step down Regler für Lüfter Ansteuerung ich möchte einen Lüfter in Abhängigkeit von der Temperatur regeln. ich verwende ein Mikrocontroller (msp430) und erzeuge eine PWM. mein erster Ansatz PWM1 funktioniert, aber nicht besonders gut. Der Lüfter verträgt das PWM Signal nicht besonders und bleibt bei niedrigen Drehzahlen sehr oft stehen. Außerdem verhält sich die Lüfter Drehzahl im Bezug zum Tastverhältnis sehr unlinear. Deswegen habe ich beschlossen die Schaltung PWM2, die ich im Internet gefunden habe, umzusetzen. Der Lüfter hat ein spezielles Strömungsverhalten und kann nicht gegen einen anderen ausgetauscht werden. Er hat bei 12V einen Dauerstrom von 1,5A und einen Anlaufstrom von 3A. Er ist von 6-12V stufenlos Regelbar. Ein Tachosignal steht nicht zur Verfügung. Die PWM erzeuge ich mit dem Timer des MSP430. Ich verwende als N-Kanal Mosfet den FDN339AN und als P-Kanal Mosfet den DMP2035U. zur Frage: Wie berechne ich die Spule und den Kondensator und welche Kriterien sind für deren Auswahl entscheidend?
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Für L1: L ist bereits berechnet: 330µH Spule muss für einen Strom (Sättigungsstrom) ausgelegt sein, der größer ist als der vom Motor aufgenommene Strom. (Sättigungsstrom steht im Katalog des Händlers oder im Datenblatt der Spule) Für C2 100µF ist gut hingelangt, bei 62,5 kHz. 10µF würden genau so reichen. Er muss auch den maximalen Strom des Motors vertragen. (Stichwort low ESR)
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Joachim J. schrieb: > Wie berechne ich die Spule und den Kondensator und welche Kriterien sind > für deren Auswahl entscheidend? Abhängig von der Taktfrequenz soll der Strom durch die Spule nicht zu sehr steigen und fallen, sondern nur so 20%. Bei 3A erfordern 330uH damit 15kHz PWM. Wenn du einen 3A Spitzenstrom Lüfter hast, kannst du keine 1.4A Spule verwenden. Abhängig vom Strom soll die Spannung am Elko nicht zu sehr steigen und fallen, beim Lüfter nicht so kritsich, das dürfen auch +/10% sein. Je schneller dein MOSFET umschalten kann, um so kleiner dürfen Spule und Elko sein. Mit deiner Ansteuerung über 1k gehörst du natürlich nicht zu den schnellsten. Aber die Schaltung ist etwas aufwändig. Ein DRV8828 braucht nur noch die Spule und den Elko (und hat eine überflüssige Stromregelung), TLE5205/TLE5206 (zwei Kanäle, nicht so rasend schnelles PWM)
MaWin schrieb: > Abhängig vom Strom soll die Spannung am Elko nicht zu sehr steigen und > fallen, beim Lüfter nicht so kritsich, das dürfen auch +/10% sein. Die Grösse hängt also eher davon ab, ob der Elko den Ripplestrom von +/-1.5A verträgt.
Mehrere kleine Elkos parallel schalten kann auch nicht schaden. R1 würde ich auf 100R verkleinern, spart Abwärme am Q1. (Der DMP2035U ist nicht gerade die beste Wahl) Die BLDC-Motoren lassen sich echt miserabel regeln. Ich würde das mal mit LNG ausprobieren wie sich der Lüfter verhält. Dann weist du auch ob er sicher bei welcher Spannung anläuft. Spart etwas Arbeit und Fummelei an der Software. PS: mit aalglattem Gleichstrom hatte ich immer die besten Ergebnisse. Muss aber nicht sein. Und ein Schaltnetzteil wäre auch eine Alternative.
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Ganz schöner Aufwand für eine simple Lüftersteuerung. Mit der simplen (ersten) Lösung kann man hervorragend Lüfter steuern. Da Du eine große Induktivität steuerst sollte da eine Freilaufdiode rein. Bei Motoren mit integrierter Elektronik ist PWM etwas tricky. Eine deutliche kleinere Schaltfrequenz wirkt hier oft Wunder weil die Elektronik in den Pulspausen ganz ausgeht und während der Pulse ganz regeln kann. Es bleibt immer das Problem das ab einer min. Drehzahl zwischen blockierendem Motor und langsam drehenden nur noch per Back EMF unterschieden werden kann. Ob PWM oder variable DC ist dabei egal. Simpler ist es min Werte festzulegen und bei Start eines ruhenden Lüfters mit hoher Drehzahl zu beginnen um das Losbrechmoment zu überwinden.
Joachim J. schrieb: > mein erster Ansatz PWM1 funktioniert, aber nicht besonders gut. 10k sind auch ein bisschen viel an Vorwiderstand. Die fehlende Diode wurde schon angesprochen und kann sich auch negativ auswirken (das kommt auf die Art des Lüfters an)... > Der Lüfter verträgt das PWM Signal nicht besonders und bleibt bei > niedrigen Drehzahlen sehr oft stehen. Welches Tastverhältnis hast du dann? Du darfst eigetnlich nicht unter 50% kommen, denn der Lüfter ist nur im Bereich > von 6-12V stufenlos Regelbar. 50% TV wären dann bei 12V Versorgung effektiv diese minimalen 6V. Was macht der Lüfter, wenn du ihn aus dem Labornetzteil mit 6..12V versorgst?
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Warum braucht man eigentlich immer einen Mikrocontroller um einen DC-Lüfter zu steuern. Das geht analog und diskret viel besser. Ok, hohe Verlustleistung ist auch suboptimal, aber es gibt auch Menschen die schreiben zig Kilobyte gute Software, ...und wenn sie eine LED betreiben möchten, stehen sie auf dem Schlauch. Gruß Thomas
Thomas B. schrieb: > Warum braucht man eigentlich immer einen Mikrocontroller um einen > DC-Lüfter zu steuern. > Das geht analog und diskret viel besser. > Ok, hohe Verlustleistung ist auch suboptimal, aber es gibt auch Menschen > die schreiben zig Kilobyte gute Software, ...und wenn sie eine LED > betreiben möchten, stehen sie auf dem Schlauch. > > Gruß > Thomas Der Mikrocontroller regelt ja nicht nur den Lüfter! Da sind auch noch Drucksensoren. Strom und Spannung messe ich auch und ich steuere mehrere Ventile. Alle Messwerte werde außerdem auf einen Flash gespeichert.
Lothar Miller schrieb: > Joachim J. schrieb: >> mein erster Ansatz PWM1 funktioniert, aber nicht besonders gut. > 10k sind auch ein bisschen viel an Vorwiderstand. Die fehlende Diode > wurde schon angesprochen und kann sich auch negativ auswirken (das kommt > auf die Art des Lüfters an)... > ich verwende da einen Mosfet. ob ich da 10kOhm oder 1KOhm nehme ist egal. doch den 10kOhm Widerstand benutze ich auf meiner Platine recht häufig und von denen habe ich nun mal viele auf Lager. >> Der Lüfter verträgt das PWM Signal nicht besonders und bleibt bei >> niedrigen Drehzahlen sehr oft stehen. > Welches Tastverhältnis hast du dann? Du darfst eigetnlich nicht unter > 50% kommen, denn der Lüfter ist nur im Bereich >> von 6-12V stufenlos Regelbar. > 50% TV wären dann bei 12V Versorgung effektiv diese minimalen 6V. > Das ist nicht das Problem. Der Lüfter hat eine eigene Elektronik, zur Kommutierung vermute ich. Diese Verträgt das PWM Signal nicht und der Lüfter läuft auch nicht rund. z.B. kann ich bei der einen PWM Frequenz, das Tv auf 30% runter drehen ohne das der Lüfter stehen bleibt und bei 45% ist die maximal Drehzahl. Bei einer anderen Frequenz bleibt der Lüfter schon unter 80% stehen. Aber anlaufen geht immer nur bei einem Tv von 100%. ändere ich das Tv zu schnell bleibt er gerne mal stehen. Die Drehzahl ist auch nicht Proportional zum Tv. Verringere ich das TV schrittweise, passiert erst mal lange nichts dann. Dann fällt die Drehzahl über 6 PWM schritte sehr stark und anschließen ändert sie sich nur sehr langsam. > Was macht der Lüfter, wenn du ihn aus dem Labornetzteil mit 6..12V > versorgst? er läuft ab 5,9V an und bei 13,5V hat er seine Maximal Drehzahl. Ich verwende bei meine Schaltung aber nur 12V. Daher der Stellbereich von 6-12V Die Drehzahl ändert sich proportional zur Spannung. Dreht der Lüfter sich kann ich die Spannung bis auf 4V runter drehen ohne das er stehen bleibt es sei denn durch äußere Umstände. Unter 6V ist der Luftstrom zu klein für meine Anwendung und der Lüfter läuft bei einer Spannung größer 6v auch immer wieder an. also 6-12V
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Der Ansatz mit dem Step-Down Wandler hat sich für mich als zu aufwendig ergeben. Nicht nur, dass ich viele Große Bauteile dazu bekommen habe, ich habe jetzt auch massive Störungen auf Masse und Vcc. Ich habe mir jetzt noch mal die alte Schaltung PWM1 angeschaut und mir ein paar Gedanken gemacht. Der Lüfter hat vermutlich eine elektronische Kommutierung. Ich vermute, wenn die Spannung am Eingang des Lüfter unter die Versorgungsspannung dieser Schaltung fällt, kommt diese aus dem Takt und der Lüfter läuft nicht richtig. mit meinem PWM Signal schalte ich den Lüfter ständig an und aus. Den Mechanischen Bauteile interessiert das nicht(Trägheit), doch die Elektronik macht schlapp. Ich habe mir jetzt die Schaltung PWM3 ausgedacht. Die Zener Diode hat eine Zener-Spannung von 5,6V. Ist der Mosfet durchgeschaltet fällt über dem Lüfter die vollen 12V ab. Ist der Mosfet hochohmig fällt über der Zener-Diode 5,6V und über dem Lüfter 6,4V ab. Das PWM Signal schaltet den Lüfter also nicht ganz aus. Mit dem Tv von 0%-100% kann ich also den Bereich von 6,4V-12V ansteuern. Ich habe diese Schaltung getestet und sie läuft echt super. Leider kann ich jetzt den Lüfter nicht mehr ausschalten. Außerdem wird die Z-Diode sehr heiß. Hat jemand eine Idee wie ich diese Schaltung noch optimieren kann?
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Einfach gesagt, du musst aus dem PWM-Signal wieder eine schöne Gleichspannung machen. Und die sollte bei „T_aus“ möglichst nicht unter z.B. 6V fallen. Das geht nur mit „C“, „L“ und "R" Schaltung PWM2 gefiel mir besser.
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Sorry, ich bins noch mal :-) Hast du ein Steckbrett, dann kannst du experimentieren, wenn nicht dann berechnen. Ist eigentlich eine Ladungspumpe. Der Elko muss bei T-aus deinen Motor versorgen. Und die Spannung sollte möglichst nicht unter 6V fallen. Nimm besser einem höheren Wert, vielleicht 9-10V. 100µ ist mir viel zu wenig, ich würde auf das zwanzigfache tippen. Das hängt aber von dem Motorstrom ab. Berechnen habe ich jetzt keine Lust :-) Formeln kann ich dir liefern, aber die gibt’s ja auch im Netz. Ohne einen Spannungsabfall wirst du aber nicht davonkommen. L, R, und C machen halt Verluste. MfG Thomas
Thomas B. schrieb: > Ist eigentlich eine Ladungspumpe. > Der Elko muss bei T-aus deinen Motor versorgen. > Und die Spannung sollte möglichst nicht unter 6V fallen. > Nimm besser einem höheren Wert, vielleicht 9-10V. > > 100µ ist mir viel zu wenig, ich würde auf das zwanzigfache tippen. > Das hängt aber von dem Motorstrom ab. es ist keine Ladungspumpe! die siet so aus: http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html diese Schaltung nennt sich Step Down Wandler und die Energie wird nicht im dem Kondensator sondern aus der Spule gespeichert. eine solche Speicherdrossel ist aber sehr groß! und ich brauche zwei Mosfet's. außerdem neigen diese Schaltungen dazu, VIELE Störungen zu fabrizieren(EMI) und ich habe empfindlich analoge Messschaltungen auf der selben Platine. der Lüfter läuft mit der Schaltung PWM3 bestens. die Nachteile sind nur: 1. ich verbrate jetzt bis zu 3w über der Zener-Diode. 2. ich kann den Lüfter nicht ausschalten weil das Tv 0% nicht mehr 0V entspricht.
Joachim J. schrieb: > 2. ich kann den Lüfter nicht ausschalten weil das Tv 0% nicht mehr 0V > entspricht. Dann brauchst du ein nachtriggerbares Monoflop und einen zweiten FET der dir Widerstand und Z-Diode abschaltet.
Seltsam, bei mir geht das. Ohne Schaltnetzteil (Spule und Diode) Motorstrom bei mir ist 500mA, F = 50KHz. C=2200µF. Ist eigentlich nur eine Glättung. Der Ripple ist natürlich gewaltig, aber Hauptsache der scheiss Motor läuft ;-) Vielleicht ist auch nur der Motor gutmütiger. Gruß Thomas
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