การควบคุมเครื่องทำความร้อนด้วย PWM ผ่าน MOSFET

9

ฉันพยายามควบคุมคอยล์เครื่องทำความร้อน (ความต้านทาน ~ 0.9 โอห์ม) กับ PWM โดยใช้ MOSFET PWM โมดูเลเตอร์ขึ้นอยู่กับ LM393, MOSFET คือ IRFR3704 (20V, 60A)

แผนผังปัจจุบัน

ถ้าฉันวางตัวต้านทาน 1k แทนเครื่องทำความร้อนทุกอย่างจะทำงานได้ดีและรูปคลื่นที่จุดทดสอบ CH1 และ CH2 นั้นเกือบจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส แต่เมื่อฉันวางเครื่องทำความร้อนที่เกิดขึ้นจริงในรูปแบบการสั่นเกิดขึ้นบนขอบของชีพจรในขณะที่แรงดันไฟฟ้าข้าม Vth (ช่องทางผสมที่นี่: ช่องออสซิลโลสโคปสีเหลืองเชื่อมต่อกับ testpoint CH2 และ cyan channel ถึง CH1) แอมพลิจูดแบบ Oscillation ค่อนข้างใหญ่กว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และถึง 16V ที่ระดับสูงสุด ฉันส่วนใหญ่เป็นผู้เชี่ยวชาญไมโครคอนโทรลเลอร์และความรู้ของฉันเกี่ยวกับวงจรชนิดนี้แย่ มันเป็นผลของการเหนี่ยวนำเครื่องทำความร้อนหรืออย่างอื่น? วิธีที่จะต่อต้านมัน?

ภาพหน้าจอของ Oscilloscope

— s0me0ne
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่ามันจะช่วยให้เห็นความถี่ของการสั่นเหล่านี้ฮีตเตอร์อาจดังก้องกับหนึ่งในปรสิตของ MOSFET ซึ่งอาจเป็นความจุของแหล่งระบาย R1 และ R6 คืออะไร opamp บังคับให้ใช้แรงดันไฟฟ้าอยู่ตลอดเวลาหรือไม่?

— มิสเตอร์Mystère

เครื่องทำความร้อนมักจะถูกควบคุมเป็นเปิด / ปิดด้วยอาจ hysteresis บางส่วนเพราะค่าคงที่เป็นเวลานานที่เกี่ยวข้อง PWM ไม่ใช่เรื่องปกติสำหรับเครื่องทำความร้อน

— Scott Seidman

PLM ยังใช้ (เทียบเท่ากับ PWM ในช่วงเวลาที่ยาวนาน - การปรับความยาวพัลส์ - ตัวอย่างเช่น 50% จะเปิดเป็นเวลา 5 นาทีและปิด 5 นาที) โดยทั่วไปแล้ว PWM จะใช้การตอบสนองความถี่ของโหลดเพื่อทำหน้าที่เป็น low pass ดังนั้นจึงเท่ากับค่า DC ที่ต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว PLM จะใช้การตอบสนองความถี่ของทั้งระบบ (เช่นเครื่องทำความร้อน + ห้อง) เป็นค่าคงที่เวลาเพื่อให้การติดตามใกล้เคียงกับสถานะที่ต้องการมากกว่าการใช้ฮิสเทรีซิส

— Pete Kirkham

8

มันอาจจะไม่ได้ส่วนใหญ่มาจากเหนี่ยวนำ

มีโอกาสมากขึ้นที่การดึงเข้าใกล้ถึง 8 แอมป์จากแบตเตอรี่จะมีผลอย่างมากต่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และสิ่งนี้จะเปลี่ยนเกณฑ์การสลับรอบตัวเปรียบเทียบที่สร้างสัญญาณ PWM

คุณอาจต้องป้อน LM393 และ R3 จากแหล่งจ่ายสัญญาณรบกวนที่ต่ำลงทั้งตัวกรอง RC (พูด 50 โอห์มและ 1,000 ยูเอฟ) จากแบตเตอรี่หรืออาจจะดีกว่าจากตัวควบคุม 5V LDO (ด้วยการแยกสัญญาณ)

คุณสามารถเชื่อมต่อตัวต้านทาน pullup R1 กับแรงดันแบตเตอรี่เต็มเพื่อเปิด FET ให้แรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้แม้จะมี LM393 ที่ให้มาจาก 5V

และเมื่อพีคแรงดันเกินแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่การเหนี่ยวนำจะต้องมีผลกระทบดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้ไดโอด flyback

— Brian Drummond
แหล่งที่มา

+1 สำหรับคำแนะนำไดโอด flyback นอกจากนี้ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ (> 10kμF) ผ่านแบตเตอรี่จะปรับปรุงรูปคลื่น

— GR Tech

+1 รสชาติของข้อเสนอแนะในเชิงบวกจะไม่เจ็บ แต่การควบคุมแรงดันไฟฟ้าหม้อ (อย่างน้อย) ก่อน

— Spehro Pefhany

การเพิ่มตัวเก็บประจุ 2200 ยูเอฟในแบบคู่ขนานกับแบตเตอรี่และเปิดเครื่องเปรียบเทียบจาก LDO ทำเคล็ดลับ ฉันยังคงเห็นความผันผวนเล็กน้อยในช่วงการเปลี่ยนภาพ แต่ฉันคิดว่าฉันไม่สามารถกำจัดมันได้อย่างสมบูรณ์เมื่อมีผู้มีส่วนเกี่ยวข้องสูง ขอบคุณ!

— s0me0ne

2

มันอาจจะเป็นตัวเหนี่ยวนำ mosfet ปิดเร็วมากและคุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้า V = L (di / dt) สิ่งนี้จะเปิดการป้องกันซีเนอร์ใน mosfet ของคุณจากนั้นกระแสจะไหลไปรอบ ๆ ส่วนที่เหลือของวงจร

ไดรฟ์บินกลับอาจทำเคล็ดลับ

ใส่ไดโอดในขนานกับองค์ประกอบเครื่องทำความร้อนด้วยแคโทดเชื่อมต่อกับขั้วบวก

ตอนนี้เมื่อมันถูกปิดกระแสจะพบเส้นทางที่ไม่เป็นอันตรายผ่านไดโอด

ระมัดระวัง ไดโอดจะร้อนขึ้นในแต่ละรอบ

จากออสซิลโลสโคปของคุณจะติดตามเวลาการแกว่งประมาณ 100usus

ปัจจุบัน = ประมาณ 10A

V ของไดโอดไปข้างหน้าลำเอียง = 0.7V

E = VIT = 700 uJ (ฉันรู้ว่าแคลคูลัสโกงนี้อาจน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของจำนวนนี้)

P = E * F (F = ความถี่สลับ)

ถ้า F = 1kHZ ดังนั้น P = 700mW

ในการเลือกให้คุณทำการคูณอัตราการใช้พลังงานเป็นวัตต์ตามความถี่การสลับของคุณเป็น kHz

— Johnno
แหล่งที่มา

2

ฉันเห็นข้อบกพร่องที่สำคัญมากในวงจรของคุณ: LM393 มีเอาต์พุตแบบเปิดสะสม ดังนั้นเมื่อเอาต์พุตไปที่ "สูง" มันจะไปได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้น "ไม่ต่ำ" และถูกดึงผ่าน R1 = 10k กระแสไฟชาร์จเข้าสู่เกต MOSFET นั้นมีให้ผ่าน R1 ด้วยเช่นกันดังนั้นการเปิดเครื่องก็ช้ามาก นี่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับการโหลดแบบจำลองขนาด 1k แต่ด้วยการโหลดที่สำคัญในปัจจุบันปรสิต MOSFET (เช่นเอฟเฟกต์ Miller) อาจทำให้เกิดปัญหาแบบที่คุณสังเกตเห็น

คุณต้องปรับเปลี่ยนวงจรของคุณเพื่อชาร์จเกทเกท MOSFET เร็วขึ้นมากผ่านเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำอาจจะผ่านไดร์เวอร์โทเท็มขั้วสองขั้วดูที่แอปพลิเคชัน TI หมายเหตุ "การออกแบบและคู่มือการใช้งาน สำหรับการอ้างอิง

— เรียลไทม์
แหล่งที่มา

แอปพลิเคชั่นที่มีประโยชน์มากขอบคุณสำหรับการชี้ไปที่มัน! ฉันคิดว่าหลังจากใช้เทคนิคที่อธิบายไว้ฉันสามารถกำจัดส่วนที่เหลือของการแกว่งแม้ว่า 95% ของปัญหาได้รับการแก้ไขในที่สุดโดยการเพิ่ม LDO เศร้าฉันไม่สามารถยอมรับคำตอบได้สองคำพร้อมกัน 8 (

— s0me0ne

1

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่ เพิ่มข้อเสนอแนะในเชิงบวกเล็ก ๆ (โดยตัวต้านทาน) เพื่อให้ฮิสเทรีซิส litle (ในการตั้งค่าจุดโดย R3 บนบรรทัดจุดของฟันเลื่อย wafeform

ตัวอย่างเช่นตัวต้านทาน 10MB อยู่ระหว่างข้อเสนอแนะในเชิงบวกของโหนด 3 และ 1 U1 สำหรับชาวอิสราเอล - ความผันผวนของการใช้พลังงานอย่างปลอดภัยอย่างยิ่งยวด (batery)

เพิ่ม diode + filter RC บน supply R3

เปลี่ยนแบตเตอรี่แรงดันตั้งค่าจุด swithing อื่นบน R3 และสร้าง flaping Q1

และผลลัพธ์วงจรตอบรับเชิงบวกโดยอุปทาน - ความถี่ของการสั่น

(ขอโทษสำหรับภาษา)

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

— เกรเกอร์
แหล่งที่มา