Berechnung StepDown-Konverter für Lüfter

Nico ... schrieb:
> Mir ist aber nicht klar wie ich die Spule und den Kondensator berechne!
Woher kommt die PWM? Welche Frequenz hast du da?

Die PWM kommt von eine Tiny84 der mit 8MHz läuft, also hat meine PWM 
eine Frequenz von 31,25kHz.

Mir ist nicht ganz klar, was du mit der Schaltung machen willst. So wie 
sie jetzt ausgelegt ist, arbeitet sie als Step-Down. Je nach PWM 
DutyCycle stellt sich am Ausgang eine kleinere Spannung ein als die 
Versorgungsspannung.

Was fehlt ist die Schaltung zum erzeugen des PWM - Signals.

Was weiterhin nicht klar ist: Möchtest du deinen Lüfter mit einer 
variablen Spannung versorgen um dessen Drehzahl zu regeln, oder 
möchstest du ein PWM Signal an einen Lüfter mit PWM Eingang anlegen und 
darüber die Drehzahl regeln?

Grüße
A.

Nico ... schrieb:
> Ich habe einen 12V/1W Lüfter und will diesen per PWM steuern.

Kommt es dir auf die Geräuschentwicklung an? Nicht alle Lüfter verdauen 
PWM und von denen auch nicht alle ohne zusätzlichem Radau.

Ich möchte den Lüfter temperaturgeregelt steuern um die 
Geräuschentwicklung zu reduzieren.

Da die meisten Lüfter bei direkter Ansteuerung mit PWM fiepen, möchte 
ich diesen StepDown-Konverter nutzen!

Der Lüfter ist ein 2poliger PC-Gehäuselüfter ohne PWM-Eingang.

Nico ... schrieb:
> Da die meisten Lüfter bei direkter Ansteuerung mit PWM fiepen, möchte
> ich diesen StepDown-Konverter nutzen!

Du brauchst dafür aber noch eine Anlauf-Logik, denn viele dieser
Lüfter laufen nur sicher an mit einer recht hohen Spannung, während
man sie danach reduzieren kann.

Günstiger wäre ein 3poliger Lüfter mit einem Tacho-Signal, bei dem
würdest du sofort merken, wenn er stehen bleibt.  So musst du erst
auf den nachfolgenden Temperaturanstieg warten.

Das ist ja kein Problem, ich kann den Lüfter ja per Software erstmal 
voll hochdrehen!

Kann zur Berechnung von Spule und Kondensator Niemand etwas sagen?

Das ist doch mal ein Wort! :-)
Wie kommt man auf die Werte, oder ist das einfach Erfahrung?

Danke, ich werde das mal probieren!

Nico ... schrieb:

> Kann zur Berechnung von Spule und Kondensator Niemand etwas sagen?

Klar. 0µH und 0µF. Und die PWM-Frequenz auf ein paar 100Hz verringern.

Ein Lüfter ist träge genug, um ungesiebte PWM zu bekommen. Ob er es 
verträgt, ist noch eine ganz andere Frage, weil Lüfter ja meistens 
elektronisch kommutierte Motoren enthalten. Betrieb mit gesiebter 
Gleichspannung muß übrigens genauso wenig funktionieren.

Der Hinweis auf das Tachosignal kam ja bereits. Ohne Rückmeldung des 
Lüfters und idealerweise Regelung der Drehzahl ist das sowieso nur 
Pfusch.


XL

Axel Schwenke schrieb:
> Ein Lüfter ist träge genug, um ungesiebte PWM zu bekommen.

Es gibt Lüfter, die bei keiner PWM-Frequenz leise arbeiten.

A. K. schrieb:
> Es gibt Lüfter, die bei keiner PWM-Frequenz leise arbeiten.

Die sind dann aber oft auch bei 0 Hz laut. :-)

Jörg Wunsch schrieb:
> Die sind dann aber oft auch bei 0 Hz laut. :-)

Nicht unbedingt. Hatte den Fall mal. Mit variabler Spannung statt PWM 
waren sie recht ruhig, nervten aber bei jeder beliebigen PWM-Frequenz.

Axel Schwenke schrieb:
> Der Hinweis auf das Tachosignal kam ja bereits. Ohne Rückmeldung des
> Lüfters und idealerweise Regelung der Drehzahl ist das sowieso nur
> Pfusch.

Die Rückmeldung ist ist indirekt die Temperatur!

Nico ... schrieb:
> Die Rückmeldung ist ist indirekt die Temperatur!

Ja, die hat nur leider eine verdammt lange Zeitkonstante, insbesondere,
bis du einen stehengebliebenen Lüfter bemerkst.  Dafür musst du danach
dann "volle Pulle" lüften, um eine Überhitzung zu vermeiden, und schon
hast du eine klassische Regelschwingung.  Die dürfte von der Geräusch-
entwicklung her deutlich mehr nerven als ein durchlaufender Lüfter.

Warum hast du denn keine Chance, einen Lüfter mit Tachosignal zu
verbauen?  Sowas gibt's doch schon seit mehr als 10 Jahren auch im
Consumer-Segment.

Das könnte ich machen und vielleicht werde ich auch einen Lüfter mit 
Tachosignal benutzen. Aber das war nicht die Problemstellung.
Trotzdem danke für den Hinweis!

Nico ... schrieb:
> Aber das war nicht die Problemstellung.

Die ist ja aber mittlerweile auch ausreichend (denke ich) behandelt
worden.

Ich hab sowas schon gemacht, und kann sagen, dass das für normale Lüfter 
ohne PWM-Eingang die einzige Möglichkeit ist, sie wirklich langsam und 
vor allem ruhig laufen zu lassen. Ungefilterte PWM-Ansteuerung macht 
immer Brummen/Fiepen oder (noch schlimmer) Fiepen ohne Antrieb... Dabei 
ist es piepegal, welche PWM-Frequenz man wählt. Das Ding knattert/brummt 
entweder ziemlich laut oder fiept. Bei zu hoher Frequenz dreht sich gar 
nichts mehr.

Allerdings ist mit der StepDown-Methode ein Feedback über den 
Tachogenerator schon notwendig, wenn man reproduzierbar langsam laufen 
will. Bei grösseren Lüftern (10-12cm) kann man da auch noch im lückenden 
Betrieb sauber regeln, d.h. der Lüfter hat aktiven Antrieb nur noch mit 
~0.5Hz. Das erlaubt Drehzahlen "zum Zuschauen".

Es gibt aber ein paar Issues, auf die man aufpassen muss:

1) Bei langsamen Lauf rauscht zwar nix mehr, dafür knattert der Motor 
leise. Das bekommt man nicht mehr weg.

2) Bei zu niedriger Spannung kann es sein, dass der Lüfter nicht/kaum 
mehr aktiv läuft, der Tachogenerator aber massig Fakepulse produziert. 
Damit bekommt man eine scheinbar zu hohe Drahzahl und dreht noch weiter 
zu. Das kann zu heftigen Schwingungen in der Lüfterdrehzahl führen.

BTW: Bei kleinen Lüftern (2-4cm) ist es meiner Erfahrung nach besser, 
wenn sie einen direkten PWM-Eingang haben. Damit kann man langsamere 
Drehzahlen erreichen als über eine Spannungsregelung. Viele Lüfter haben 
den Eingang übrigens schon auf der Platine, selbst wenn keine Leitung 
dafür angelötet ist.

BTW2: 330uH/220uF bei einigen 10kHz PWM. Grund dafür: Lag grad rum... 
Hat sich auch in der Serie bewährt.

> 2) Bei zu niedriger Spannung kann es sein, dass der Lüfter nicht/kaum
> mehr aktiv läuft, der Tachogenerator aber massig Fakepulse produziert.
> Damit bekommt man eine scheinbar zu hohe Drahzahl und dreht noch weiter
> zu. Das kann zu heftigen Schwingungen in der Lüfterdrehzahl führen.

Ui, das klingt ja gar nicht gut. Ich hab mich bisher immer auf die 
Tachopulse verlassen.

Von was für Spannungen sprichst Du da?

Hast Du Dir so nen falsches Tachosignal mal auf nem Oszi angeschaut? 
Kann man da vielleicht ein Muster erkennen über das man echte und 
falsche Tachopulse unterscheiden kann?

> Von was für Spannungen sprichst Du da?

Kurz vorm/beim Absterben, also so 3-4V. Hängt aber wohl vom Typ ab.

> Hast Du Dir so nen falsches Tachosignal mal auf nem Oszi angeschaut?

Ja.

> Kann man da vielleicht ein Muster erkennen über das man echte und
> falsche Tachopulse unterscheiden kann?

Schwer, die Fakepulse liegen in der Gegend des oberen Drehzahlbereichs, 
tw. auch etwas drüber.

Meine Lösungen dagegen waren:

- Unterhalb einer bestimmten Drehzahl in regelmässigen Abständen immer 
mal wieder kurz die Spannung aufzudrehen (also langsame AM der PWM...). 
Damit kommt man bei grossen Lüftern noch weiter runter und seltener in 
den wirklich kritischen Bereich.

- Steigt oder sinkt die Drehzahl zwischen zwei Messungen zu stark, wird 
kurzzeitig eine relativ grosse Spannung angelegt.

Ist halt alles etwas Fummelei, ein 0815-PID ist es jedenfalls nicht ;)

Die Spannung ist eigentlich eine uninteressante Zwischengrösse ;)

> Unter 5 Volt wird der Lüfter nicht mehr anlaufen wollen.

Hängt ziemlich vom Lüfter ab. Einige laufen dann aber bis knapp 2V 
runter.