[Arduino Uno] Mosfest mit PWM ansteuern um Spannung 0-12 V zu regeln

[Faust2011]

Hallo,

ich suche einen Sketch und die Schaltung dazu, um eine Spannung zwischen 0 und 12 Volt Gleichstrom mit dem Arduino zu regeln. Ich könnte das direkt über einen PWM-Ausgang machen, aber ich hätte gerne ein sauberes Gleichspannungssignal.

Meine Idee wäre, einen Mosfest (P-Kanal?) per PWM anzusteuern und hintendran ist nochmals ein Schwingkreis / Transistor angebunden, um eine regelbare und stabile Gleichspannung zu erzeugen. Hat jemand ein gutes Beispiel dafür zur Hand?

Danke

 

[|RaBtEr|]

Naja erst mal ist wichtig, was deine Eingangsspannung ist.
Wenn du 12 Volt hast, kannst du über PWM und einem MOSFET die Spannung regeln.

%50 Duty Cycle würde dann 50% deiner Spannung entsprechen also bei 12 Volt genau 6 Volt.
Das muss man noch nicht einmal regeln. Da langt die "Steuerung"

 

[BlackMark]

Ich könnte das direkt über einen PWM-Ausgang machen

Nein, kannst du nicht. Der PWM Ausgang vom Arduino hat 5V, nicht 12V.

Wenn du 12 Volt hast, kannst du über PWM und einem MOSFET die Spannung regeln.

MOSFETs schalten viel zu schnell, um dadurch eine stabile Spannung zwischen 0-12V zu erhalten, der Ausgang vom MOSFET wäre genauso ein PWM Signal, aber mit 12V statt 5V.

@Faust2011 Du brauchst einen MOSFET (N-Channel) und einen Low-Pass-Filter (RC-Filter) und natürlich Zugang zu 12V. Vorausgesetzt du willst mit der Ausgangsspannung keine Last betreiben, denn sonst brauchst du noch einen OpAmp, der genügend Strom liefern kann.

Gruß
BlackMark

 

[ghecko]

%50 Duty Cycle würde dann 50% deiner Spannung entsprechen also bei 12 Volt genau 6 Volt.
Das muss man noch nicht einmal regeln. Da langt die "Steuerung"

50% Duty Cycle würden 50% der Leistung entsprechen. Wenn der TE eine definierte, lastunabhängige Ausgangsspannung regeln will, wird das ohne Feedback nichts.
Natürlich muss das geregelt werden, es sei denn die Last ist immer dieselbe.

 

[|RaBtEr|]

MOSFETs schalten viel zu schnell, um dadurch eine stabile Spannung zwischen 0-12V zu erhalten, der Ausgang vom MOSFET wäre genauso ein PWM Signal, aber mit 12V statt 5V.

Ja klar. Intergrier dieses Signal über die Zeit und schon hast du 6 Volt. Ein Kondensator glättet dir notfalls auch dein Verlauf. Da TE keine genaueren Angaben gemacht hat, hab ich es erst mal bei der Antwort belassen.

50% Duty Cycle würden 50% der Leistung entsprechen.

Das kann man auch nicht sagen. Ist überhaupt eine Last vorhanden? Wenn ja welche? Induktiv? Kapazitiv? Resistiv? Leistung ist Spannung mal Strom. Hier ist keine genaue Aussage möglich da TE keine Infos gegeben hat.

Wenn der TE eine definierte, lastunabhängige Ausgangsspannung regeln will, wird das ohne Feedback nichts.

ja

 

[Faust2011]

Die 12V Spannung wird über ein externes Netzteil bereitgestellt. Sorry, das hätte ich vielleicht gleich zu Beginn erwähnen sollen. Habt Ihr jetzt konkrete Vorschläge für mich?

 

[BlackMark]

Ein Kondensator glättet dir notfalls auch dein Verlauf

Ja, Low-Pass-Filter, hab ich ja schon gesagt. Der TE hat gesagt er will ein Gleichstrom Signal zwischen 0 und 12V, das geht so wie du gesagt hast einfach nicht, weil der Filter fehlt. Ein Kondensator allein reicht auch nicht, du brauchst einen Widerstand vor dem Kondensator (aka RC-Filter) sonst kommt da kein Signal mit stabiler Spannung raus.

@Faust2011 Willst du mit dem Ausgangssignal eine Last betreiben?

Gruß
BlackMark

 

[Xenons]

Mosfet, LC-filter und feedback durch einen Spannungsteiler (funktioniert für stetige lasten wie PC-lüfter ganz gut), einen LM2596 und feedback loop manipulieren oder etwas mehr zahlen und digital regelbare buck converter nehmen.

mosfet und LC-filter kann man in LT-spice simulieren. Feedback loop manipulationen lassen sich sehr schlecht simulieren.

 

[|RaBtEr|]

Je nach Anforderung hätte ich auch ein Low-Pass-Filter gebaut. Alternativ gibt es auch fertige IC's die einem eine Gleichsspannung erzeugen.
Es kommt halt einfach darauf an, was deine Anforderungen sind und was du mit deiner Spannung vor hast...
Würdest du uns das mitteilen, könnten wir dir auch besser helfen

 

[Faust2011]

@Faust2011 Willst du mit dem Ausgangssignal eine Last betreiben?

Genau, da ist ein externes Netzteil zur Versorgung von ein paar 3-pin Lüftern.

 

[Xenons]

Orientier dich mal hier dran wenn du es selbst bauen willst:

 

[Faust2011]

Was meint Ihr, ist nicht das hier die Lösung für mein Problem? Gleichspannung regeln (0-12V)

 

[BlackMark]

Ich würde das hier vorschlagen:

Edit:
Für Lüfter musst du das PWM Signal nicht glätten, das ist dem Lüfter egal.

Gruß
BlackMark

 

[Xenons]

@Faust2011 Freilaufdiode fehlt wobei Lüfter die eigentlich schon selber haben.
2n2222 ist irgendwo im mA bereich. Schlimmer die Spannungsdifferenz (und damit Leistung) wird im Transistor umgesetzt und somit bist du weit unterhalb der paar hundert mA bei kleinen Ausgangsspannungen. Das Ding kannst du so nicht für 3pin Lüfter verwenden.
@BlackMark GND schalten würde ich erst mal als schlechte Idee bezeichnen da es noch tacho signale gibt die dann nicht mehr funktionieren.

 

[Faust2011]

@Xenons Danke für Deine Rückmeldung. Die beiden Transistoren Q1 und Q2 fand ich auch unpassend für mein Ziel. Zumindest Q2 sollte doch ein MosFET sein, oder? Welche Bauteile würdest Du tauschen in der von mir verlinkten Schaltung (und gegen welche)? Danke.

 

[Xenons]

@Faust2011 Die verlinkte Schaltung ansich ist komplett ungeeignet für den Anwendungszweck.
Im prinzip hast du hier im thread schon beide Möglichkeiten. High und low side switching sowie die Notwendigkeit einer feedback loop.
Soll das ein Einzelstück auf ein breadboard werden oder ein PCB?

Hab dir auch noch mal eine LT-spice simulation angehängt damit du einfach durch probieren kannst. Der obere rechte Teil ist der für dich interesante Teil. Der rest dient nur zur Erzeugung des PWM signals.
Die obere Schaltung die ich gepostet habe entspricht der die ich das letzte mal verwendet habe. Primär günstige Bauteile und welche die woanders noch mal verwendet wurden. Daher macht nicht alles komplett Sinn. z.B. die zwei 100nF caps und SMD macht ohne PCB keinen Spaß. Könnte sein das ich noch alles übrig habe bis auf Spule und diode.
Bei höheren Frequenzen kann der Filter kleiner ausfallen. 50 kHz sollten problemlos auf dem Arduino möglich sein über Timer.

 

[BlackMark]

GND schalten würde ich erst mal als schlechte Idee bezeichnen da es noch tacho signale gibt die dann nicht mehr funktionieren.

Der TE hat nicht den Wunsch geäußert, den Tacho Pin überhaupt zu verwenden. Ich habe nur die einfachste Schaltung gezeichnet, die mir eingefallen ist, die alle vom TE gestellten Anforderungen erfüllt.

Den LC-Filter in deiner Schaltung braucht man für eine Inductive Load, wie es ein Lüfter ist, aber nicht. Der Lüfter selbst verhält sich wie ein Inductor, also reicht ein Capacitor und eine Flyback-Diode.

Gruß
BlackMark