Variable Spannung mit PWM und Tiefpassfilter

Ich versuche, eine konstante DC-Ausgangsspannung mit einem Mikrocontroller mit einem PWM-Tastverhältnis zu steuern. Mit dem aktuellen Schema Voutpulsiert die eingeschaltete Spannung zusammen mit dem Mosfet bei dem jeweiligen Arbeitszyklus. Ich weiß, dass dies das Ergebnis der LoadErdung ist, nur wenn Mosfet "ein" ist, kann aber nicht herausfinden, wie ich dies umgehen kann. Ich möchte einen glatten, kontrollierbaren, Voutder das gleiche nutzt groundwie der Fet. Ich weiß, dass dies eine Noob-Frage ist, aber jede Hilfe wird geschätzt. Ich möchte auch nicht wählerisch sein, aber für mich sprechen Bilder wirklich mehr als tausend Worte.

Aktueller Schaltplan Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Simulation Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

BEARBEITEN

Was ich wirklich suche, ist eine Möglichkeit, einen Tiefpassfilter zu verwenden, um eine PWM-Spannung zu glätten. Diese geglättete Spannung wird dann verwendet, um eine 1-Ohm-Last zu versorgen. Ich weiß, wie man eine PWM-Spannung und einen Tiefpassfilter erzeugt, aber nicht, wie man beide implementiert, um etwas mit Strom zu versorgen. Da ich neu in Schaltungen bin, wird eine einfache schematische Zeichnung sehr hilfreich sein.

Sie messen die Spannung bei Vout und nicht über der Last.
Die einzige Möglichkeit, die Simulation zum Laufen zu bringen, bestand darin, die Last dorthin zu legen. Ich möchte nur einen glatten Vout, der die Last antreibt.
Ich möchte in der Lage sein, die Last auf dem Gerät zu ändern, das ich entwerfe. 1 Ohm muss es sein. Ich brauche nur eine Möglichkeit, es zu erden, damit es Puls will.
Ich schätze die Hilfe, aber es fällt mir schwer zu erklären, was ich will. Ihre Lösungen sind notiert, aber nicht das, wonach ich suche. Ich brauche ein anderes Design, keine Werteänderung.
Müssen Sie wirklich ein 1OHHM laden? bei 2Vrms sind das 4 Watt
Ich brauche wirklich eine 1-Ohm-Last bei 6 Volt. Das Gerät ist darauf ausgelegt, viel Wärme zu erzeugen.
Ja, es wird Wärme als Dissipation an den Filterwiderständen erzeugen, Kondensatoren, die den gewünschten hohen Effektivstrom unterstützen sollten. Für diese Anwendung verwenden Sie LC-Filter (Induktor/Kondensator) und nicht RC (Widerstand/Kondensator). Wenn die gewünschte Ausgangsspannung niedriger als die Eingangsspannung ist, empfehle ich Ihnen, sich über Abwärtswandler zu informieren .
Wenn die Last nur eine 1-Ohm-Heizung ist, brauchen Sie meiner Meinung nach keinen Tiefpassfilter. Die Heizzeitkonstante ist länger als Ihre ~20-US-Periode. (Die Heizung führt die Mittelung durch.) Also schlagen Sie einfach mit dem FET darauf. Ist es in Ordnung, wenn die Last schwimmt?

Antworten (3)

Sie müssen die Theorie der DC / DC-Wandler (Abwärts- oder Aufwärtswandler) lesen. http://www.learnabout-electronics.org/PSU/psu31.php

Hier ist ein praktikabler Ansatz. Der Puffer simuliert die Mikroausgabe. Der Ausgang ist in diesem Fall 0-Vdd = 0-5 V und wird gefiltert und gepuffert und um 1,6 verstärkt, um 8 V zu ergeben. Ich habe dafür 1 kHz verwendet, aber Sie können die Widerstands- und Kappenwerte entsprechend anpassen. Aus Gründen der Genauigkeit können Sie einen tatsächlichen Puffer verwenden und ihm eine separate Referenzversorgung geben. Der Operationsverstärkertyp hängt von Ihren Anforderungen ab, wäre aber wahrscheinlich ein Rail-to-Rail-Ein- und -Ausgang, der die gewünschte Ausgangsspannung verarbeiten kann.

Bearbeiten: Wenn Sie tatsächlich eine 1-Ohm-Last wünschen, benötigen Sie auch eine kräftige Leistungsstufe nach dem Operationsverstärker. Dies ist wirklich eine separate Frage. Die PWM liefert Ihnen die analoge Spannung, aber Sie möchten einen wirklich hohen Strom, sodass diese Spannung eine analoge Leistungspufferstufe erfordert.

PS Sie sollten in der Lage sein, die Simulation darauf auszuführen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ja, beachten Sie, dass der Tiefpassfilter ziemlich hochohmige Widerstände verwendet, um die Zeitkonstanten zu erhalten, und der Operationsverstärker ihn nicht lädt. Es gibt andere mögliche Ansätze, wie z. B. einen LC-Filter, der kühler laufen und den Operationsverstärker vermeiden könnte (anstelle dessen wäre ein Halbbrücken-Leistungstreiber), aber dies ist derjenige von mir heute Abend, der Ihrer Frage genauer folgt.
Ich muss die Spannung nicht verstärken, nur variabel einstellen. Das Gerät wird High-Amps mit High-Drain-Batterien sein.
Sie haben eine 8-V-Quelle in Ihrer Simulation. Das ist höher als die PWM-Ausgänge der meisten Mikrocontroller (normalerweise 3,3 oder 5 V).
Ich weiß, dass ich den 5-V-Ausgang des Mikrocontrollers verwende, um ein 8-V-Tastverhältnis zu steuern.
Und damit verstärken, brauchen Sie einen Verstärker.
Und der Ausgang eines Mikrocontrollers kann auf über 30 Watt verstärkt werden, ohne eine externe Stromquelle zu verwenden?
Natürlich nicht..

Das Problem in Ihrem Design ist grundlegend:

  1. Die Reihenfilterwiderstände sind zu groß und sie fügen Ineffizienzen hinzu. Verwenden Sie stattdessen eine Induktivität und filtern Sie daher mit einem LC-Kreis anstelle von RC.
  2. Die Serienfilterkondensatoren müssen auf Masse gehen, nicht auf den Drain des Mosfet.
  3. Sobald die Induktivität hinzugefügt wurde, muss eine Freilaufdiode hinzugefügt werden, um Störschwingungen und große Spannungen zu verhindern, die erzeugt werden, wenn der MOSFET öffnet.

Beispiel eines LC-Filters für ein PWM-Netzteil mit MOSFET-Schalter

Variable Spannung mit PWM und Tiefpassfilter
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