga znaczących zmian w tym schemacie. Możesz też zmniejszyć częstotliwość PWM, ale zapewne odbije się to na niezbyt przyjemnych wrażeniach odsłuchowych. Najprostszy sposób to między kolektor a wentylator wpiąć odpowiednio dobrany opornik rzędu kilku-kilkudziesięciu omów, ale ograniczy to maksymalną moc wentylatorka.

    0
  • #17 08 Maj 2017 19:32
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Zbudowałem schemat taki jaki zaproponowałeś i nie ma żadnych zmian czy z tranzystorem Q3 czy bez....
    To bez oscyloskopu więcej nie wykombinuję.
    Ostatnia propozycja dodać diody Schottky'ego pomiędzy bazą a kolektorem, czyli wspomniany wyżej Baker clamp, przy tranzystorze NPN anodą do bazy, przyPNP odwrotnie.

    0
  • #18 08 Maj 2017 20:19
    JokoPS
    Poziom 15  

    excray napisał:
    Wewnątrz wentylatorka jest kondensator filtrujący na zasilaniu i to on powoduje, że układ tak się zachowuje jak się zachowuje.


    Dziękuje za odpowiedź. Proszę powiedz mi dlaczego jak steruje wentylatorem 1 tranzystorem NPN (emiter do masy, między kolektor a zasilanie wentylator) to regulacja działa poprawnie przy częstotliwości 25khz?? Bo według tego co piszesz również wtedy powinien być problem.

    0
  • #19 08 Maj 2017 20:59
    excray
    Poziom 39  

    Sprawdziłeś opcję z opornikiem o której Ci pisałem na samym końcu postu?

    0
  • #20 08 Maj 2017 21:34
    JokoPS
    Poziom 15  

    Sprawdziłem i nie wiele to pomaga oprócz tego że maksymalne średnie napięcie teraz to 7-8V dla 100% a dla wypełnienia 50% jest to ok 0.5V mniej...(rezystor wpięty szeregowo z wentylatorem).

    Proszę odpowiedz także na moje wcześniejsze pytanie.
    Dzięki.

    0
  • #21 08 Maj 2017 21:54
    excray
    Poziom 39  

    A z jakim opornikiem testowałeś?

    JokoPS napisał:
    Dziękuje za odpowiedź. Proszę powiedz mi dlaczego jak steruje wentylatorem 1 tranzystorem NPN (emiter do masy, między kolektor a zasilanie wentylator) to regulacja działa poprawnie przy częstotliwości 25khz?? Bo według tego co piszesz również wtedy powinien być problem.

    W takim razie coś skopałeś i schemat nie pokrywa się z wykonaniem. Pokaż zdjęcie swojego układu.

    0
  • #22 09 Maj 2017 06:11
    JokoPS
    Poziom 15  

    excray napisał:
    A z jakim opornikiem testowałeś?

    Podłączyłem potencojmetr wieloobrotowy i szukałem optymalnej wartości.
    excray napisał:
    Pokaż zdjęcie swojego układu.

    Mówisz o układzie tylko z NPN czy o układzie z 1 postu?
    Zdjęcie płytki stykowej będzie ok?

    0
  • #23 09 Maj 2017 08:19
    excray
    Poziom 39  

    Zdecydowanie o układzie z 1 postu. Tak zdjęcie stykówki będzie OK. Jak możesz to daj kilka zdjęć. Zależy mi też na tym, żeby było widać podłączenie wentylatora.

    0
  • #24 09 Maj 2017 17:29
    JokoPS
    Poziom 15  

    excray napisał:
    Tak zdjęcie stykówki będzie OK


    Tak jak prosiłeś przesyłam zdjęcia układu z pierwszego postu (podłączone jest dodatkowo tacho z wentylatora jak i dioda podpięta bezpośrednio w Arduino)
    Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM
    Tranzystor kluczujący 25kHz - PWM

    0
  • #25 09 Maj 2017 18:03
    excray
    Poziom 39  

    Z tego co widzę to masz źle podłączony wentylator.

    0
  • #26 09 Maj 2017 18:22
    JokoPS
    Poziom 15  

    Racja, do zdjęcia na szybko go podpiłem oczywiście wtyczka powinna być obrócona o 180 stopni.

    Oprócz tego wszystko powinno być zgodnie z schematem.
    Jak wyjaśnić w takim razie poprawne zachowanie układu stosując tylko tranzystor NPN? Według tego co pisałeś też powinien być problem z regulacją.

    0
  • #27 09 Maj 2017 18:27
    excray
    Poziom 39  

    To może na początek poskładaj poprawnie układ i wtedy sprawdź czy na pewno się zachowuje niepoprawnie. Bo jak na razie przedstawiasz błędny układ i jakieś wnioski nie wiadomo na podstawie której wersji wyciągnięte. Poza tym jak sprawdzasz układ to do wyjścia PWM wentylatora ma być nic nie podpięte, ponieważ jest to dodatkowy obwód którego na schemacie nie uwzględniłeś.

    0
  • #28 09 Maj 2017 19:30
    JokoPS
    Poziom 15  

    excray napisał:
    To może na początek poskładaj poprawnie układ i wtedy sprawdź czy na pewno się zachowuje niepoprawnie.

    Układ jest złożony poprawnie. Tak jak pisałem wentylator tylko do zdjęcia przez przypadek źle podpiołem (wszelkie testy były robione jak bymłpodpiety prawidłowo)
    excray napisał:
    Poza tym jak sprawdzasz układ to do wyjścia PWM wentylatora ma być nic nie podpięte, ponieważ jest to dodatkowy obwód którego na schemacie nie uwzględniłeś.
    .

    Wentylator nie ma wyjścia PWM.... tam jes tylko zasilanie (+/-) i tacho
    Podpięte tacho nie wprowadza, żadnych zakłóceń itp. Testowałem z i bez i nie ma on żadnego wpływu, a przynajmniej mogę odczytywać RPM by sprawdzać jak zachowuje się regulator.

    0
  • #29 09 Maj 2017 19:32
    excray
    Poziom 39  

    JokoPS napisał:
    Wentylator nie ma wyjscia PWM.... tam jes tylko zasilanie (+/-) i tacho

    O wyjściu "tacho" właśnie mówię. Jak robisz testy to pozostaw je nie podpięte.

    0
  • #30 09 Maj 2017 19:37
    JokoPS
    Poziom 15  

    excray napisał:
    O wyjściu "tacho" właśnie mówię. Jak robisz testy to pozostaw je nie podpięte.


    Tak jak pisałem robię testy z i bez tacho na każdym układzie i zawsze jest to samo czyli dla 25khz regulacja mocno nie liniowa przy kilkunastu % wypełnienia na wyjściu praktycznie całe napięcie. Przy 500hz i 1khz nie ma tego problemu jak i na ukłądzie z samym NPN i częstotliwość 25khz

    0
  Szukaj w 5mln produktów