Gibt es eine Möglichkeit zu bestimmen, auf welcher Frequenz eine PWM benötigt wird?

Ich habe einen 12-V-Gleichstrommotor, der sich mit 60 U / min oder 1 Hz dreht. Benötige ich eine PWM, die der Frequenz entspricht, damit sie funktioniert? Die meisten von denen, die ich gesehen habe, sind ungefähr 25 kHz für einen 12V 20A Motor.

Nein. Sie passen die Umdrehungen pro Sekunde nicht an die PWM-Frequenz an. Es muss viel höher sein. Sie möchten, dass es hoch genug ist, damit der Motor reibungslos läuft (die Trägheit des Motors glättet die Bewegung und die Motorinduktivität hilft, den Strom auszugleichen), aber nicht so hoch sind die Schaltverluste in Ihrer Elektronik zu hoch. Oft mindestens 8-10 kHz, aber Sie möchten möglicherweise> 20 kHz, wenn hörbares Rauschen ein Problem darstellt. Sie haben einiges an Spielraum, bevor die Frequenz "falsch" wird.

Sie möchten, dass die Motorinduktivität während des PWM-Zyklus zu einer relativ geringen Stromwelligkeit führt. Hier ist die Faustregel eines Laufwerksherstellers :

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

Diese Formel führt zu einer gewissen Welligkeit, einer Spitze von etwa 40% an der Grenze und D = 50%. Daher kann eine etwas höhere Frequenz wünschenswert sein, insbesondere wenn der Motor mit einem niedrigen Arbeitszyklus betrieben wird.

In jedem Fall kann die optimale PWM-Frequenz daher vom Motordesign abhängen (für Schalteffizienz und niedrige Kosten möchten Sie nicht, dass die PWM-Frequenz höher als erforderlich ist. Eine unnötig hohe PWM-Frequenz kann zu übermäßigen Verlusten im Motor führen Auf der anderen Seite, wenn die Frequenz zu niedrig ist, sind der Effektivwert des Treiber- und Motorstroms zu hoch und führen zu vielen Treiberverlusten (und Kupferverlusten im Motor und in der Verkabelung) akustische Effekte wie ein störendes Winseln sein, wenn die Frequenz hörbar ist oder wenn sie hörbare Schwingungsmoden anregt, und bei sehr niedrigen Frequenzen kann die Drehmomentwelligkeit sogar unangenehm sein.

Beispielsweise können Pfannkuchenmotoren mit sehr niedriger Induktivität einen externen Serieninduktor erfordern, um eine vernünftige PWM-Frequenz verwenden zu können.

Trotz Faustregeln usw. müssen Sie wahrscheinlich Motor und Fahrer testen, um eine gute Schätzung der Effizienz zu erhalten. 20 kHz-25 kHz sind wahrscheinlich ein vernünftiger Ausgangspunkt für einen herkömmlichen bürstenbehafteten Gleichstrommotor mit Getriebekopf, wie Sie wahrscheinlich beschreiben.

Die zu wählende Frequenz hängt vom verwendeten Filter ab (z. B. wie bei einem RC-Filter). Ihr Gleichstrommotor benötigt wahrscheinlich keine Filter, da seine Trägheit diesem Zweck dient, solange die PWM-Frequenz hoch genug ist (einige kHz sollten ausreichen). Der Motor erzeugt möglicherweise unerwünschte Geräusche. In diesem Fall möchten Sie möglicherweise einen Kondensator zum Glätten hinzufügen.

Die von Ihnen erwähnten 25 kHz basieren wahrscheinlich auf dem Intel-Standard für PC-Fans. Aber beachten Sie: Die 25 kHz sind in keiner Weise proportional zur Drehzahl. Beim Dimmen mit PWM bestimmt das Tastverhältnis den Stromverbrauch des Motors . Wenn Sie die tatsächliche Drehzahl steuern möchten, müssen Sie einen Regelkreis implementieren. Wenn Sie keinen der genannten 4-poligen PC-Lüfter verwenden, ist es nicht möglich, die Drehzahl nur mit PWM einzustellen.

$f_{PWM}$

Als Faustregel möchten Sie, dass Ihre PWM-Periode etwa 50-mal länger als die Totzeit ist, sodass die Totzeit, die während eines PWM-Zyklus zweimal auftritt, nur 4% der Zeit in Anspruch nimmt. Dann müssen Sie die Totzeitkompensation nur dann programmieren, wenn Sie eine gute Präzision benötigen, und sehr einfache Kompensationsmethoden (wie das Hinzufügen eines konstanten Versatzes zum Arbeitszyklus) sind ausreichend.

$f_{PWM}$