PWM ezali nini?

PWM ezali modulation ya largeur ya pulsation. Ozali kofungola mpe kokanga tension na fréquence fixe, kobongola rapport ya ON-ntango na off-ntango mpo na ko contrôler moyenne ya livraison ya puissance. Yango wana. Oyo etikali ezali kaka kosala na ba conséquences.

Bozua fourniture ya 12V oyo ezo conduire LED oyo esengeli na 3V. Normalement olingaki osalela résistance to régulateur linéaire, kozikisa 9V lokola molunge. Ba déchets ya buzoba. Na PWM ofungoli 12V mobimba na mpe off mbangu mpenza ete masse thermique ya LED ezali na moyenne na yango libanda. 25% cycle de travail epesaka yo environ 3V équivalent. LED emonaka 12V → 0V → 12V → 0V na peut-être 1kHz, kasi ekoki ko refroidir te mpe ko chauffer mbangu boye, donc luminosité etikalaka constant.

Makambo ya fréquence. Malembe mingi (na nse ya 100Hz) mpe ozwi flicker oyo emonanaka. Batu misusu ba monaka flicker jusqu'à 200Hz. Na mbala mingi nasala LED dimming na 20kHz kaka mpo na kozala na bokengi-Lisusu kobatela yango libanda ya audible range soki ezali na moko ya boyokani ya mécanique. Vitesse ya commutation e affectaka ba pertes trop, mais toko koma na yango.

Matematika: Soki eleko na yo ezali t mpe na-ntango ezali t, cycle ya mosala D=T/T. Pete. Puissance livrée ezali environ D × V_Supply × i_Load, moins ba pertes. Ba pertes wana nde esika makambu ekoma intéressant.

Ntina ya liboso: kosala malamu. Mosfet na saturation ekiti peut-être 0.1-0.2V na ba courants raisonnables. Mosfet off ebendaka ba microamps. Donc ozali soit ko dissiper (0.1V × courant) soit essentiellement eloko te. Kokanisá yango na régulateur linéaire oyo ezali kokita 9V na courant mobimba ntango nyonso. Bokeseni ya bomoi ya pile ezali 40-50x na makambo mosusu, kolekisa ndelo te.

Ya mibale: Okoki kosalela ba alimentations électriques ya talo moke. Esengeli ko diriger moteur ya 48V na vitesse variable? Na contrôle analogique esengeli na variable 0-48V ya talo. Na PWM osalelaka alimentation fixe ya 48V (cheap) na mosfet (lisusu ya talo moke). Esalemi.

Ntina ya misato Moto moko te alobelaka: kozwa biloko. Meka ko sourcir alimentation analogique variable ya bien na volume. Ba temps ya plomb ezali 26 semaines minimum ya ba fabricants decents. Mosfets? Nionso eza na stock na Digikey. Tango production ezali koganga na yo, oyo ezali na tina koleka coût ya bom.

PWM

EMI eko viser yo. Mbala ya liboso nasalaki tableau PWM ya likolo{1}}Current (120A mpo na moteur DC), ebomaki bus ya CAN na motuka moko. Ba paquets oyo ebebisami te-ekufi mobimba. Ebalukaki na ngai porte drive ringing ezalaki couplage na nzela ya châssis terre, induisant 40V spikes na can différentiel paire. Ba abakisaki ba perles ya ferrite, ekendeki na terrain zinga zinga, ezalaki kaka na ba problèmes. Nsukansuka esengelaki kobakisa filtre PI na bopesi ya moteur mpe kokabola ba plans ya mabele na boyokani moko-point. Azwaki ba revs misato ya tableau.

Gate drive ezalaka makasi koleka ndenge emonanaka. Ozali na mposa ya impédance ya moke uta na mokumbi na yo kino na porte ya Mosfet-Trace inductance makambo na DI/DT ya likolo. Namoni 10nh ya inductance ya trace cause ba spikes ya tension ya 50V na tango ya commutation (V=L × DI/DT). Yango ekoki mpo na kobɛta fimbo na nzela ya Mosfet oyo ezali na 60V. Batu ba arguer na math mais namoni yango na portée: 3A/NS Ko changer courant na 10NH epesi yo 30V spike. Bobakisa tension ya alimentation mpe bozali likolo ya cote maximale absolue.

Na sima ezali na shoot-na nzela ya H-ponts. Esengeli ozala na deadtime entre ko boma bas-FET ya côté na ko allur na côté ya haut{4}} (et vice versa). Zero Deadtime elakisi ete ba FETs nyonso mibale esalaka mbala moko-Reridi mokuse uta na bopesi na mabele na nzela ya ba résistance ya canal FET. 50A kino 0.01Ω mbala mibale ezali naino 1000a mpo na ba microsecondes liboso ete makambo epanzana. Mode ya échec ezali spectaculaire : cratere ya muke na silicon, FET ekendaka permanentement mokuse, ebimisaka nionso mosusu na chaîne.

Kasi ba deadtimes mingi mpe diode ya nzoto etambwisaka na eleko ya bakufi. Ba diodes ya nzoto ezali ya somo-Goutte ya likolo ya liboso (1-2V), bozongisi malembe. O perdre efficacité pe o generer chaleur mingi. Trade-off ezalaka mingi mingi 100-500ns Deadtime selon ba caractéristiques ya commutation ya FET na yo.

Instinct ya liboso ya moto nyonso: Fréquence ya likolo=Ba inducteurs/contenteurs ya mike mike=ya talo moke. Ntango mosusu solo. Kasi ba pertes ya commutation emati na fréquence-Ozali ko perdre énergie chaque fois ba FET ba transitionner. Eswitching ≈ 0,5 × vSupply × ILoad × (Trise + Tfall) × FSW. Kosala mbala mibale fréquence, kosala double ya perte ya commutation.

Mpo na ba moteurs, 20kHz ezali mingi. Likolo ya audible, ba constantes ya temps mécanique ezo soucier te. Kasi na alimentation ya ordinateur portable omoni 300kHz-1MHz. Mpo na nini? Ba magnétiques ya mike. Inducteur ya 1MHz ezali physiquement 1/50 ya taille ya 20kHz moko na inductance moko. Yango ezali monene mpo na ba appareils portable. Trade-off ezali ozali na mposa ya ba fets ya mbangu (QG ya nse), layout ya malamu koleka, design ya mokumbi motuka ya bokebi mingi.

Audio (ba amplis ya kelasi D) ezali kosala 250kHz-1MHz. Na nse ya 200kHz mpe okoki koyoka fréquence ya porteur lokola ya likolo-pitched whine. Likolo ya 1MHz pe obandi kobunda na interférence ya radio AM. Ba designs mingi ezo se installer na 400-500kHz, filtre passe bas na peut-être 50kHz pona ko longola porteur.

Ndakisa ya solo: asalaki convertisseur ya 500kHz buck mbala moko, amekaki kokende na 1MHz mpo na ko réduire tableau. Efficacité ekiti 4% (88% na 84%). Yango eza 8W chaleur supplémentaire na fourniture ya 200W. Esengeli na radiateur ya monene koleka, abungisaki ba économies nionso ya espace na inducteur ya moke. Atikalaki na 500kHz.

PWM

8-Bit PWM (256 étapes) ezo soner bien tiii oko meka ko diminuer LED moko sans problème de 100% à 0%. Na se ya 10% ya cycle ya devoir ozuaka ba étapes visible na luminosité. Liso ya moto ezali logarithmique-mingi mingi koleka na sensibilisation na ba changements na ba niveaux ya lumière ya nse. Besoin ya 12 bits (4096 étapes) minimum mpo na dimming ya lisse na kati ya gamme mobimba.

Kasi awa ezali catch: 12-bit na 20kHz elakisi ete ozali na mposa ya 20kHz × 4096=81.92MHz timer horloge. Micros nionso te nde ekoki kosala bongo. Mpe soki ozali na mposa ya ba chaînes PWM indépendantes ebele na 12-bit, ozali kotala ba périphériques ya timer dédié to FPGA.

Bosalisi: Salelá 8-Bit PWM kasi bongisa fréquence na ndenge ya dynamique. Na luminosité ya likolo kima 20kHz, na basse luminosité ekiti na 100Hz. Epesaka yo matambe ya malamu koleka esika ozali na mposa na yango. Mais sikoyo oza na EMI variable-fréquence pona ko faire face na yango. Eloko moko te eza ya ofele.

VFDs industrielles (ba entraînements de fréquence variable) e changer ba centaines ya ba ampères na 480VAC. Stratégie ya contrôle ezali plus complexe-Modulation vectorielle d’espace, champ-contrôle orienté, ezala nini-kasi na se ezali kaka PWM ko changer ba IGBTs motoba na pont ya phase misato-.

Bokeseni na échelle oyo:

Ba chauffeurs ya porte baza na besoin ya 15V ba fournitures isolé. Yango ezali 6 fournitures isolées flottantes na ba potentiels différents jusqu'à 680VDC (rectified 480VAC). Mokumbi motuka moko na moko azali na mposa ya nguya na ye moko, résistance ya porte na ye moko (0,5-2Ω typique), protection na yango ya surcourant.

Deadtime emati na 2-5μs mpo ba IGBTs ezalaka malembe koleka MOSFETS .

Ba filtres DV/DT na sortie po capacité ya câble ya moteur plus ba bords ya commutation rapide esalaka que ba courants ya minene ya commun-Ba courants ya mode. Namekaki 20A ya commun-Current ya mode na câble ya moteur ya 5hp, ekabwani mpenza na courant ya moteur. Yango wana osengeli na ba câbles blindés mpe na mabele oyo ebongi.

Thermal: Ata 2% ya perte na 50kW eza 1kW ya chaleur. Refroidissement ya mayi na ba interrupteurs ya débit na ba interlocks ya température. Soki débit ya refroidissement ekiti na se ya seuil, contrôleur e désactiver ba sorties mbala moko. Amona ba systèmes ezikaka po mutu abosanaki ko vérifier niveau ya liquide de refroidissement.

Selection ya composant ezuaka bizarre. IGBT oyo epesameli motuya mpo na 100A oyo ezali kokoba ekoki kosimba kaka 80A na esika ya 50 degrés, 60A na 70 degré . Mais kobanda moteur ya munene ebendaka 6x courant nominale pendant plusieurs secondes. Donc yo taille pona sommet, te steady-état, sima dérate pona température. Suka na 300a IGBT pona application "100A". Coût ya bom esalaka que ba achats ezala très malheureux.

STM32 Timers: Mingi bazalaka na PWM ya 16 bits, ba modèles mosusu ekendaka na 32 bits mais ozali rarement na besoin na yango. Oyo ezali na ntina mingi ezali motango ya ba canaux ya kokokanisa mpe ba sorties complémentaires. Tim1 mpe Tim8 na série F4 ezali na ba chaînes ya comparaison minei moko na moko na ba sorties complémentaires mpe na insertion ya dérect programmable. Parfait pona contrôle ya moteur.

Probleme: Ba chaînes PWM nionso oyo ezali na timer moko ezali synchronisé na compteur moko. Soki ozali na mposa ya ba fréquences indépendantes, osengeli na ba timers ekeseni. Mpe ezali kaka na ba timers ebele oyo ezali na ba fonctionnalités ya avance. Na STM32F4 ozui Tim1, Tim8 pona contrôle avancé. Tim2-5 mpo na PWM ya moboko. Tim9-14 ezali 16 bits sans génération ya ba deadtimes. Osila mbangu soki application esengeli na ba signaux PWM isolé ebele.

Bamonaki ba designs esika ba stékanaka-Bang PWM na logiciel po ba silisa ba chaînes ya timer. Likanisi ya nsɔmɔ. Jitter, CPU Overhead, Inversion ya priorité tango ba interruptions mosusu ezo beta. Futa kaka $2 ya likolo pona micro na ba timers mingi to salela PWM IC ya libanda (lokola PCA9685). Moto na yo ya mikolo mizali koya akopesa yo matɔndi.

ESP32 ezali na 16 canaux PWM na nzela ya LED PWM périphérique. Sounds great, sauf bango nionso ewutaka na montre moko ya 80MHz APB mpe bakabolaka ba diviseurs na ba groupes. Olingi ba fréquences ndenge na ndenge? Espoir baza ba ratios ya nombre entier. Lisusu résolution ekiti lokola fréquence emati mpo ezali kosalela montre ya base moko. Na 20kHz ozui 12-bit, na 40kHz ozali na se na 11-bit, etc. Fiche ya ba données esali te que likambo oyo ezala polele.

Panza-spectrum PWM: Na esika ya fréquence fixe, o dither yango ±10% na ndenge ya kozanga koyeba. epalanganisaka EMI na kati ya ba fréquences ya monene, ekitisaka ba émissions ya sommet. Esalisaka koleka na test ya FCC/CE sans que matériel ya filtrage ezala mingi. La plupart ya ba smps ya mikolo oyo ba puces bazali na oyo etongami na kati Cypress PSOC kutu e permettre yo o contrôler modèle ya dithering-Sawtooth, triangulaire, pseudo-Alés.

PWM interleaved: Kosala ba convertisseurs ebele libanda ya phase. Ba convertisseurs mibale na déplacement ya phase ya 180 degrés elakisi condensateur ya entrée emonaka ndambo ya courant ya ondulation. Ba convertisseurs minei na 90 degrés ya déplacement ya phase-quart ya ondulation. Mais sikoyo oza na besoin ya synchronisation ya phase précise entre ba canaux na balancement ya charge po ba partager courant également. Mbala mingi esengeli na IC ya contrôleur dédié soki micro na yo ezali na ba ressources ekoki te.

Ba fets ya Gan ekoki ko changer na se ya 10ns. Efungolaka ba fréquences PWM ya 10MHz+-Ba inducteurs ekomi ba petits, presque kaka ba traces ya PCB. Kasi: Layout ya tableau ezali critique, Gate Drive esengeli na attention makasi, inductance nionso esalaka que ba dépasser massive. Mpo na bato oyo babandi kosala mosala yango te. Amonaki bague ya design ya GaN na 2X VDD mpo moto moko asalelaki pilote ya porte standard na 5cm ya longueur ya trace. FET ebikaki te.

PWM

Mpo na biloko mingi: 20kHz, timer ya matériel PWM, 10-Résolution ya bit. Ebele mpo na contrôle ya moteur mpe dimming ya LED. Bobakisa IC ya pilote ya porte (2A ya sommet ya courant minimum), ba bouchons céramiques ya ESR ya nse kaka na drain ya FET, plan ya mabele ya mafuta. Tala ba forme ya mbonge ya commutation na scope na prototype ya liboso, ozelaka ko iterate mbala moko.

Pona eloko nionso likolo ya 10a continue, simulation thermique avant layout. Nasalelaka ANSYS kasi ata Fea ya moboko ekangaka mikakatano mingi. Exporter ba couches ya cuivre na ba pertes lokola ba sources ya chaleur, tia ba conditions ya frontière, vérifier soki eloko moko ezo beta temp ya jonction ya 125 degrés na max ambiant. Mbala mingi esengeli na ba dissines to mopepe ya makasi soki ozali ko changer plus de 50W.

mpe komeka yango na molunge. Temp temp test ezuaka peut-être 60% ya ba problèmes. Hot-Boîte na 70 degrés ambiant pona 8 heures ezui reste-Therime runaway, porte seuil déplacement, condensateur ESR emati. Coût ngai une semaine mbala moko tango design moko esalaki bien na 25 degrés mais FET ekangamaki na 65 degrés po na comptabilisaki te coefficient ya température ya tension seuil.

Yango ezali PWM. Concept simple, ba détails sans fin.

Eloko ya suka: Soki ozali kosala pile-Biloko ya PWM oyo ezali na nguya, kozala na ntalo moke te na ba cellules. Amekaki mwa te-Nkombo Lithium Packs mbala moko-ekokaki te kosimba courant ya ondulation, tension ekangami na nse ya charge, système mobimba ekomamaki. Babongoli yango na ndenge oyo ebongi .Battery ya lithium ionique .Modules na C-Rating, problème ebungaki. $15 ya kobakisa na paquet moko ebikisaki ngai na ba appels misato ya lisungi na poso.