Керування нагрівачем з ШІМ через MOSFET

9

Я намагаюсь керувати котушкою нагрівача (опір ~ 0,9 Ом) з ШІМ за допомогою MOSFET. ШІМ-модулятор заснований на LM393, MOSFET - IRFR3704 (20V, 60A).

Поточна схема

Якщо я поміщаю резистор 1k замість нагрівача, то все працює нормально, а форми сигналів у контрольних точках CH1 та CH2 майже квадратні. Але коли я розміщую фактичний нагрівач у схемі, коливання виникають на падаючому краю імпульсу в той момент, коли напруга перетинає Vth (канали тут змішані: жовтий канал осцилографа підключений до контрольної точки CH2, а синій канал - до CH1). Амплітуда коливань дещо більша за напругу акумулятора і досягає максимальної 16В. Я здебільшого фахівець з мікроконтролерів, і мої знання про подібні схеми погані. Це вплив індуктивності нагрівача чи щось інше? Як протиставити це?

Скріншот осцилоскопа

— s0me0ne
джерело

Я думаю, що це допоможе побачити частоту цих коливань, нагрівач може резонувати з однією з паразитиків MOSFET, ймовірно, ємністю джерела зливу. Для чого потрібні R1 та R6? Операційний підсилювач все одно примушує напругу?

— Містер Містер

Обігрівачі часто контролюються як включення / вимкнення, можливо, з деяким гістерезисом через тривалі постійні константи. ШІМ не є звичайним для обігрівачів

— Скотт Сейдман,

Також використовується PLM (еквівалент ШІМ на тривалій часовій базі - модуляція довжини імпульсу - наприклад, 50% буде включено протягом 5 хвилин, вимкнено протягом 5 хвилин). ШІМ зазвичай використовує частотну характеристику навантаження, щоб діяти як низький прохід, тому це еквівалент різному значенню постійного струму; ПЛМ, як правило, використовує частотну характеристику всієї системи (наприклад, обігрівач + приміщення) як постійну час, щоб забезпечити більш близьке відстеження бажаного стану, ніж просто гістерезис.

— Піт Кіркхем

8

Це , ймовірно , НЕ в основному від індуктивності.

Швидше за все, витягування з батареї близько 8 Ампер суттєво впливає на напругу акумулятора, і це змінює пороги перемикання навколо компаратора, що генерує сигнал ШІМ.

Можливо, вам потрібно подати LM393 і R3 від більш низького рівня шуму, або відфільтрованого RC (скажімо, 50 Ом і 1000 мкм) від батареї, або, можливо, краще, від 5В-регулятора LDO (з роз'єднанням).

Ви можете тримати резистор R1 підключеним до повної напруги акумулятора, щоб увімкнути FET якомога сильніше, навіть якщо LM393 поставляється від 5В.

Оскільки піки напруги перевищують напругу акумулятора, індуктивність повинна мати певний ефект, тому обов'язково рекомендується віддалений діод.

— Брайан Драммонд
джерело

+1 для рекомендації про віддачу діода. Крім того, великий (> 10 ккФ) електролітичний конденсатор в батареї покращить форми хвиль.

— GR Tech

+1 Смак позитивних відгуків не зашкодить, але спочатку регулювання напруги в горщику.

— Spehro Pefhany

Додавання конденсатора 2200uF паралельно до батареї та живлення компаратора від LDO зробили свою справу. Я все ще бачу невеликі коливання в переході, але я думаю, що я не можу повністю його позбутися, коли в них залучені високі перевезення. Дякую!

— s0me0ne

2

Це дуже певно індуктивність. MOSFET вимикається дуже швидко, і ви отримуєте шип напруги V = L (di / dt). Це вмикає захист від ценерів у вашому MOSFET, а потім струм проходить навколо решти вашої схеми

Зворотний діод може зробити свою справу.

Поставити діод паралельно нагрівальному елементу з катодом, підключеним до позитивного клеми.

Тепер, коли він вимкнений струм знайде нешкідливий шлях через діод.

Дбайливий. Діод буде нагріватися з кожним циклом.

З вашого сліду осцилографа час коливань становить приблизно 100us

Струм = близько 10А

V діод вперед зміщений = 0,7 В

E = VIT = 700 мДж (я знаю, що ця калька обманює, ймовірно, менше половини цієї суми)

P = E * F (F = частота перемикання)

якщо F = 1kHZ, то P = 700mW

Щоб вибрати діод, помножте його потужність у ватах на частоту комутації в кГц.

— Джонно
джерело

2

Я можу побачити дуже вагомий недолік у вашій схемі: LM393 має вихід на відкритому колекторі. Таким чином, коли вихід виходить "високим", він фактично переходить лише "не низько" і піднімається через R1 = 10k. Потік струму заряду в затвор MOSFET також забезпечується через R1, тому включення надзвичайно повільне. Це не є проблемою для манекена на 1 к., Але при значному струмі навантаження паразитики MOSFET (наприклад, ефект Міллера) можуть спричинити неприємності такого типу, який ви спостерігаєте.

Вам потрібно змінити схему, щоб заряджати ворота MOSFET набагато швидше через шлях низького опору, можливо, через біполярний драйвер тотемного полюса, див. Примітку до програми TI "Посібник із розробки та застосування для швидкісних схем приводу MOSFET Gate" (SLUP169) для довідки.

— реальний час
джерело

Дуже корисна примітка програми, дякую, що вказували на неї! Я думаю, що після впровадження описаних методик я можу усунути решту коливань, хоча 95% проблеми було врешті вирішено шляхом додавання LDO. Сумно, я не можу прийняти дві відповіді за раз 8 (

— s0me0ne

1

введіть тут опис зображення додайте невеликий позитивний зворотний зв'язок (за допомогою резистора), щоб забезпечити гістерезис світла (у встановленні точки R3 на точковій лінії вафельної форми пиляного зуба

наприклад, резистор 10 Мб між вузлом 3 та 1 U1 позитивний зворотний зв'язок для гістерезису - безпечне коливання живлення (акумулятор)

додайте діод + фільтр RC на джерело живлення R3

зміна напруги акумулятора встановити ще одну точку кочення на R3 і генерувати відкид Q1

а в підсумковій схемі позитивного зворотного зв'язку за подачею - частота коливань

(вибачте за мову)

http://en.wikipedia.org/wiki/Schmitt_trigger

— грегор
джерело