Probleme mit PWM Lüftersteuerung

[Philipp B. (pbolte)]

Hallo,

ich möchte gerne eine einfache Lüftersteuerung mit PWM realisieren. Das 
PWM-Signal habe ich mit einer LMC555 Schaltung erzeugt. Den Lüfter habe 
ich mit Freilaufdiode an einen IRLZ24 N-Kanal MOSFET als 
Lowside-Schalter angeschlossen. Das Gate ist an den Ausgang des LMC555 
geschaltet. Bei 20 kHz Frequenz und einem Tastverhältnis von 0,5 lief 
der Lüfter an, wurde aber dann langsamer und blieb nach ca. 20 Sekunden 
ganz stehen. Ich habe mit einem Oszilloskop die Gate-Spannung und die 
Drain-Spannung gemessen. Ich habe erwartet, dass beim Abschalten des 
Transistors die Drain-Spannung um 0,7 V höher als die Betriebsspannung 
ansteigt, da der Strom durch die Induktivität des Motors sich ja nicht 
schlagartig ändern kann und der Strom dann durch die Freilaufdiode geht 
und dort die 0,7 V Spannung erzeugt. Aber im Gegenteil. Beim Abschalten 
steigt die Drain-Spannung nur minimal an und beginnt dann von 0 V bis 
10% der Betriebsspannung zu schwingen.
Dann habe ich die Frequenz auf 100 Hz abgesenkt. Bei 100 Hz verhielt die 
Schaltung sich wie erwartet. Beim Ausschalten Stieg die Drain-Spannung 
auf Betriebsspannung und der Lüfter lief problemlos. Dann habe ich 
anstelle des Lüfters einen Miniaturmotor ohne Last angeschlossen. Der 
Motor lief, aber die Drain-Spannung schwang wieder zwischen Masse und 
10% der Betriebsspannung. Durch Abbremsen des Motors konnte dieser 
Effekt jedoch reduziert werden.
Jetzt frage ich mich, wie dieser Effekt zustande kommt.
Der Lüfter behält ja während des Betriebs nahezu seine Drehzahl. Wenn 
der Transistor jetzt sperrt, dreht der Lüfter sich ja aufgrund seines 
Trägheitsmoments weiter. Ich vermute, dass dadurch im Läufer des Motors 
eine Spannung induziert wird.
Zudem verstehe ich auch nicht, wieso der Lüfter bei 20 kHz solche 
Probleme bereitet. Die Induktivität des Lüfters verhält sich ja wie ein 
Tiefpass. Je höher die Frequenz ist, desto "schöner" sollte der Strom 
durch den Motor werden.
Ich habe die böse Vermutung, dass der Motor in der Abschaltzeit als 
Generator läuft und dadurch ausgebremst wird. Aber so richtig erklären 
kann ich mir das alles nicht. In Multisim funktioniert alles ohne 
Probleme und der Effekt ist auch nicht erkennbar. Ich habe einen 
Schaltplan von der MOSFET-Schaltung angehangen.

Grüße,
Philipp

[Rolle (Gast)]

Hallo,

eine 1N4004 ist viel zu langsam für eine PWM. Nimm was schnelleres, 
gerne eine Schottky oder Wenigstens eine UF4004.

[Philipp B. (pbolte)]

Okay,
bedeutet das, dass beim Durchschalten des Transistors noch so viel 
Ladung im PN-Übergang der Diode ist, dass der Strom nicht durch den 
Motor fließt, sondern durch die Diode, obwohl diese in Sperrrichtung 
ist? Das deswegen der Lüfter bei 10 kHz nicht vernünftig läuft?

Es kam mir nur komisch vor, dass er anlief, dann langsamer wurde und zum 
Schluss stehen blieb.