Discussioni di carattere generale su tutto ciò che riguarda l'elettronica digitale ed analogica. Didattica e applicazioni pratiche.
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da GioRock
#5378
Ci hanno sempre consigliato di utilizzare il PWM per il pilotaggio dei MOSFET anche con carico induttivo come motori e ventole in generale per ridurre al minimo il surriscaldamento del semiconduttore preposto, anzi, si evidenziava in grassetto che i fronti del segnale dovevano essere il più ripidi possibile in modo da rischiare di uscire dalla SOA...

Bene, a quanto pare questi trucchi del mestiere fanno bene solamente al MOSFET di turno, mentre sul lato del carico la situazione è leggermente più complessa, vediamola in dettaglio:

A) Motori

Causa:

Si formano picchi di tensione in presenza della frequenza fondamentale di valore elevato che a loro volta generano risonanze su tutto lo spettro utilizzato

Problema:

Generazione di rumore sul ramo alimentazione e presenza di fischi più o meno accentuati sul motore stesso

Possibile risoluzione:

La tecnica si chiama "SPREAD", consiste nel variare la frequenza dell'oscillatore del +o- 5% in moda da spalmare i picchi su punti diversi dello spettro, questo fa in modo da abbattere notevolmente la rumorosità in generale


B) Ventole

Causa:

La stessa di quella dei motori

Problema:

Con la loro tipologia di costruzione e se non sono già del genere silenziato, il disturbo più frequente è l'aumento della rumorosità meccanica con l'aumentare dei giri, ciò è dovuto dalla distorsione che si crea all'arrotondamento che il segnale di comando subisce ad ogni giro

Possibile risoluzione:

sembrerà strano, ma quello che bisogna fare è di ridurre il più possibile lo Slew Rate per evitare che si formi precocemente il suddetto picco di tensione senza interferire troppo nella forma d'onda, ci hanno sempre suggerito di caricare la capacità di GATE velocemente, beh, ora invece bisogna aggiungere un condensatore per allungarne il tempo, da sperimentazioni eseguite il suo valore può variare dai 470nF ad 1uF a seconda delle esigenze


NOTE: Notizie "AS IS" prese e sintetizzate dalle recenti AN...


P.S. Non chiedetemi i link, altrimenti questo Forum non ha ragion d'essere se nessuno ha mai niente da condividere...
double ringraziano
#5384
Bios ha scritto:Qui ognuno contribuisce secondo propria possibilità e volere. Fossi in te la fonte dei miei interventi io la citerei.

Grazie


Sono d'accordo con Bios, tra l'altro queste famose fonti avranno anche la argomenti per motivare sia la presenza di inconvenienti sia il metodo di aggirarli, non è che non credo alle argomentazioni riportate da GioRock, ma diciamo che sono quanto meno "sintetiche"
Bios ringraziano
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da GioRock
#5385
A me invece sembra che qui sono sempre quasi tutti pronti a criticare l'operato degli altri senza mettersi mai in gioco, è anche inutile che faccio una tesi di laurea se poi non interessa minimamente quello scrivo...

Me lo dicevano anche scuola i professori che ero fin troppo sintetico, ma questa è la mia peculiarità, meglio poco che niente del tutto!!! :D
da double
#5386
La sinteticita' in molti casi e' utilissima: nel caso in oggetto il post è un abstract che sintetizza (appunto!) l'argomento e genera un potenziale interesse. L'illustrare brevemente un argomento in un post e' certamente cosa piu' che buona ed i link alle fonti (articoli in lingua, applicatione notes, cc) accrescono il valore dell'abstract perche' consentono al lettore interessato di approfondire l'argomento evitando di impazzire per cercarle nel mare di internet.
Se chiedo spesso dove trovare l'articolo o l'AN primigenio è proprio perche' sono interessato (ed ovviamente grato a chi ha acceso la mia curiosita') ad approfondire, non ho mai pensato ad una critica!
Bios ringraziano
#5409
PWM_MOD.png
Dunque, tanto per non fare sempre bei discorsi di pura teoria, ho fatto qualche esperimento in piccolo per avvalorare queste affermazioni, i disturbi non vengono attenuati ma distribuiti, quindi se si vogliono eliminare del tutto, bisogna sempre ricorrere a filtri specifici RLC, CLC a T o doppia T a seconda dei casi, qui non sono presenti per il semplice fatto che mi serviva misurare esattamente il disturbo lato alimentazione...

Questo è lo schema per la prova pratica, dato che il 555 ha il suo bel VCO perché non usarlo???

PWM_MororFreqModDCvar1_99.png


Il primo stadio è un oscillatore ad onda quadra da 300Hz "spannometrici" formato attorno ad un uA741 dei quali ne ho in abbondanza (avevo provato con 1Hz ma non sortiva nessu effetto benefico), il segnale in uscita tramite un trimmer è regolabile in ampiezza, qui viene parzialmente livellato dal condensatore da 100uF e tramite un ulteriore capacità inviato al VCO che è impostato a Vcc / 2, questa variazione di tensione fa in modo di modulare l'Oscillatore del 555 del valore voluto, la sua frequenza è di circa 10kHz con Duty Cycle variabile dal 1% a 99%, l'uscita è collegata ad un semplice stadio "Totem Pole" (o push-pull che dir si voglia) che a sua volta pilota il GATE del MOSFET IRFZ44N tramite una R da 39 Ohm opportunamente calcolata (ho poi usato una 23.5 Ohm), il diodo fast e la R da 1k servono per scaricare la capacità di GATE più velocemente, a seguire il Motorino da 12V da qualche centinaia di mA con il suo bel diodo veloce di ricircolo...

Ecco alcune foto fatte durante le prove, la Modulazione è superiore al 5% per poterla distinguere meglio:
(perdonate la qualità, ho la fotocamera del telefono bacata, quindi cercate di ricavarne il più possibile da quanto ho potuto fare)

Montaggio primo stadio Oscillatore

Component+OSC+BB.png


Montaggio Secondo stadio PWM a Duty Cycle variabile

OSC+555_PWM_MOD+BB.png


Forma d'onda in uscita del 555 con DC 50%

OUT555_PWM50.png


Montaggio Terminato

ALL_Components+BB.png


Forma d'onda ai capi del Motore senza Modulazione (Notare il rumore introdotto)

NoiseMotorNoMOD50.png


Forma d'onda ai capi del Motore con Modulazione e DC 1%

NoiseMotorWithMOD1.png


Forma d'onda ai capi del Motore con Modulazione e DC 25%

NoiseMotorWithMOD25.png


Forma d'onda ai capi del Motore con Modulazione DC 50%

NoiseMotorWithMOD50.png


Forma d'onda ai capi del Motore con Modulazione DC 99%

NoiseMotorWithMOD99.png


Per adesso mi sono fermato qui per mancanza di tempo e di motori di diversa taglia, prossimamente analizzerò meglio ulteriori comportamenti a differenti Frequenze di Modulazione, do quasi per certo che il fischio che generava il motorino appena collegato è quasi completamente scomparso, si ode una leggera riduzione dei rumori meccanici, comunque mi riservo di approfondire facendo prove pratiche anche con ventoline varie, al momento non posso fare affermazioni certe sulla reale efficacia...

Se qualcuno possiede degli strumenti di analisi più validi e alcune tipologie di motori, che si faccia avanti, ulteriori idee sono sempre ben accette... 8-)
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Bios ringraziano
#5430
Ho avuto la fortuna di assistere all'evoluzione di questi controlli applicati all'industria. Motori con potenze a partire da poco meno di un KW fino a centinaia di KW.
Tempo fa, per poter variare la velocità si adottavano motori a corrente continua pilotati da azionamenti, poi nel corso degli anni si è preferito sostituirli con motori asincroni pilotati da inverters. I motori asincroni costano meno e non necessitano di manutenzione rispetto a quelli DC.
Per evitare sibili si usa semplicemente aumentare le frequenza di commutazione oltre la frequenze udibili e magari correggere un po' per evitare risonanze meccaniche.
La tecnica spread per me è un'altra emerita boiata e spiego il perchè.
In termini di rumore iniettato in rete se si spalma il disturbo su uno spettro più ampio di frequenze, si avrà che nell'analisi EMC il livello di disturbo irradiato è minore e quindi è possibile certificare la conformità, ma la quantità di energia irradiata rimane la stessa e in più si va ad inquinare uno spettro di frequenze maggiore.
Per i picchi di solito si usa compensare con semplicissimi filtri che introducono una costante di tempo ma spesso è già sufficiente l'induttanza del motore stesso e quella dei cavi di collegamento.
Ma se parliamo di ventoline nell'rdine di grandezza del mW, sono convinto che basti aumentare la frequenza oltre i 16kHz e non pensarci più.
GioRock, double, Bios ringraziano
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da GioRock
#5431
Difatti si trattava solo di comprovare queste affermazioni, chiaro che prima di darle per scontate o per tecnicamente valide, qualche esperimento andava pur fatto, anche se per ora e in piccolo non ho ancora riscontrato benefici apprezzabili che mi facciano pensare che sia una buona trovata...

Ultimamente in rete si trovano centinaia di nuove affermazioni o ipotesi alquanto strampalate, pare che si voglia reinventare l'acqua calda con qualche trucchetto da illusionista, fortuna che, a parte gli scetticoni, c'è sempre gente del mestiere che ha un livello di esperienza tale da smentire sul nascere molte delle idiozie che si leggono...

In pratica si cercava di trovare un sistema che oltre a distribuire i vari disturbi, potesse in qualche maniera abbatterli o ridurli lavorando sulla controfase di questi, dovrò comunque riservarmi un po' di tempo per effettuare molti test a proposito, non si sa mai che ne venga fuori qualcosa di utile... :roll:

Apprezzo comunque il tuo intervento con suggerimenti senz'altro validi, ma quello che per il momento mi interessa è lavorare su questa fantomatica Modulazione ed analizzare cosa accade realmente, non ho ulteriori dati o formule universali, perciò devo sperimentare variando sia la Modulazione che la sua forma d'Onda e la Frequenza del PWM per giungere a qualche conclusione, quindi tempo al tempo...
#5432
Lo scopo è sempre quello: Abbattere i costi.
Anche perché queste tecniche non nascono per pilotare carichi da pochi mw ma si pensa sempre alle grandi potenze e specialmente quando si tratta di potenze elevate ci si trova davanti ad un paradosso.
Il drive in proporzione alla potenza erogata può avere dimensioni simili a quelle del filtro. Il filtro ha un costo non indifferente in proporzione al drive...ed ecco lo spread spectrum pwm.
Spalmiamo il tutto su uno spettro più ampio e la pendenza che deve avere il filtro è minore = meno celle
Abbattimento del costo conseguito.
Non importa se irradiamo uno spettro di 100Mhz contro i 10 di prima, quello che conta è il livello.
Se però gli impianti diventano numericamente consistenti si ha che non si sono abbattuti i disturbi, ma solo i costi.
Tutte le altre teorie a sostegno di questa tecnica sono fumo negli occhi.
GioRock ringraziano
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da GioRock
#5434
Certo @JohnConstantine, se parliamo a livello industriale sicuramente non posso darti torto, li si calcolano inevitabilmente le proporzioni tra costi e benefici, questo per ora resta uno spazio più che altro amatoriale e hobbistico, quindi è più rivolto verso un "utenza media", anche se non c'è un limite e non disdegniamo di certo interventi ad "alto livello"...

Comprendo benissimo il tuo discorso sulle dimensioni dei filtri, resta comunque il fatto che bisogna proporre anche circuitazioni facilmente replicabili in casa, altrimenti basta comprare il tutto in rete già bello che pronto senza chiedersi mai il perché di alcuni fenomeni...

In pratica, di qualcosa di diverso ogni tanto bisogna pur discutere... ;)
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