L / R determina la frecuencia PWM mínima . Para evitar una pérdida de potencia excesiva, la constante de tiempo L / R debe ser mucho más larga que el período PWM, de modo que la mayor parte del voltaje se descargue a través de la inductancia en lugar de la resistencia. También suaviza el flujo de corriente, lo que reduce la corriente pico y reduce las pérdidas en otras partes del circuito.
Tomando su motor como ejemplo, el circuito equivalente se ve así: -
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Al 50% de PWM, el motor recibe un voltaje promedio de 24V. A medida que gira, genera un voltaje que es ligeramente inferior a 24 V debido a la caída de voltaje en su resistencia interna. Cuando SW2 se enciende, la corriente se acumula en la inductancia, y cuando se apaga, la corriente decae a medida que el campo magnético se colapsa. La constante de tiempo L / R es 81.1uH / 0.0686 & ohm; = 1.18ms. A 40 KHz, el período de PWM es 25us, mucho más pequeño que la constante de tiempo L / R.
La forma de onda de la corriente del motor resultante tiene este aspecto: -
Lacorrientepromediodelmotores3.33A,mientrasquelacorrientermsesunpocomásaltaen3.5A.Estocausaaproximadamenteun10%másdepérdidaenlaresistenciadeldevanadoqueunacorrientecontinuasuave,loqueprobablementeseaaceptable.
Sinembargo,silafrecuenciadePWMseredujeraa1KHz,lacorrienteaumentaríaa120Aduranteeltiempode"encendido" de PWM y se reduciría a cero durante el tiempo de "apagado". Para volver a bajar la corriente promedio a 3,33 A, tendría que reducir la relación PWM a ~ 11%, y luego la corriente rms sería de 8,4 A y la forma de onda sería una serie de picos que alcanzan un máximo de 32 A. Esto reduciría en gran medida la eficiencia y haría que el control de velocidad fuera muy no lineal.
La frecuencia máxima de PWM está generalmente limitada por las pérdidas de conmutación MOSFET. Mientras se cambian, los FET tienen voltaje y corriente a través de ellos, por lo que disipan alta potencia. Estos picos solo se producen durante un corto tiempo, pero a una frecuencia de conmutación más alta, hay más de ellos, por lo que aumenta la disipación de potencia promedio. El límite de disipación generalmente se alcanza mucho antes de que el tiempo de conmutación invade el período PWM.
El tiempo muerto es más acerca de desactivar desactivar el tiempo que activar el tiempo. Si un FET no se ha desactivado para cuando el otro se enciende, la corriente "disparará" a ambos FET, lo que causará una disipación muy alta. El FET generalmente comenzará a encenderse mucho antes de que el voltaje de la puerta alcance el máximo, y no se apagará completamente hasta que esté por debajo del umbral de voltaje. Por lo tanto, suele tardar más tiempo en apagarse que en activarse, que es lo opuesto a lo que usted desea. La cantidad de tiempo muerto requerido depende de la rapidez con la que el conductor puede hacer la transición del voltaje de la puerta (que depende de la potencia del controlador, la capacitancia de la puerta, el voltaje del umbral de la puerta y el voltaje de la fuente de alimentación), así como los tiempos de encendido y apagado intrínsecos del FET.
Sin embargo, el tiempo muerto en realidad solo se requiere para la "marcha libre activa" cuando los FET superiores e inferiores se encienden alternativamente. Si el PWM solo se aplica al FET inferior (o superior), entonces usted tiene efectivamente el 100% de tiempo muerto. Durante el tiempo de apagado, el diodo del cuerpo del FET superior asume el trabajo de recircular la corriente a través del motor. Esto es un poco menos eficiente porque el diodo cae ~ 0.7V mientras que un FET encendido cae 0.1V o menos. En un sistema de alto voltaje, esta ligera pérdida de voltaje no es significativa, pero sí hace que los FET superiores se calienten un poco más.