Lüftersteuerung; PWM 0-5V auf 0-12V; LC-Glättung

[grml]

Hallo,

komsiche überschrift, ich weiß aber ich wusste nicht genau was ich nehmen soll^^
Ich will mir eine Lüftersteuerung baun (per USB mit nem PIC). Hab auch schon alles nur die Analogtechnik macht mir gerade ein wenig Ärger.
Die Schaltung ist so aufgebaut wie auf dem Bild. Ich hatte allerdings nur einen IRF9Z24N zur Verfügung.

Jetzt habe ich mehrere Probleme:

1)
Die fallende Flanke nach R3 ist viel zu langsam. Auf dem Oszi(bild1) sieht man das es ca. 2,5us sind. Bei ner Periode von ca. 22us ist das sehr schlecht, da der Ausgang dann viel zu früh auf 12V geht.
2)
Das Ausgangssignal is relativ bescheiden wie ihr auf den restlichen beiden Bildern seht. Je mit 50% und 100% Tastverhältniss.
Problem ist ich kenn mich mit LC auslegung relativ schlecht aus. Das waren Werte die ich aus spielen in Spice genommen habe.
Als Spule hatte ich auch keine da und habe mir eine mit ca. 370uF selber gewickelt.

Ich benötige aber ein relativ sauberes Ausgangssignal, da der Hall-Sensor im lüfter sonst keine anständigen Signale liefert und ich die Drehzahl nicht auslesen kann.

Könntet ihr mir nen tipp geben?
Zu 1) könnte man mit ner Schottky zwischen Basis und Kollektor nachhelfen. Laut Spice bringt das ca. 50% aber das sind mir immernoch etwas zu viel. Real austesten kann ichs leider nicht, da ich keine Diode zur Verfügung habe. Müsst ich die Tage mal zum blauen C laufen die ham ne BAT 43 habich gesehen.
Viel wichtiger wäre für mich aber ein sauberes Ausgangssignal und da bin ich gerade etwas überfordert. Oder würde so eine Spule schon besserung bringen?
http://www.reichelt.de/Power-Indukti...d6345c4db4fa9e

MfG
Nico

[021aet04]

So richtig kenne ich mich da auch nicht, statt der Kombination R1, R4 und Q1 wäre es besser wenn du eine Push-Pull Stufe verwendest (z.B. http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber). Der Fet schaltet dadurch schneller durch. Ansosnsten sollte es aber so passen. Ob die Werte passen weiß ich jedoch nicht. Du solltest als Elko jedoch "Low ESR" Typen verwenden, da die höhere Frequenzen vertragen.

MfG Hannes

[Besserwessi]

Die Verzögerung beim Transistor ist einfach die Sättigung des Transistors. Eine Gegenmaßnahme wäre die schon erwähnte Schottky-diode. Ein andere wäre ein kleiner Kondensator parallel zu R2, und ggf. noch ein kleinerer Widerstand (z.B. 22 Ohm) dazu, um den Strom zu begrenzen. Im realen Aufbau reicht der Ausgangswiderstand des IO Pins.

Die Werte von R1 und R4 sehen sehr Vorsichtig ausgelegt aus. ICh würde dem FET etwas mehr Gate Spannung (z.B: 6 V) gönnen, also etwa den Gleichen Wert für R1 und R4.

Die Störungen für den Ausgang sehen noch gar nicht so stark aus. Für die Störungen ist neben den Bauteilen auch das Layout wichtig. Kritisch ist da der Kreis aus FET, der Diode und dem noch nicht im Plan gezeigten Kondensator (+ggf. Elko) an der 12 V Eingangsspannung. Dieser Stromkreis soll ein kleine Fläche haben. Auch sollte die Verbindung Diode - Kondensator in der GND Leitung nicht mit einer anderen Leitung geteilt werden. Also eher den GND Anschluss des Kondensators als Massepunkt ausführen, und dahin die Verbindungen machen. Bei den 470 µF am Ausgang lohnt sich ggf. auch ein low ESR Elko (ggf. auch kleiner) und paralleler Keramischer Kondensator. Für noch deutlich weniger Störungen hilft dann ein zusätzlicher LC Filter. Die Induktivität darf dabei auch etwas kleiner sein, und der Elko sollte low ESR sein.

[Klebwax]

Die Werte von R1 und R4 sehen sehr Vorsichtig ausgelegt aus. ICh würde dem FET etwas mehr Gate Spannung (z.B: 6 V) gönnen, also etwa den Gleichen Wert für R1 und R4.

6 V sind immer noch zu wenig, da sollten 10V oder mehr sein. Der FET muß hart geschaltet werden. Also R4 zu Null machen. Wie man sehen kann, funktioniert das Abschalten ganz gut, R1 könnte also etwas größer sein

MfG Klebwax

[grml]

Hab mir schon gedacht das der Aufbau eventuell mit reinspielt. Ich werd anscheinend nicht drumrumkommen nen paar sachen zu bestellen. Is immer ärgerlich wegen den Versandkosten^^

Nen Kondensator über R2 hat jetzt in Spice nix gebracht. Werd aber an der FH dann mal diverse ranhalten und schaun was passiert. Der FET funktioniert eigentlich ziemlich gut. Hab jetzt kein Bild aber der schaltet sauber. Warum am Spannungsteiler rumdrehen? Laut Datenblatt kann der bei 6V genug liefern. Sollte vll dazusagen, das so nen Lüfter maximal 250mA zieht. Maximal auslegen wollte ich die ganze Sache auf 1A.

Was ich auch nicht ganz nachvollziehen kann ist warum ich einen Kondensator an der 12V Leitung brauch.
Würde dann folgende Sachen bestellen:
http://www.reichelt.de/BA-BAY-BB-Dio...d6345c4db4fa9e
http://www.reichelt.de/Fest-Induktiv...d6345c4db4fa9e
http://www.reichelt.de/Elkos-radial-...d6345c4db4fa9e

Sonst noch irgendwas?

[Besserwessi]

Der Strom auf der Eingangsseite ist durch den MOSFET zerhackt - ohne Kondensator gibt das mindestens Funkstörungen von den Zuleitungen, und ggf. auch Störungen am Ausgangssignal. Nur ein Elko reicht da auch noch nicht. Zur Entstörung ist da ein Kondensator (z.B. 100 nF Keramik) schon fast Pflicht - besser sogar 2 Stück: einer dicht am FET, und einer da wo die Stromversorgung (Kabel) auf die Platine kommt.

Der Kondensator an R2 sollte schon etwas bringen. Bei der Simulation ggf. mal einen anderen Transistor probieren - vielleicht ist da das Modell besser. Es hängt vom MOSFET ab wie viel Spannung man wirklich braucht - je nach Exemplar kann man auch Glück haben, und es geht mit weniger Spannung.

Die Induktivität ist ggf. von der Strombelastbarkeit knapp - 700 mA als Maximalwert reichen für rund 400-500 mA Ausgangsstrom. Für den LC Filter hinter der jetzigen Schaltung ist der Widerstand eventuell störend, und die Induktivität größer als nötig. Bei den Elkos ist die Spannungsfestigkeit mit 16 V recht knapp - die 25 V Version hätte vermutlich auch weniger ESR. Statt 470 µF wäre auch eher 2-3 mal 100 µF geeigneter.

[grml]

Ich wollte halt so wenig Bauteile wie möglich, so viel wie nötig nehmen. Ich benötige die ganze Sache 5mal, damit ich bis zu 5 Lüfter steuern kann.
Im Moment ist alles noch recht provisorisch auf Lochrraster. Später will ich das Ganze dann auf ne Platine äzen.

Das mit den Kondensatoren am FET und an R2 probier ich nächste woche mal aus.

wie groß würdest du die Induktivität machen? Wie gesagt da hab ich kaum Erfahrung. Ich geh gerade nur nach Spice und wenn ich die Induktivität zu klein mach bekomm ich ziemlich komsiche Spannungswerte am Ausgang.
Ich würde dann vll diese nehmen
http://www.reichelt.de/Power-Indukti...d6345c4db4fa9e
Und mit dem Elko haste auch recht. Nehm ich auch die 25V version.

R5 hinten ist nur zur belastung der Schaltung da, damit ich auch was Simulieren kann. In Wirklichkeit hängt da der Lüfter dran. Hab ich auch vergessen zu erwähnen^^

Und warum sind 2-3 Elkos besser als einer?