Amplifier un signal PWM avec un ampli op. Le taux de balayage est-il un problème?

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J'ai besoin d'amplifier un signal PWM de 5V à 24V afin de piloter un mosfet qui à son tour entraîne un petit moteur à courant continu. Le signal d'entrée a une fréquence de 500 Hz et provient d'Arduino uno (broche 9).

Pour amplifier le signal, j'ai pensé à utiliser une configuration d'amplificateur non inverseur typique

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Si j'utilise un ampli op comme le TL071, la vitesse de balayage typique est de 16 Volts / microseconde. Cela signifie que l'ampli op prendra 24/16 = 1,5 micro seconde pour atteindre la sortie élevée du PWM. Cela me semble acceptable car avec une fréquence PWM de 500 Hz, la période PWM devrait être de 2000 micro secondes, donc 1,5 sur 2000 est négligeable.

Y a-t-il une autre considération que je devrais faire? Par exemple, devrais-je considérer le temps dont le mosfet a besoin pour charger la porte? Existe-t-il une meilleure façon d'amplifier un signal PWM?

Par ailleurs, supposons que je souhaite augmenter la fréquence PWM. Par exemple jusqu'à 2,5 kHz. dans ce cas, la période PWM doit être de 380 micro secondes. compte tenu de 1,5 sur 380, le taux de balayage me semble toujours acceptable.

amplifier pwm slew-rate

— mickkk
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Pourquoi avez-vous besoin de 24 V pour piloter un MOSFET? Vous pouvez utiliser le signal 5V directement avec un MOSFET «numérique». (porte basse allumée). Changer la fréquence est quelque chose que vous faites au MCU lorsque vous générez le PWM.

— JIm Dearden

Comme l'a dit @JImDearden, le MOSFET est plus adapté à une telle amplification. Contrairement à l'ampli op, il y a un taux de balayage de la litière et presque aucun retard

— M.Ferru

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Pour ce type d'amplification de tension, vous utiliseriez généralement ... un MOSFET.

Commutation simple sur un canal N, côté bas avec une résistance allant à la tension d'alimentation positive:

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

La valeur de R1 dépend de ce dont vous avez besoin pour allumer l'extérieur.

Il s'agit en fait d'un circuit inverseur, mais cela n'a pas vraiment d'importance - la plupart des microcontrôleurs peuvent simplement définir la polarité du PWM, ou vous pouvez simplement inverser logiquement le rapport cyclique.

Ce qui soulève vraiment la question de savoir pourquoi vous pensez que vous devriez augmenter la tension de grille du MOSFET que vous essayez de piloter!

— Marcus Müller
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Il y a plusieurs choses fausses ou confuses ici:

24 V est très élevé pour une porte MOSFET. Ceux-ci sont généralement spécifiés pour commuter complètement avec 10 ou 12 V. 24 V peut être le maximum absolu, pas celui auquel il est destiné.
Un TL071 est totalement inapproprié ici. Ceux-ci ont besoin de plusieurs volts d'espace libre des deux alimentations à la fois à l'entrée et à la sortie.
Les spécifications typiques n'ont aucun sens.
Utilisez un pilote FET. Conduire une porte FET à partir d'un signal numérique est exactement ce à quoi ils servent.
Selon la tension d'alimentation du moteur et le courant du moteur, vous pourriez être en mesure d'utiliser un FET qui commute bien avec seulement 5 V sur la grille. Si le moteur est alimenté à partir de 30 V ou moins, alors quelque chose comme le IRLML0030 fonctionnerait. Vous venez de connecter sa porte directement à la sortie numérique.
500 Hz est probablement assez rapide pour que le moteur filtre mécaniquement les impulsions. Cependant, il y aura probablement un gémissement audible, et le courant changera probablement de manière significative pendant le temps de marche et d'arrêt de chaque impulsion.

Même si vous ne vous souciez pas du gémissement, avoir un courant constant est important. Pensez au courant traversant le moteur divisé en ses composants DC et AC. Seul le composant CC déplace le moteur. Le composant AC ne fait rien d'utile, mais provoque toujours un échauffement dû au composant résistif des bobines du moteur. En bref, moins il y a de composant AC, plus l'entraînement moteur est efficace.

— Olin Lathrop
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L'OP n'a pas indiqué quel est son circuit MOSFET, alors comment pouvez-vous dire que 24V est élevé? Vous présumez qu'il a une source mise à la terre au lieu de demander à OP.

— TonyM

@Tony: Vrai, mais aucune justification n'a été donnée pour un interrupteur côté haut. Si c'est ce que pense l'OP, envisager un interrupteur côté bas est un autre problème. Je vois que nous avons tous les deux eu des votes négatifs, donc apparemment nous n'avons pas dit au PO ce qu'il voulait entendre, LOL.

— Olin Lathrop du

@Olin Lathrop On 1) J'ai pensé à utiliser, bien sûr, un mosfet qui prend en charge 24V sur la porte. Désolé, je n'ai pas dit cela dans la question. 2) Pourriez-vous nous en dire un peu plus sur le problème de la marge? 3) Ouais, ok, mais je devrais commencer quelque part non? Au moins, l'ordre de grandeur semble un début raisonnable. 6) C'est pourquoi j'ai pensé à augmenter la fréquence et j'étais un peu inquiet du taux de balayage.

— mickkk

@Olin Lathrop Je n'ai voté contre personne, je prends toutes les réponses, bonnes ou mauvaises. Je suis ici pour apprendre, les retours négatifs et positifs sont tous deux les bienvenus (sans jeu de mots)

— mickkk

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Cela a maintenant reçu deux downvotes distincts. Qui que vous soyez, il serait utile d'expliquer ce que vous pensez être mal, mal écrit ou trompeur. Compte tenu des informations rares fournies par le PO, toutes ces informations semblent toujours valables.

— Olin Lathrop

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Ce que vous avez analysé et conclu semble bien, bon travail.

Vous devez mettre une résistance entre la sortie de l'ampli op et votre porte FET. Sans lui, l'ampli op a la capacité de la porte FET sur sa sortie qui peut le faire osciller. Je ne peux pas dire la valeur de la résistance sans connaître la capacité de grille du FET. Cependant, vous trouvez généralement des valeurs autour de 470 R ou 1 K généralement utilisées, donc j'imagine

— TonyM
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Je n'ai pas pensé à la résistance entre l'ampli op et la porte. Noté Merci.

— mickkk

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Y a-t-il une autre considération que je devrais faire?

Les pilotes de gate sont généralement fonction des commutateurs que vous avez l'intention de piloter. Les facteurs les plus importants sont les capacités actuelles, les limites de fréquence et la topologie du lecteur.

Très rarement, vous voyez un amplificateur linéaire utilisé ici. Le pilote Google Gate peut vous aider à obtenir plus d'informations.

— dannyf
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