Existe-t-il un moyen de savoir à quelle fréquence j'ai besoin d'un PWM?

J'ai un moteur 12V DC qui tourne à 60 tr / min ou 1 Hz. Ai-je besoin d'un PWM qui correspond à la fréquence pour que cela fonctionne? La plupart de ceux que j'ai vus sont autour de 25 kHz pour un moteur 12V 20A.

Non. Vous ne faites pas correspondre les rotations par seconde à la fréquence PWM. Elle doit être beaucoup plus élevée. Vous voulez qu'il soit suffisamment élevé pour que le moteur fonctionne correctement (l'inertie du moteur lisse le mouvement et l'inductance du moteur aide à lisser le courant), mais pas si élevé que les pertes de commutation dans votre électronique soient excessives. Souvent au moins 8-10 kHz, mais vous voudrez peut-être> 20 kHz si le bruit audible est un problème. Vous avez un peu de marge de manœuvre avant qu'elle ne devienne carrément "la mauvaise" fréquence.

Vous voulez que l'inductance du moteur entraîne une ondulation raisonnablement faible du courant pendant le cycle PWM. Voici la règle de base d' un fabricant de disques :

$f_{PWM} \ge \frac {0.6V_{SUPPLY} }{L_{MOTOR}\cdot I_{NOMINAL}}$

Cette formule produit un peu d'ondulation, environ 40% de crête à la limite et D = 50%, donc une fréquence un peu plus élevée peut être souhaitable, surtout si le moteur fonctionne avec un faible rapport cyclique.

Dans tous les cas, la fréquence PWM optimale peut donc dépendre de la conception du moteur (pour une efficacité de commutation et un faible coût, vous ne voulez pas que la fréquence PWM soit plus élevée que nécessaire. Une fréquence PWM inutilement élevée peut entraîner des pertes excessives dans le moteur car En revanche, si la fréquence est trop basse, le courant RMS du conducteur et du moteur sera excessif et entraînera de nombreuses pertes du conducteur (et des pertes de cuivre dans le moteur et le câblage). être des effets acoustiques comme un gémissement gênant si la fréquence est audible ou si elle excite des modes vibratoires qui sont audibles, et à des fréquences très basses, l'ondulation de couple pourrait même être répréhensible.

Par exemple, les moteurs à crêpes à très faible inductance peuvent nécessiter une inductance série externe afin de pouvoir utiliser une fréquence PWM raisonnable.

Malgré les règles de base et ainsi de suite, vous devrez probablement tester le moteur et le pilote pour obtenir une bonne estimation de l'efficacité. 20KHz-25kHz est probablement un point de départ raisonnable pour un moteur à courant continu brossé conventionnel avec une tête d'engrenage comme je pense que vous décrivez.

La fréquence à choisir dépend du filtre appliqué (par exemple, comme un filtre RC). Votre moteur à courant continu n'aura probablement pas besoin de filtres car son inertie servira à cet effet tant que la fréquence pwm est suffisamment élevée (certains kHz devraient être suffisants). Le moteur finira par produire un bruit indésirable, dans ce cas, vous voudrez peut-être ajouter un condensateur pour le lissage.

Les 25 kHz que vous avez mentionnés s'appuient probablement sur la norme Intel pour les fans de PC. Mais notez: les 25 kHz ne sont en aucun cas proportionnels aux tr / min. Lors de la variation avec PWM, c'est le rapport cyclique qui détermine la consommation d'énergie des moteurs . Si vous souhaitez contrôler le régime réel, vous devez implémenter une boucle de contrôle. Sauf si vous n'utilisez pas l'un de ces ventilateurs PC à 4 broches mentionnés, le réglage du régime uniquement avec PWM n'est pas possible.

La réponse de Shepro montre un moyen d'estimer la limite inférieure pour $f_{PWM}$. Je voudrais ajouter que la limite supérieure dépend généralement de votre temps mort, ce qui introduit la distorsion du temps mort (DTD). Il y a plusieurs aspects qui entrent en jeu, y compris l'erreur de régulation (qui est généralement compensée), les harmoniques (qui doivent parfois être filtrés) et l'augmentation de la dissipation de puissance du MOSFET (pendant le temps mort, le courant du moteur circule à travers les diodes du corps MOSFET qui ont une chute de tension beaucoup plus élevée qu'un MOSFET complètement ouvert).

En règle générale, vous voulez que votre période PWM soit environ 50 fois plus longue que le temps mort, de sorte que le temps mort qui se produit deux fois pendant un cycle PWM ne prend que 4% du temps. Ensuite, vous devrez programmer la compensation du temps mort uniquement si vous avez besoin d'une bonne précision, et des méthodes de compensation très simples (comme l'ajout d'un décalage constant au rapport cyclique) seront suffisantes.

La portée audible a déjà été mentionnée. Habituellement, vous voulez$f_{PWM}$être plus élevé que les fréquences audibles, pour éviter le bruit. En règle générale, le bruit au-dessus de 16 kHz est considéré comme suffisamment faible pour que la plupart des gens ne le distinguent pas, en particulier derrière un bruit mécanique normal d'un moteur en marche.