Hallo, ich möchte die Drehzahl eines 5V Lüfters über die PWM eines µC steuern. Dazu möchte ich quasi einen ungeregelten Buck-Converter aufbauen, wie ich ihn im Anhang skizziert habe. Ich bin mir unsicher welche Induktivität sich eignet. Ich habe mir eine "Power Induktivität" bei Reichelt rausgesucht (https://www.reichelt.de/ab-100-H/L-PIS2816-680-/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=73165&GROUPID=7227&artnr=L-PIS2816+680%C2%B5&SEARCH=%252A). Ist diese für die Anwendung geeignet? Der Lüfter hat lt. Datenblatt eine Leistungsaufnahme von 250 mW, ich erwarte also um die 50 mA Stromaufnahme, das sollte die Induktivität gut bewältigen können. Ich komme auf eine Grenzfreq. von ca 600 Hz für die gewählten Bauteile, was weit unterhalb der angestrebten ca 16 kHz PWM liegt. Weil an dieser Schaltung relativ lange Lüfterkabel hängen würden, würde mich außerdem interessieren, ob man im Sinne einer möglichst minimalen Störabstrahlung EMV-mäßig noch was besser machen kann. Danke für alle sachdienlichen Hinweise :-)
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mpunkt schrieb: > Ist diese für die Anwendung geeignet? Wenn die Frequenz hoch genug ist: Ja. Ist die SM4001 ausreichend schnell ?` http://diotec.com/tl_files/diotec/files/pdf/datasheets/sm4001 Wohl kaum. Nimm eine schnelle Diode, z.B. Schottky. mpunkt schrieb: > ob man im Sinne einer möglichst minimalen Störabstrahlung > EMV-mäßig noch was besser machen kann Hinter dem Elko noch eine Ferritperle und dahinter ein kleiner Keramikkerko. Zwischen +5V und GND ein Stützkondensator.
Da deine Gateansteuerung eher langsam ist, wird dir der Switching Node wenig Probleme machen (trotzdem mit dem Oszi mach Schwingungen gucken). Parallel zu C1 noch nen 100nF Kerko und Layoutregeln beachten. Hast du mal überprüft ob der Lüfter damit klarkommt?
Danke für die Hinweise! MaWin schrieb: > Wenn die Frequenz hoch genug ist: Ja. Wei gesagt, ich gehe von ~ 16 kHz aus. Gibt es noch ein anderes Kriterium als die Grenzfrequenz von LC? Die liegt ja zweieinhalb Größenordnungen unter der PWM. Danke nochmal!
Danke auf Dir, THOR! THOR schrieb: > Hast du mal überprüft ob der Lüfter damit klarkommt? Nein, habe ich nicht. Die Idee dieses Ansatzes meinerseits war aber gerade, dass der Lüfter dadurch quasi DC sieht, deswegen damit keine Probleme haben sollte. Klar ist nach unten irgendwo Schluss, über die vollen 0-5 V wird er sicher nicht laufen. Aber wenn ich ihn zwischen 30 und 100% steuern kann, ist mir schon sehr geholfen (und aus geht ja immer).
Achso, Nachtrag: ist die o.g. konkrete Induktivität (https://www.reichelt.de/ab-100-H/L-PIS2816-680-/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=73165&GROUPID=7227&artnr=L-PIS2816+680%C2%B5&SEARCH=%252A) denn geeignet? Mich überfordert da die Fülle des Angebotes immer etwas ...
mpunkt schrieb: >> Hast du mal überprüft ob der Lüfter damit klarkommt? > > Nein, habe ich nicht Brauchst du auch nicht, der Lüfter sieht kein PWM mehr sondern verringerte Gleichspannung. mpunkt schrieb: > Gibt es noch ein anderes > Kriterium als die Grenzfrequenz von LC? Die liegt ja zweieinhalb > Größenordnungen unter der PWM. Normal reicht schon wenn der Strom um +/-10% schwankt. Aber zu hohe Induktivitäaen haben wiederum eine hohe Koppelkapazität (oder andersrum: Eine höhere PWM Frequenz fürhrt zu kapazitivem Übersprechen in der Spule und der Ausgangselko reagiert bei hohen Frequenzen auch nicht mehr so gut) Daher ja die Ferritperle + Kerko.
mpunkt schrieb: > Danke auf Dir, THOR! > > THOR schrieb: >> Hast du mal überprüft ob der Lüfter damit klarkommt? > > Nein, habe ich nicht. Die Idee dieses Ansatzes meinerseits war aber > gerade, dass der Lüfter dadurch quasi DC sieht, deswegen damit keine > Probleme haben sollte. Klar ist nach unten irgendwo Schluss, über die > vollen 0-5 V wird er sicher nicht laufen. Aber wenn ich ihn zwischen 30 > und 100% steuern kann, ist mir schon sehr geholfen (und aus geht ja > immer). Das mit DC ist ja auch richtig so, aber will der Lüfter langsamer laufen? Wenn du Pech hast, hat der ne Drehzahlregelung und versucht durch höhere Stromaufnahme die geringe Spannung auszugleichen.
mpunkt schrieb: > würde mich außerdem > interessieren, ob man im Sinne einer möglichst minimalen Störabstrahlung > EMV-mäßig noch was besser machen kann. Bei einer so kleinen Leistung könnte man die PWM direkt am µC zu einer DC-Spannung R-C-filtern und eine analoge Lüfteransteuerung (OPV oder diskrete Schaltung) machen.
THOR schrieb: > Das mit DC ist ja auch richtig so, aber will der Lüfter langsamer > laufen? Wenn du Pech hast, hat der ne Drehzahlregelung und versucht > durch höhere Stromaufnahme die geringe Spannung auszugleichen. Hmm ... das ist ein Punkt an den ich nicht gedacht habe. Aber ich habe durchaus schon oft Lüfter über DC (LM317 o.ä.) einstellbar gemacht, das hat bisher immer geklappt. Ist ja auch nicht so ungewöhnlich einen Lüfter in der Drehzahl variieren zu wollen. Aber hast schon Recht, müsste man dann noch konkret klären. Darf ich nochmal fragen ob die genannte Induktivität geeignet ist? Ich meine nichtmal vom Wert, sondern was andere mögliche - mir unbekannte - Ranbedingungen angeht? Danke!
ArnoR schrieb: > Bei einer so kleinen Leistung könnte man die PWM direkt am µC zu einer > DC-Spannung R-C-filtern und eine analoge Lüfteransteuerung (OPV oder > diskrete Schaltung) machen. Hatte ich auch kurz überlegt, der reine Bauteilaufwand erschien mir auf den ersten Blick höher. Behalte das aber als Alternative im Blick.
mpunkt schrieb: > Darf ich nochmal fragen ob die genannte Induktivität geeignet ist? Ich > meine nichtmal vom Wert, sondern was andere mögliche - mir unbekannte - > Ranbedingungen angeht? > > Danke! Die ist für Schaltregler gut geeignet. Für minimale EMI wäre ein Ring- oder Schalenkern zwar besser, aber bei den paar mA sehe ich keine Probleme. Die ist sogar schon ziemlich überdimensioniert. Es gibt so ganz kleine SMD Induktivitäten für maximal 100uH, die passen fast untern Daumennagel. Wenn man auf Platz und/oder Geld achten müsste, würde man hier die nehmen. Nächstgrößere Variante wäre die PISR.
mpunkt schrieb: > Darf ich nochmal fragen ob die genannte Induktivität geeignet ist? Ich > meine nichtmal vom Wert, sondern was andere mögliche - mir unbekannte - > Ranbedingungen angeht? Die hat fast 5Ohm DC-Widerstand, du wirst also bei 50mA (Tastverhältnis 100%, also kein Schalten mehr) nur auf 4,75V am Lüfter kommen.
Wegen der 680uH. Vielleicht auf 220uH runtergehen und mit der Frequenz entsprechend hoch. Oder mit den 5 Ohm leben.
ArnoR schrieb: > Die hat fast 5Ohm DC-Widerstand, du wirst also bei 50mA (Tastverhältnis > 100%, also kein Schalten mehr) nur auf 4,75V am Lüfter kommen. Hatte ich gesehen und erstmal für unproblematisch befunden. Hast aber Recht, da finden sich auch bei Reichelt noch Alternativen mit geringerem Widerstand, zumal ich (erstmal) keine Platzprobleme habe. Danke für den Hinweis!
THOR schrieb: > Wegen der 680uH. Vielleicht auf 220uH runtergehen und mit der Frequenz > entsprechend hoch. Wenn ich nächstgrößere (und -teurere) Bauform wähle (https://www.reichelt.de/ab-100-H/L-PIS4720-1-0M/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=73181&GROUPID=7227&artnr=L-PIS4720+1%2C0M&SEARCH=%252A) hätte ich 1.53 Ohm für 1 mH. Wäre eine Alternative.
Und auch noch mal eine Nachfrage zu dem Ferrit hinter dem ElKo: Wäre sowas hier sinnvoll an der Stelle: https://www.reichelt.de/Filter/BEAD-SMD-002/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=105530&GROUPID=3175&artnr=BEAD+SMD-002&SEARCH=%252A
mpunkt schrieb: > THOR schrieb: >> Wegen der 680uH. Vielleicht auf 220uH runtergehen und mit der Frequenz >> entsprechend hoch. > > Wenn ich nächstgrößere (und -teurere) Bauform wähle > (https://www.reichelt.de/ab-100-H/L-PIS4720-1-0M/3/...) > hätte ich 1.53 Ohm für 1 mH. Wäre eine Alternative. Lieber die hier: https://www.reichelt.de/ab-100-H/L-PISR-680-/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=73076&GROUPID=7227&artnr=L-PISR+680%C2%B5&SEARCH=PISR%2B300 Aber die ist eigentlich noch überdimensionierter für dein Vorhaben als die PIS schon ist. mpunkt schrieb: > Und auch noch mal eine Nachfrage zu dem Ferrit hinter dem ElKo: > Wäre > sowas hier sinnvoll an der Stelle: > https://www.reichelt.de/Filter/BEAD-SMD-002/3/inde... Im Bereich 100MHz bis 300MHz...da liegst du mit deinen 100Ohm Gatewiderstand und 15kHz PWM nicht. Ich würde gar keine Drossel nehmen. Deine 680uH PIS/PISR glättet den Strom schon. Aber wenn noch unbedingt eine hin soll vllt. sowas: https://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-axial/L-XHBCC-470-/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=138552&GROUPID=3179&artnr=L-XHBCC+470%C2%B5&SEARCH=Festinduktivit%25E4t
mpunkt schrieb: > hätte ich 1.53 Ohm für 1 mH. Wäre eine Alternative. Schau dir mal die Seite an: http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/abw_smps.html Gib deine Werte ein und schau war raus kommt. Gib bei "L/H" mal "1.0E-3" = 1mH ein und schau mal ob dein Regler in den lückenden Betrieb kommen würde. (Bild rechts, die grüne Linie muss immer über 0mA liegen) Pack direkt an den Ausgang deines Schaltreglers ein paar keramische Kondensatoren, keine zu guten (kein X7R oder np0, sondern die billigen Vielschichtkondensatoren). Zusätzlich noch ein paar hundert µF (Elko) um die Welligkeit der Ausgangsspannung zu reduzieren.
An der Stelle würde ich noch anmerken, dass 15 kHz PWM ungünstig sind da hörbar. Normal baut man Schaltregler mit 50-200kHz und da brauchts dann auch keine 1mH Spule mehr. Wichtig: Das Spektrum einer Rechteckschwingung hängt vom Tastverhältnis (Duty Cycle) ab. Nur bei 50% Duty Cycle ist die Grundfrequenz = PWM Frequenz. Wählst du zum Beispiel 30kHz PWM, hast du 30kHz + Oberwellen im Ausgangssignal. Das nicht nicht mehr hörbar. Entspricht hier etwas über 2V. Gehst du jetzt auf 4V hoch, ist dein Duty Cycle irgendwas um die 80%. Die Einschaltdauer ist jetzt knapp 55us, das ergibt einen Frequenzanteil von 18kHz. Wenn du 15kHz als Grundschwingung wählst, kommst du in gewissen Betriebszuständen (wie 5Vin, 4Vout) sehr weit in den hörbaren Bereich rein.
Ich würde sagen, 100µH sollten reichen. Die leicht höhere Welligkeit im lückenden Betrieb dürfte dem Moter egal sein.
THOR schrieb: > An der Stelle würde ich noch anmerken, dass 15 kHz PWM ungünstig sind da > hörbar. Ja, stimmt. Das war von mir auch noch etwas unüberlegt. Controller ist ein kleiner AVR, da mir hier ne 8 bit PWM reicht, kann ich mit fast-PWM 62.5 kHz erreichen - und das würde ich dann aus den genannten Gründen auch so machen. Danke!
Viel zu kompliziert gedacht. Solche Lüfter gibt es mit Drehzahlvorgabe und Tacho fixundfertig... Da bekommt man mit vier Widerständen und einen bipolaren sogar eine Ausfallüberwachung, wenn noch ein Pin am Kontrollör frei ist.
Roland E. schrieb: > Viel zu kompliziert gedacht. Solche Lüfter gibt es mit Drehzahlvorgabe > und Tacho fixundfertig... Da bekommt man mit vier Widerständen und einen > bipolaren sogar eine Ausfallüberwachung, wenn noch ein Pin am Kontrollör > frei ist. Hab schon zunächst durchaus auch einfacher gedacht. Aber unter den Randbedingungen die ich hier konkret habe konnte ich nichts Geeignetes finden. Es sollte ein 40x40 5V Lüfter sein, der einigermaßen gut in kleinen Stückzahlen zu bekommen ist. Wenn Du da etwas weißt, wäre ich natürlich für entsprechende Tipps auch sehr dankbar!
50x50x25 hatte ich von Telemeter geholt. 40x40 ist gängiger, da sollten die sogar was von SanyDenki haben...
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Hallo nochmal! THOR schrieb: > [...] und Layoutregeln beachten. Ich habe den aktuellen Stand jetzt mal layoutet, vielleicht mag jemand mal einen Blick drauf werfen, das wäre sehr nett. Das Ganze ist dann später in ein größeres Layout integriert, ich habe mal schnell mit diesem Teil angefangen, weil das Layout - und mögliche Probleme damit - ja weiter oben schon kurz angesprochen wurde. Die obere von den beiden Leiterbahnen, die links ins Bild kommen, ist die 62.5 kHz PWM vom µC, die Bahn darunter ist +5V. Die Platinenunterseite ist mit einer durgehenden Massefläche versehen, die etwas unmotiviert verstreuten Vias sollen eine gute Anbindung an die Masse bewerkstelligen. Das akutelle Schaltbild hängt auch noch mal an. Was das LC Filter am Ausgang angeht, hatte ich Probleme eine passende Induktivität (L1) in SMD zu finden. Jetzt habe ich erstmal diese http://www.reichelt.de/SMD-1206-1210-1812/LQH3C-47-/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=10562&GROUPID=7225&artnr=LQH3C+47%C2%B5&SEARCH=%252A als Platzhalter verwendet. Resonanzfreq. ist bei dieser 15 MHz, keine Ahnung ob mir das an der Stelle noch viel bringt. Niedrigere Eigenresonanzfrequenzen gingen oft mit einem deutlich höheren DC-R einher. Ich hab aber auch nur bei Reichelt gesucht, und das auch nur im Blindflug. Vielen Dank!
mpunkt schrieb: > Ich habe den aktuellen Stand jetzt mal layoutet Na das geht analog (wie oben vorgeschlagen) aber mit gleichem Aufwand, billiger und störärmer.
Lass den Ausgangsfilter weg. Ich hab nie einen gebraucht, ordentliche Kondensatorbeschaltung und gut ist.
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