Kasi PWM ni vichi?

PWM yikwimira kusinthiska kwa Pulsus Width. Mukusintha magesi pa na kuzima pa msinkhu wakukhazikika, kusintha chiŵelengero cha pa {{- nyengo ku off - nyengo kuti mulaŵilirenge kupereka nkhongono. Ndivyo. Ŵanyake wose ŵakulimbana na masuzgo.

Tengani 12V kuyendeska LED iyo yikukhumbikwira 3V. Kanandi mungagwiliskira nchito resistor panji linear regulator, kuwotcha 9V nga ni kutentha. Viwawa vyambura kupulikikwa. Na PWM mukusintha 12V yose pa na kuzima mwaluŵiro mwakukwana kuti LED imss yipakati pa iyo yikufumiramo . 25% mzere wa ntchito ukumupani pafupifupi 3V yakuyana waka. LED yikuwona 12V → 0V → 12V → 0V pa panji 1kHz, kweni yingazizima yayi na kutenthemeska mwaluŵiro, ntheura kuŵala kukukhalilira nyengo zose.

Kurongosora pafupipafupi. Kuchedwa chomene (pasi pa 100Hz) ndipo mukuwoneka flicker wakuwoneka. Ŵanthu ŵanyake ŵakuwona flicker mpaka 200Hz. Kanandi nkhuchimbira LED dimming pa 20kHz kuti niŵe wakuvikilirika -also wakusunga kufuma mu mzere wakupulikika usange pali kukolerana kuli kose kwa makina. Kusintha kwa luwiro kukukhwaskaso kutayika, kweni tizamufika pa fundo iyi.

Masamu: usange nyengo yinu ni T ndipo pa - nyengo ni t, mzere wa ntchito D=t/T. Chipusu. Nkhongono iyo yikupelekeka ni pafupifupi D × V_supply × I_load, kutayika kwa kutayika. Kutayika uku ndiko vinthu vikuŵa vyakukondweska.

Chifukwa chakwamba: kucita makora. MOSFET mu madontho ghakuzura panji 0.1-0.2V pa ma current ghakwenelera. MOSFET off kujala ma micromps. Ntheura mukugaŵa (0.1V × nkhongono) panji palije kanthu. Yezgelerani kuti na mzere wakulongozga wa mzere kuponya 9V pa nyengo zose. Kupambana kwa umoyo wa batire ni 40-50x mu nyengo zinyake, kukutambasura yayi.

Chachiŵiri: mungagwiliskira ntchito magesi ghakuchepa mtengo. Kasi mukukhumba kwendeska galimoto ya 48V pa liwiro lakusinthasintha? Na analog control mukukhumbikwira kusintha kwakudura kwa 0-48V. Na PWM mukugwiriskira ncito 48V yakukhazikika (yakutchipa) na MOSFET (nayo wakutchipa). Panga.

Chifukwa chachitatu palije uyo wakuyowoyapo: kugura. Yezgani kusanga vinthu viwemi vyakusinthasintha vya analog mu buku. Nyengo zakulongozgera ni masabata 26 kufuma ku ŵakupanga vinthu ŵawemi. MOSFETs? Chilichose chili mu sitoko ku Dikiy. Para kupanga kukuchemerezga kwa imwe, ichi nchakuzirwa chomene kuluska mtengo wa BOM.

PWM

EMI yizamumukhuŵazgani. Nthaŵi yakwamba nkhachita high- current board (120A ya galimoto ya DC), yikakoma basi ya CAN pa galimoto yimoza. Mapaketi ghakunangika yayi-} vyose vyafwa. Wakasintha chingwe chane cha kulira chikaŵa kuti chikukolerana kwizira mu malo gha chassis, ndipo ivi vikapangiska kuti 40V yiŵe na spikes pa chigaŵa cha CAN chakupambana. Mikanda ya ferrite yakusazgikikamo, yikasunthanga malo, yikaŵa kuti yichali na masuzgo. Paumaliro ŵakeneranga kusazgapo pi sefa ya pi pa galimoto na kupatura ndege za pasi na kulumikizgana kamoza ({9}} mfundo. Wakatora mabodi ghatatu.

Gate drive ni yakusuzga chomene kuluska umo vikuwonekera. Mukukhumbikwira imdance yakucepa kufuma ku dalaivala winu ku chipata cha MOSFET-trace inductations pa di / dt yakukwera. Ndawona 10H ya inductrance inducation yikupangiska 50V voltage spikes pa nyengo ya kusintha (V { {= L × × di / dt). Icho nchakukwana kuti chimere mu 60V rated MOSFET. Ŵanthu ŵakususkana pa masamu kweni nawona pa msinkhu: 3A / ns kusintha kwa magesi mu 10nnH kukupani 30V spike. Sazgilanipo magesi ghakupereka ndipo muli pa mlingo wakukwana.

Pamanyuma pali shot{0}} kwizira mu H- bridges. Muli na nyengo yakumalira pakati pa kuzimitsa pasi - side FET na kuziŵizga high - side (na vice versa). Zero nyengo yakukhalira yikuyana waka na vyose viŵiri vya ATETs pa nyengo yimoza - kulongozga kufupi kufuma ku vyakupereka kuya pasi kwizira mu FET channel kukana . 50 A m’paka pa 0.01Ω kaŵiri kuchali 1000A kwa microseconds pambere vinthu vindaphulika. Nthowa ya kutondeka ni yakuwoneka: crater yichoko mu silicon, FET yifupi nyengo zose, yikufumiska vyose vinyake mu unyolo.

Kweni nyengo yakufwa chomene ndipo diode ya thupi yikuchitiska mu nyengo yakufwa. Thupi la thupi ndilo likofya- high panthazi (1-2V), kuchira kwakuchedwa. Mukutaya nkhongono na kupanga kutentha kwakukwana. Kanandi malonda ghakuguliskika ndi 100-500ns ghakufwa mwakuyana na mikhaliro ya FET yinu.

Munthu waliyose wakwamba: pafupipafupi wakukwera= ma inductors ghachoko / capacitors=mtengo wakuchepa. Nyengo zinyake nchaunenesko. Kweni kusintha kutayika kwa kuchuluka kwa pafupipafupi -} mukutaya nkhongono nyengo yiliyose para FET yikusintha. ESwing ≈ ≈ 0.5 × Vsupply × Iload × (trise + tfall) × fsw. Kuŵika kaŵiri pafupipafupi, kuŵika kaŵiri kutayika kwa kusintha.

Pa galimoto, 20kHz njakumanyikwa. Pamwamba pa nyengo yakuzomerezgeka, nyengo ya makina yikuŵikako mahara yayi. Kweni mu nkhongono ya laputopu mukuwona 300kHz -1MHz. Chifukwa wuli? Maginito ghachoko. 1MHz ductortor ni 1/50th kukura kwa 20kHz iyo yili na inductrance yimoza. Icho nchikuru chomene pa vipangizo vyakunyamuka. Trade-off ndikuti mukukhumbikwira FETs mwaluŵiro (Qg yapasi), ndondomeko yiwemi, kupanga kwakucenjera kwa dalaivala.

Audio (Amps D amps) wakuchimbira 250kHz -1MHz. Pansi pa 2000Hz ndipo mungapulika pafupipafupi yakunyamura nga ni righ - kudandawura. Pafupi na 1Mzz ndipo mukwamba kulimbana na AM pa wayilesi yakutimbanizga. Mapulani ghanandi ghakukhala pa 400-500kHz, sefa ya pasi pa 50kHz kuti ŵawuskepo wakunyamura.

Chiyelezgero cheneko: wakachita 500kHz buck converter kamoza, wakayezga kuluta ku 1MHz kuti wakachepeske bolodi. Kugwira ntchito kukakhira 4% (88% kufika pa 84%). Icho nchiyezgo cha 8W mu 200W kupereka. Wakukhumbikwira kutentha kukuru, wakataya vyose ivyo wakasunga mu malo ghake kufuma ku inductor yichoko. Kukhala pa 500kHz.

PWM

8{{7}zist PWM (256 masitepe) yikuwoneka makora mpaka apo muyezge kuzima LED mwambura kusuzga kufuma pa 100% kufika pa 0%. Pansi pa 10% ya ntchito mukupokera ndondomeko zakuwoneka mu ungweru. Diso la munthu likukhwaskika chomene na kusintha kwa ungweru pa vigaŵa vyakuchepa. Kukhumbikwa 12-bit (4096 masitepe) pachoko waka kuti ŵaŵikemo maji ghawemi pa mtunda wose.

Kweni apa pali chakukolera: 12-bit pa 20kHz yikung'anamura kuti mukukhumbikwira 20kHz × 4096=81.92MHz nyengo ya nyengo. Ni vyose yayi ivyo vingaŵapo. Ndipo usange mukukhumba nthowa zinandi zakujiyimira paŵekha za WBM pa 12-bit, mukulaŵiska pa nyengo zakupatulika panji FPGA.

Ntchito: gwiriskani ntchito 8 8-bit PWM kweni musinthe pafupipafupi. Pa kuwala kwakukwera 20kHz, pa kuwala kwakucepa kukukhira ku 100Hz. Mupelekenge ndondomeko yiwemi iyo mukukhumbikwira. Kweni sono muli na EMI yakusintha-mwaluŵiro yakulimbana nayo. Palije kanthu kambura kafukwa.

Ma VFDs gha mafakitale (ma drive ghakupambanapambana) ghakusintha mazana gha ma amps pa 480VAC. Nthowa yakulongozgera njakusuzga chomene-space vector kusintha, munda - kulamulira, chilichose -kweni pasi pake chichali PWM kusintha IGBTs zisanu na chimoza mu 3 triplath ridge.

Kupambana pa mlingo uwu:

Ŵakwendeska galimoto ŵa pa chipata ŵakukhumba vinthu vyakupatulika vya 15V. Icho nchigaŵa 6 chakupatulika chakuyandama pa nkhongono zakupambanapambana mpaka 680VDC (icho chikukhozgeka 480VAC). Dalaivala waliyose wakukhumbikwira nkhongono zake, ndiposo uyo wakulimbana na chipata (0.5-2Ω chakumanyikwa), chivikiliro chake chakujumpha pa nyengo.

Nyengo yakufwa yikukwera ku 2-5μs chifukwa IGBTs zikuchedwa kuluska MOSFETs .

dv / dt viseŵero pa ivyo vikufumamo chifukwa capucacitance ya galimoto ya galimoto pamoza na mphepete zakusintha mwaluŵiro vikupangiska kuti paŵe ma current ghakuru ({0}} mode currents. Ine ndapimika 20A ya common - pode poret pa khebo ya 5HP, kupatukana chomene na galimoto ya galimoto. Ndicho chifukwa mukukhumbikwira makhebo ghakuvikilirika na kukhazikika kwakwenelera.

Kutentha: nanga ni 2% kutayika pa 50kW ni 1kW ya kutentha. Kuzizima kwa maji na switch yakusuntha na kutentha kwakutenthemera. Usange floant flow yikukhira pasi pa msinkhu wapamwamba, controller yikuleka kufumamo nyengo yeneyiyo. Nthowa zakuwonera zikuwotcha chifukwa munthu munyake wakaluwa kuwona msinkhu wa kuzizima.

Kusankha kwa chigaŵa kukuŵa kwakuzizika. IGBT yakupimika ya 100A yakulutilira yingaŵa na 80A pa 50℃amient, 60A pa 70℃. Kweni kwamba galimoto yikuru kukukoka 6x yakupimika kwa masekondi ghanandi. Ntheura kukura kwa mtundu wa mtundu, kukhaliska yayi - state, ndipo pamanyuma pake kuwotcha kwa kutentha. Kumalizga na 300A IGBT kuti mulembe "100A". Mtengo wa BOM ukupangiska kuti kugura vinthu kuŵe kwambura kukondwa chomene.

STM32 nyengo: zinandi zili na PWM ya 16-bit, mitundu yinyake yikuluta ku 32-bit kweni mukuyikhumba viŵi yayi. Icho nchakuzirwa chomene ni chiŵelengero cha nthowa zakuyaniska na vyakufumamo vyakukhozgera. TIM1 na TIM8 pa mndandanda wa F4 ŵali na nthowa zinayi zakuyaniska chilichose na vyakufumapo vyakukhozgera na kuŵikika kwa nyengo yakufwa. Wakukwana kuti walongozgeke na galimoto.

Suzgo: nthowa zose za PWM pa nyengo yimoza zikukolerana na kauntala yimoza. Usange mukukhumba ma frequency ghakujiyimira, mukukhumbikwira nyengo zakupambana. Ndipo pali nyengo zinandi pera izo zili na vinthu vyapachanya. Pa STM33F4 mukupokera TIM1, TIM8 chifukwa cha kulaŵilira kwapachanya. TIM2-5 PWM yakwamba. TIM9-14 ni 16-bit kwambura mtundu wa nyengo yakufwa. Mukuchimbira mwaluŵiro usange pulogiramu iyi yikupempha vimanyikwiro vinandi vya PWM.

Kuwona mapangidwe apo iwo ŵakujithya- Bang PWM mu mapulogalamu chifukwa ŵakachimbira kufuma ku nthowa za nyengo. Fundo yakofya. Jitter, CP UNdead, kusintha kwakwamba apo ŵanyake ŵakutimbanizga moto. Mulipire waka $2 yakusazgikira pa micro na nyengo zinandi panji gwiriskani ntchito PWM IC yakunja (nga ni PCA9685). Mwine winu wa munthazi wazamuwongani.

ESP32 ili na nthowa 16 za PWM kugwiriskira ncito LED PWM pafupi. Vikuwoneka makora, kupatulapo wose ŵakufuma ku 80MHz APB wotchi na kugaŵana vigaŵa vyakugaŵikana mu magulu. Kasi mukukhumba nyengo zakupambanapambana za maulendo? Chigomezgo ŵakuŵa na chiŵelengero cha ma ratio. Kweniso chigamuro chikuchepa apo pafupipafupi chikukwera chifukwa chikugwiriskira ntchito wotchi yimoza. Pa 20kHz mukupokera 12-bit, pa 40kHz muli pasi pa 11-bit, etc. Datasheet yikupangiska yayi kuti ivi viŵe vyakuwonekerathu.

Spread{{0} spectrum PWM: m'malo mwa pafupipafupi yakukhazikika, mu dither ± 10% mwamwaŵi. Kuthandazga EMI pa msinkhu wa pafupipafupi, kukuchepeska mphepo zakukwera. Wovwiri ukujumpha FCC/DI kuyezga kwambura kusefa vinthu vinandi. Vipangizo vinandi vya SMPS vya mazuŵa ghano vili na ivi ivyo vikupangika.

PWM: kuchitiska kuti ŵasinthe ŵanandi kufuma mu chigaŵa. Ŵakusintha ŵaŵiri pa 1800℃shift shift yikung’anamura kuti capacitor yakunjilirapo yikuwona hafu ya ripple current. Kusintha kwanayi pa kusintha kwa 90℃stage -quarter ripple. Kweni sono mukukhumbikwira kusintha kwakwenelera pakati pa nthowa na kugaŵa katundu mwakuti ŵagaŵanenge mwakuyana waka. Kanandi ŵakukhumba IC yakujipeleka IC kupatulapo para micro yinu yili na vinthu vyakukwana.

GaN FETs zingasintha pasi pa 10ns. Kujulika 100Hz + PWM ma frequency -inductors kukuzgoka kachoko, pafupifupi PCB pera. Kweni: kuŵika pa bolodi nkhwakusuzga, galimoto ya pa chipata yikukhumbikwira kuŵikapo mtima chomene, inductrance yiliyose yikupangiska kuti ŵanthu ŵanandi ŵajumphepo. Kwa awo ŵakwamba yayi. Kuwona mphete ya GaN yakupanga ku 2x VDD chifukwa munthu munyake wakagwiliskira ntchito dalaivala wa pa chipata wakumanyikwa na 5cm ya utali wakulondezgapo. FET yikapona yayi.

PWM

Pa vinthu vinandi: 20kHz, nyengo ya hardware PWM, 10- bit resolution. Kulaŵilira kwa galimoto na LED dimming. Sakanizgani dalaivala wa dalaivala (2A pa msinkhu wapachanya chomene), vipewa vya ceramic vyakuchepa vya ceramic pa FET drage, ndege ya pasi. Wonani mafunde agho ghakusintha na msinkhu pa chiyelezgero chakwamba, lindilirani kuti muwerezgepo kamoza.

Pa chilichose icho chili pachanya pa 100 kulutilira, thermal simulation pambere mundaŵikike. Ine nkhugwiliskira ntchito ANSYS nanga ni FEA yakwamba yikukhwaska masuzgo ghanandi. Kutumizga vigaŵa vya mkuwa na kutayika nga ni malo ghakutenthemera, vigaŵa vya mphaka, wonani usange chilichose chikukhwaska 125℃junction temp pa max aquient. Kanandi mukukhumba kutentha panji mphepo yakuchichizgika usange mukusintha vyakujumpha 50W.

Ndipo kuyezga pa kutentha. Kuyezgeka kwa temp kukukhwaska panji 60% ya nkhani. Hot {{3}xyx pa 70℃amient kwa maora 8 yikusanga vyose -}thermal runaway, kusintha kwa mzere wa chipata, capacitor ESR kuwonjezeka. Mundiguliske sabata yimoza kamoza apo kapangidwe kake kakagwira ntchito makora pa 25℃kweni FET yikafika pa 65℃chifukwa nkhalembapo yayi chifukwa cha msinkhu wa kutentha kwa magesi.

Ndiyo PWM. Fundo yipusu, vigaŵa vyambura kumara.

Chinthu chakumaliya: usange mukuchita batire- nkhongono za PWM, mungatchinga yayi pa maselo. Wakayezgapo vinyake no {{{ER}}} zina la lithiamu kamoza - lingatondeka kugwira ntchito ya ripple current, magesi ghakukwera pasi pa katundu, dongosolo lose likufipa. Kusintha kukweneleraionic lithium batima module na C{0}}}zimpo, suzgo likasoŵa. $ 15 yakusazgikira pa pack yiliyose yikaniponoska kufuma ku mafoni ghatatu ghakovwira pa sabata.