पीडब्ल्यूएम का होत है?

पीडब्ल्यूएम का मतलब पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन है। आप एक निश्चित आवृत्ति पर वोल्टेज पर और बंद कर रहे ह, औसत पावर डिलीवरी को नियंत्रित करे के लिए - समय पर - समय पर अनुपात बदलत ह। यही बात है। बाकी बस परिणाम से निपट रहा है।

एक एलईडी ड्राइविंग 12V सप्लाई लीजिए जेहिका 3V के जरूरत है। आम तौर पर आप एक प्रतिरोधक या रैखिक नियामक का उपयोग करत हैं, 9V का गर्मी के रूप मा जलावत हैं। बेवकूफ कचरा है। पीडब्ल्यूएम के साथ आप पूर्ण 12V पर स्विच पर और दूर तेजी से काफी है कि एलईडी का थर्मल द्रव्यमान औसत से बाहर . 25% ड्यूटी साइकिल आपको लगभग 3V समकक्ष देता है। एलईडी 12V → 0V → → → → 0V को शायद 1kHz पर देखता है, लेकिन यह ठंडा नहीं कर सकत है और इतनी तेजी से गर्म नहीं कर सकत है, तो चमक स्थिर रहता है।

आवृत्ति मायने रखत है। बहुत धीमी (100 हर्ट्ज के तहत) और आप दिखाई दे रहे टिमटिमात हैं। कुछ लोग 200 हर्ट्ज तक टिमटिमात देखत हैं। मैं आमतौर पर 20kHz पर एलईडी डिमिंग चला रहा हूँ बस सुरक्षित होवे के लिए - भी यह श्रव्य सीमा से बाहर रखता है अगर कोई यांत्रिक युग्मन है। स्विचिंग स्पीड भी नुकसान का प्रभावित करत है, लेकिन हम वहिके पास पहुंचब।

गणित: अगर आपका अवधि टी है और ऑन - समय t है, कर्तव्य चक्र D=t / T. सहज। बिजली लगभग D × V_suply × आई_लोड है, माइनस हानि है। उन नुकसान हैं जहाँ बातें रोचक हो जात हैं।

पहला तर्क: दक्षता क... संतृप्ति म MOSFET बूंद शायद 0.1-0.2V उचित धाराओं म... MOSFET बंद माइक्रोएम्प्स खींचता है। तो आप या तो अलग हो रहे ह (0.1V × करंट) या मूल रूप से कुछ भी नहीं। तुलना कि एक रैखिक नियामक से 9V को लगातार पूरा कर रहा है लगातार 9V लगातार क... बैटरी का जीवन अंतर 40-50x है कुछ मामलन मा, अतिरंजित नाहीं।

दूसरा: आप सस्ता बिजली आपूर्ति का उपयोग कर सकत हैं। चर गति से 48 वी मोटर चलावै के जरूरत है? एनालॉग नियंत्रण के साथ आपका महँगा चर 0-48V आपूर्ति के जरूरत है। पीडब्ल्यूएम के साथ आप एक निश्चित 48 वी आपूर्ति (सस्ता) और एक MOSFET (अनुभी सस्ता) का उपयोग करत... पूर।

तीसर कारण है कि कोई भी बात नहीं करत है: खरीद। आयतन म एक अ छे चर एनालॉग सप्लाई सोर्स करना आजमावा। लीड का समय 26 सप्ताह का कम से कम सभ्य निर्माताओं से होत है। MOSFETs? सब कुछ डिजिकी मा स्टॉक मा है। जब आप पर प्रोडक्शन चिल्ला रहा है, तो ई बीओएम लागत से ज्यादा मायने रखत है।

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ईएमआई आपका पेंच लगाई। पहली बार म ने एक उ च {{1} यि तगत पीडब्ल्यूएम बोर्ड (डीसी मोटर के लए 120 ए) कया, उसने उसी वाहन पर कैन बस को मार डाला। भ्रष्ट पैकेट नहीं -गे पूरा मरि गा। पता चला कि मोर गेट ड्राइव रिंगिंग चेसिस ग्राउंड के माध्यम से युग्मित रहा, 40V स्पाइक्स सीएएन डिफरेंशियल जोड़ी पर प्रेरित करत रहा। फेराइट मोती मिलाया, ग्राउंड के चारों ओर ले जाय, अभी भी मुद्दे रहे। अंततः मोटर सप्लाई पर एक पी फिल्टर डालना पड़ा और ग्राउंड प्लेन को एकल -पॉइंट कनेक्शन से अलग करना पड़ा। तीन बोर्ड रेव्स ले गए।

गेट ड्राइव से ज्यादा कठिन है। आपका अपने ड्राइवर मा कम बाधा डालत है, जेहिमा MOSFET गेट -ट्रेस इंडक्शन मा मामला हाई डि/डीटी मा मायने रखत है। म ने 10nH ट्रेस इंड टंस का कारण देखा है 50V वोल्टेज स्पाइक्स स्विचिंग (V=L × di/dt) का कारण है। यह 60V रेटेड MOSFET के माध्यम से मुक्का मारने के लिए काफी है। लोग गणित के बारे म तर्क देते ह ले कन म ने इसे दायरे पर देखा है: 3A / ns 10nH म धारा बदलना आपको 30V स्पाइक देता है। आपूर्ति वोल्टेज जोड़ें अउर आप पूर्ण अधिकतम रेटिंग के ऊपर हैं।

फिर एच -ब्रिज म शूट -दिकि है। आप कम - फ़ीट बंद कर सकत हैं और उच्च - किनारे (और इसके उल्टा) चालू करै के बीच डेडटाइम रख सकत हैं। जीरो डेडटाइम का मतलब है दोन FETs एक साथ आचरण करत ह - 0.01Ω के माध्यम से दो बार FET चैनल प्रतिरोध . 50ए के माध्यम से ग्राउंड से ग्राउंड से ग्राउंड से ग्राउंड तक कम करत ह, जो चीजन के विस्फोट से पहिले माइक्रोसेकंड के लिए अभी भी 1000A है। असफलता मोड शानदार है: सिलिकॉन म छोटा गड्ढा, एफईटी स्थायी रूप से छोटा हो जात है, चेन म बाकी सब कुछ बाहर निकालत है।

लेकिन मृत अवधि के दौरान बहुत ज्यादा मृतकाल अउर शरीर डायोड करत है। बॉडी डायोड भयानक है - उच्च आगे बूंद (1-2V), धीमी रिकवरी। आप दक्षता खो देत हैं अउर ज्यादा गर्मी पैदा करत हैं। ट्रेड-ऑफ आमतौर पर अपने एफईटी के स्विचिंग विशेषताओं के आधार पर 100-500ns डेडटाइम होत है।

सब का पहला वृत्ति: उच्च आवृत्ति=छोटे प्रेरक / कैपेसिटर=सस्ता। कभौ-कभौ सही है। लेकिन स्विचिंग हानि का आवृत्ति के साथ बढ़त है - आप हर बार जब एफईटी संक्रमण करत हैं तो ऊर्जा खो रहे हैं। ईएसविचिंग ≈ 0.5 × Vsuply × आईलोड × (ट्रिस + टॉल) × fsw. आवृत्ति को डबल करें, स्विचिंग हानि दोहरी क...

मोटर ड्राइव के लिए 20kHz आम है। श्रव्य के ऊपर, यांत्रिक समय स्थिरांक परवाह नहीं करत... लेकिन लैपटॉप बिजली आपूर्ति मा आप 300kHz- 1MHz देखत हैं। काहे? छोट-छोट चुंबकीय होइ जात है। एक 1MHz का प्रशिक्षक भौतिक रूप से 20kHz एक का आकार 1/50 वां होता है, जेहिमा एकै इंडक्शन होत है। पोर्टेबल डिवाइस के लिए बहुत बड़ा है। ट्रेड-ऑफ है कि आपका तेजी से FETs (नीचे क्यूजी), बेहतर लेआउट, अधिक सावधान ड्राइवर डिजाइन के जरूरत है।

ऑडियो (क्लास डी amps) 250kHz - 1MHz कय चलत है। 200kHz के नीचे और आप वाहक आवृत्ति को एक उच्च - पिच whine के रूप म सुन सकत हैं। 1MHz से ऊपर और आप एएम रेडियो हस्तक्षेप से लड़ाई शुरू करत... अधिकांश डिजाइन 400-500kHz पर बस जात हैं, वाहक का हटावै के लिए शायद 50kHz पर कम-पास फिल्टर करत हैं।

रियल उदाहरण: एक बार 500kHz बक कन्वर्टर किहिन, बोर्ड सिकुड़ै खातिर 1MHz मा जाय के कोशिश किहिन। दक्षता 4% (88% से 84%) गिर गई। यानी 200W सप्लाई म 8W अतिरिक्त गर्मी है। एक बड़ा हीटसिंक के जरूरत रही, छोटे प्रेरक से सब जगह बचत खो दिहिस। 500kHz पर रहे।

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8{{7}बिंदु पीडब्ल्यूएम (256 कदम) तब तक ठीक लगत है जब तक कि आप 100% से 0% तक सुचारू रूप से एलईडी को कम करै के कोशिश न करें। 10% ड्यूटी चक्र से नीचे आप चमक म दृश्यमान कदम मिलत है। मानव आंख लघुमय-बहुत अधिक संवेदनशील है, कम रोशनी के स्तर पर बदलाव के प्रति अधिक संवेदनशील है। पूरी सीमा के पार सुचारू मंदी के लिए 12-बिट (4096 चरण) न्यूनतम जरूरत है।

लेकिन यहाँ कैच है: 20kHz पर 12-बिट का मतलब है कि आपका 20kHz × 4096=81.92 मेगाहर्ट्ज टाइमर घड़ी के जरूरत है। सब माइक्रो अइसन नाहीं कइ सकत हैं। अऊर अगर आपका 12-बिट मा कई स्वतंत्र पीडब्ल्यूएम चैनलन के जरूरत है, तौ आप समर्पित टाइमर परिधीय या एक एफपीजीए देख रहे हैं।

वर्कअराउंड: 8 -बिट पीडब्ल्यूएम का उपयोग करें लेकिन आवृत्ति को गतिशील रूप से समायोजित करें। उच्च चमक पर 20kHz चलत है, कम चमक मा 100 हर्ट्ज तक गिर जात है। जहाँ आपका जरूरत है, वहीं आपका ठीक कदम देत है। लेकिन अब आपके पास से निपटने के लिए चर-आवृत्ति ईएमआई है। कुछौ मुफ्त नाहीं है।

औद्योगिक वीएफडी (परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव) 480VAC पर सैकड़ों एम्प्स स्विच करत... नियंत्रण रणनीति अधिक जटिल {{2}स्पेस वेक्टर मॉड्यूलेशन, फ़ील्ड {{3} अभिविन्यास नियंत्रण, जो भी - लेकिन अभी भी पीडब्ल्यूएम तीन आईजीबीटी स्विचिंग है, तीन -फेस पुल म।

इस पैमाने पर अंतर:

गेट ड्राइवरन का 15V अलग-थलग आपूर्ति कै जरूरत बाय। यानी 6 अलग-अलग आपूर्ति 680 वीडीसी (प्रत्यारोपित 480VAC) तक अलग-अलग संभावनाओं पर तैर रहा है। हर ड्राइवर का आपन शक्ति, आपन गेट प्रतिरोधक (0.5-2Ω विशिष्ट) के जरूरत है, आपन ओवरकरेंट सुरक्षा।

2-5μs तक डेडटाइम बढ़ जात है काहे से कि आईजीबीटी एमओएसएफईटी से धीमा होत है

dv/dt आउटपुट पर फ़िल्टर करत है काहे से कि मोटर केबल कैपेसिटेंस प्लस तेज स्विचिंग एज बहुत बड़ा आम -मोड धारा पैदा करत है। म 5HP मोटर केबल पर 20A के 20A मापा गया है, मोटर धारा से पूरी तरह से अलग है। यही वजह है कि आपका ढाल वाले केबल और उचित ग्राउंडिंग के जरूरत है।

थर्मल: 50kW पर 2% नुकसान भी 1kW गर्मी का है। फ्लो स्विच और तापमान इंटरलॉक के साथ पानी ठंडा करना। अगर शीतलक प्रवाह सीमा से नीचे गिर जात है, तो नियंत्रक तुरंत आउटपुट करत है। देखा जात है कि सिस्टम जलत है काहे से कि केहू शीतलक स्तर के जांच करब भूल गा।

घटक चयन अजीब हो जात है। एक आईजीबीटी 100 ए के लए रेटेड 50 डिग्री परिवेश पर केवल 80 ए को संभाल सकता है, 70 डिग्री पर 60A . लेकिन एक बड़ी मोटर शुरू करब कई सेकेंड के लिए 6x रेटेड करंट खींचत है। तो आप पीक के लिए आकार, स्थिर नहीं- राज्य नहीं, फिर तापमान के लिए हिम्मत करत हैं। "100 ए" एप्लिकेशन के लिए 300 ए आईजीबीटी के साथ समाप्त कर सकत हैं। बीओएम लागत खरीद मा बहुतै दुखी होइ जात है।

STM32 टाइमर: अधिकांश मा 16-बिट पीडब्ल्यूएम होत है, कुछ मॉडल 32-बिट मा जात हैं लेकिन आपका बहुत कम जरूरत होत है। ज्यादा मायने रखत है चैनल अउर पूरक आउटपुट के संख्या है। एफ 4 सीरीज पर TIM1 और TIM8 म चार तुलना चैनल ह, जो पूरक आउटपुट और प्रोग्रामेमेबल डेडटाइम सम्मिलन के साथ ह। मोटर नियंत्रण के लिए एकदम सही है।

समस्या: एक टाइमर पर सब पीडब्ल्यूएम चैनल एक ही काउंटर से सिंक्रनाइज़ किए जात हैं। अगर आपका स्वतंत्र आवृत्ति के जरूरत है, तो आपका अलग-अलग टाइमर के जरूरत है। और उन्नत सुविधाओं के साथ इतना समयर ही है। STM32F4 पर आपका TIM1, TIM8 उन्नत नियंत्रण के लिए मिलत है। बुनियादी पीडब्ल्यूएम के लिए TIM2-5 क... TIM9-14 बिना डेडटाइम पीढ़ी के 16-बिट हैं। अगर आवेदन का कई अलग-थलग पीडब्ल्यूएम सिग्नल के जरूरत है तो आप तेजी से खत्म हो जात हैं।

डिजाइन देखा जात है जहाँ उ सॉफ्टवेयर मा काटत हैं - बांग पीडब्ल्यूएम काहे से कि उ टाइमर चैनल से बाहर भाग जात रहे। भयानक विचार है। जिटर, सीपीयू ओवरहेड, प्राथमिकता उलट जब अन्य आग लगाता है। बस अधिक टाइमर के साथ एक माइक्रो के लिए अतिरिक्त $ 2 का भुगतान करें या बाहरी पीडब्ल्यूएम आईसी (जैसे PCA9685) का उपयोग करें। आपका भविष्य का स्वयं धन्यवाद देगा।

ईएसपी32 म एलईडी पीडब्ल्यूएम परिधीय का उपयोग करके 16 पीडब्ल्यूएम चैनल है। बहुत अच्छा लगता है, सिवाय सिवाय वे सब एक 80MHz APB घड़ी से व्युत्पन्न हैं और समूहन मा देवी साझा करत हैं। अलग-अलग आवृत्ति चाहत हैं? आशा है कि वे पूर्णांक अनुपात हैं। साथ ही रिज़ॉल्यूशन कम होत जात है काहे से कि आवृत्ति बढ़त है काहे से कि ई एकै आधार घड़ी का इस्तेमाल करत है। 20kHz पर आप 12-बिट मिलता है, 40kHz पर आप नीचे 11-बिट तक, आदि डेटाशीट से ई स्पष्ट नाहीं होत है।

स्प्रेड - स्पेक्ट्रम पीडब्ल्यूएम: निश्चित आवृत्ति के बजाय, आप इसे यादृच्छिक रूप से ± 10% को डेथ करत... ईएमआई को एक व्यापक आवृत्ति सीमा के पार फैलाता है, पीक उत्सर्जन को कम करत... मदद बिना उतना फ़िल्टरिंग हार्डवेयर के एफसीसी/सीई टेस्टिंग से गुजरत है। अधिकांश आधुनिक SMPS चिप्स मा ई बनावा गा है साइप्रस पीएसओसी आपका भी dithering पैटर्न का नियंत्रित कर सकत है - सैवथ, त्रिकोणीय, छद्म - बाड़ी।

इंटरलीव पीडब्ल्यूएम: चरण से बाहर कई कनवर्टर चलाएं। 180 डिग्री चरण शिफ्ट मा दुइ कन्वर्टर का मतलब है कि इनपुट कैपेसिटर आधा लहर धारा देखत है। डिग्री चरण शिफ्ट -क्वार्टर म चार कनवर्टर लहर। लेकिन अब आपका चैनलन अउर लोड बैलेंसिंग के बीच सटीक चरण सिंक्रोनाइजेशन के जरूरत है ताकि उ वर्तमान मा समान रूप से साझा करत हैं। आमतौर पर एक समर्पित नियंत्रक आईसी के जरूरत है जब तक कि आपके माइक्रो के पास पर्याप्त संसाधन न हो।

GaN FETs 10ns के नीचे बदल सकत हैं। मेहरानी + पीडब्ल्यूएम आवृत्ति खुलता है -इंडक्टर छोटे, लगभग सिर्फ पीसीबी निशान बन जात हैं। लेकिन: बोर्ड लेआउट महत्वपूर्ण है, गेट ड्राइव को गंभीर ध्यान देने के जरूरत है, कसी भी इंडक्शन से बड़े पैमाने पर ओवरशूट हो जात है। शुरुआती लोगन के लिए नाहीं। GaN डिजाइन रिंग को 2x वीडीडी देखा काहे से कि केहू 5cm के ट्रेस लंबाई के साथ एक मानक गेट ड्राइवर का इस्तेमाल किहिस। एफईटी से बच नाहीं रहा।

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अधिकांश सामान के लिए: 20kHz, हार्डवेयर टाइमर पीडब्ल्यूएम, 10-बिट रिज़ॉल्यूशन। मोटर नियंत्रण और एलईडी डिमिंग के लिए बहुतायत क... एक गेट ड्राइवर आईसी (2A शिखर करंट न्यूनतम), कम-ईएसआर सिरेमिक कैप को सही फेट नाली, वसा ग्राउंड प्लेन पर डालें। पहले प्रोटोटाइप पर एक दायरे के साथ स्विचिंग तरंगों को चेक करें, एक बार पुनरावृत्ति के उम्मीद कर सकत हैं।

10A से ऊपर के कुछ भी के लिए, लेआउट से पहले थर्मल सिमुलेशन क... मैं ANSYS का उपयोग करत हौं लेकिन बुनियादी एफईए भी अधिकांश समस्याओं का पकड़त है। गर्मी के स्रोत के रूप मा हानि के साथ तांबा परतन का निर्यात, सीमा स्थिति तय करत है, जांच करौ कि कुछ भी मैक्स परिवेश मा 125 डिग्री के जंक्शन टेम्प मा हिट करत है। आमतौर पर हीटसिंक या जबरन हवा के जरूरत है अगर आप 50W से अधिक स्विच कर रहे हैं।

अउर तापमान मा परीक्षण करत है। कमरा टेम्प परीक्षण पकड़त है शायद 60% मुद्दा। घंटे के लिए 70 डिग्री परिवेश पर हॉट -बॉक्स बाकी -थर्मल रनवे, गेट थ्रेसहोल्ड शिफ्ट, कैपेसिटर ईएसआर बढ़ जात है। एक बार मोका एक बार लागत रहा जब एक डिजाइन 25 डिग्री पर ठीक से काम करत रहा लेकिन एफईटी 65 डिग्री पर लैचिंग करत रहा काहे से कि हम थ्रेसहोल्ड वोल्टेज तापमान गुणांक का हिसाब नाहीं दिहे रहेन।

कि पीडब्ल्यूएम है। सरल अवधारणा, अंतहीन विवरण क...

आखिरी बात: अगर आप बैटरी -दर्शित पीडब्ल्यूएम सामान कर रहे हैं, तो कोशिकाओं पर सस्ता न करें। कुछ नो {{2} नाम लिथियम पैक एक बार - पेर करंट नहीं संभाल सकत है, लोड के नीचे झुकी वोल्टेज, पूरा सिस्टम भूरा बाहर। उचित पर स्विच किया गयाआयनिक लिथियम बैटरीसभ्य सी - रेटिंग वाले मॉड्यूल, समस्या गायब हो गई। अतिरिक्त $ 15 प्रति पैक ने मुझे सप्ताह म तीन समर्थन कॉल से बचाया।