Pull-down possible avec condo ?

[tonynyny]

Bonjour la communauté.

Je cherche à faire disparaitre le bruit strident qu'on peut entendre quand on pilote un ventilateur avec une faible tension via le signal pwm.

Dans mes recherches, j'ai vu que l'on pouvait attenuer ce bruit en rajoutant un filtre RC sur le gate du MOSFET.

Mon circuit actuel est celui-ci

Ma question est donc, puis-je simplement remplacer ma resistance R19 par un condo de 1uF (comme préconisé sur le net) ?

Ou suis-je obligé de mettre le condo en parallèle pour garder l'effet pull-down de la résistance ?
Est-ce qu'un condensateur peut jouer le même rôle de pull down qu'une résistance ?

Merci

[jef59]

Bonjour,

@tonynyny

on pouvait attenuer ce bruit en rajoutant un filtre RC sur le gate du MOSFET.

Je ne comprend pas quel est le but rechercher dans l'idée de filtrer à travers un RC un signal PWM?

D'autant plus que ce RC va rallonger le temps de montée du signal PWM, donc risquer de rendre le transistor MOS insensible aux rapports cyclique faibles.
(En dessous d'une certaine valeur du rapport cyclique, le MOS Serrat toujours "OFF").

Quelle est la fréquence de votre PWM?

A mon avis vous ne risquez rien à faire le test avec R19 présente et "voir" l'effet sur le bruit.

[fdufnews]

@tonynyny

Ou suis-je obligé de mettre le condo en parallèle pour garder l'effet pull-down de la résistance ?

Il faut garder la résistance.
Attention en filtrant, le transistor ne va plus fonctionner en régime saturé/bloqué et va fonctionner une partie du temps en linéaire et il va donc se mettre à chauffer.
On peut aussi augmenter la fréquence du PWM.

[tonynyny]

@jef59 , merci pour la réponse.

@jef59

Je ne comprend pas quel est le but rechercher dans l'idée de filtrer à travers un RC un signal PWM?

Ma source est sérieuse, cela vient de Microchip suppressing acoustic noise

@jef59

Quelle est la fréquence de votre PWM?

J'utilise la sortie D6 d'un atmega328pb, donc je suppose avec un prescaler à 64, donc autour de 976Hz (je suppose, je ne l'ai pas mesuré)
C'est pourtant un bruit aigüe, stridant que l'on entend avec un pwm set autour de 50/255, peut être une harmonique supérieure...

@fdufnews , merci pour la réponse.

@fdufnews

Il faut garder la résistance.

Le condo ne peut pas donc pas faire le même job que la résistance ? Même avec une valeur de l'ordre de 0.4uF ?

Je vais donc faire des essais en mettant le prescaler à 1 pour avoir du 62,5kHz et voir ce que cela donne.

Si pas de bon resultats j'essaierai de mettre le condo (comme préco par microchip) en parallèle de la resistance.

[fdufnews]

@tonynyny

Le condo ne peut pas donc pas faire le même job que la résistance ?

Si les condensateurs faisaient la même chose que les résistances, il n'y aurait pas de condensateurs ou pas de résistances.

[tonynyny]

Je me doute, par même job, je voulais dire, pourquoi ne peut-on pas faire du pull-down avec un condo sur le gate d'un mosfet ? Ma question initiale.

J'ai bien compris que cela pouvait perturber le fonctionnement du mosfet, mais par curiosité, si l'on omet cela, est-ce qu'un condo peut tirer à la masse le gate d'un mosfet ?

[jef59]

@tonynyny

Ma source est sérieuse, cela vient de Microchip suppressing acoustic noise

Je ne doute pas du sérieux de votre source.

Elle confirme d'ailleurs mes intuitions sur le temps de montée (et descente) rallongés par le RC.
Et explique trés bien le but recherché avec le RC (casser les fronts en rallongant les temps de montée et descente).

Mais le montage préconisé est un RC sur la base d'un transistor NPN et non d'un transistor MOS.

Les domaines de l'électronique sont vaste, et par mes connaissances perso, je ne suis pas certain qu'un MOS réagisse efficacement (comme un NPN) dans ce genre de montage.

Toujours est-il que microchip utilise un NPN et non un MOS, et conseille plutôt de réduire la fréquence du PWM pour réduire les bruits induits par le PWM.

Et comme l'écrit @fdufnews
Le transistor

@fdufnews

va fonctionner une partie du temps en linéaire et il va donc se mettre à chauffer.

[vileroi]

Il faut bien comprendre effectivement qu'il peut y avoir deux modes de fonctionnement, le tout ou rien que l'on utilise avec le mosfet et le linéaire. En mode tout ou rien on peut entendre le bruit du PWM. Si on et en linéaire en mettant le condensateur, on va envoyer une tension pseudo continue et il n'y a plus de commutations, donc plus de bruit.

Mais le moteur du ventilateur comporte souvent de l'électronique et rien ne dit ce qui se passe si on y met du PWM. C'est peut être la source du bruit à 50%. Si le moteur était un vrai moteur CC, le bruit serait à 976 Hz.

Avec le transistor bipolaire, la commande est en tension du côté du micro, mais du fait de la résistance de base, le transistor est commandé en courant. C'est assez linéaire. Avec le mosfet, c'est un peu plus compliqué si on veut être en mode linéaire.

@tonynyny

J'ai bien compris que cela pouvait perturber le fonctionnement du mosfet, mais par curiosité, si l'on omet cela, est-ce qu'un condo peut tirer à la masse le gate d'un mosfet ?

La résistance de 1MΩ ne sert qu'à la mise sous tension, avant que la broche ne soit mise en OUTPUT. Quand la broche est en OUPUT, elle est soit à 5V, soit à 0V et la résistance de 1MΩ étant très grande devant l'autre elle n'a pas vraiment d'effet.

Au démarrage le condensateur va avoir le même effet. Il va imposer le 0V pendant l'initialisation. Mais il va forcer le montage en linéaire pendant les commutations. En définitive, cela fonctionne pareil au démarrage, mais le fonctionnement après n'est plus bon.

[jef59]

@vileroi

en mettant le condensateur, on va envoyer une tension pseudo continue et il n'y a plus de commutations, donc plus de bruit.

Bonsoir,

Je n'ai pas tout à fait compris comme cela.

Tout d'abord, je crois que l'idée est de piloter un ventilateur en PWM, comme un simple moteur CC (sans électronique dans le ventilateur).

Un PWM c'est
1 front montant
TOUT pendant un certain temps t1
1 front descendant
RIEN pendant T (période) - t1
En boucle.

Et pour éviter le bruit dù aux fronts de montée et descente du PWM, Microchip propose de rendre plus doux les fronts en allongeant leyrs temps de montée et de descente.

Avec un circuit RC, le temps de montée est dépandant du produit RxC (en secondes).

Le signal, au lieu de monter brusquement à "TOUT", ça monter progressivement en fonction de RC.

Et le transistor NPN va progressivement se saturer et progressivement laisser passer tout le courant dans le moteur du ventilateur, il y aura moins d'accoups donc de vibrations dues au PWM.

Mais, selon moi (je ne maîtrise pas parfaitement les MOS):
1/Si vous utilisez un transistor MOS qui se pilote en tension et non en courant, dés que la tension aux bornes du condensateur dépassera le seuil VGSth le transistor MOS passera brusquement de bloqué à passant et vous n'aurez pas l'effet temps de montée progressif recherché.

2/ Le filtre RC a aussi un effet particulier sur le PWM,
-La fréquence, donc la période T du PWM est fixe.
-Le rapport cyclique qui définit la largeur t1 d'impulsion du PWM est variable de 0 à 100% de T
-Le temps de montée du RC (pour simplifier) est de 3.RC.

Donc si vous réglez votre PWM à des largeur t1 d'impulsion < 3.RC, le condensateur n'a pas le temps de se charger avant de devoir se décharger, et le transistor restera bloqué pour les valeurs ou la largeur d'impulsion du PWM est < à 3.RC.

Résultat sur ventilateur, il serra incapable de réagir à des commandes de basses vitesses, il va rester à l'arrêt.

[fdufnews]

@jef59

dés que la tension aux bornes du condensateur dépassera le seuil VGSth le transistor MOS passera brusquement de bloqué à passant

Un MOSFET comme un transistor bipolaire ne passe pas brusquement de bloqué à passant.
Il a une fonction de transfert Id = f(V_GS) continue.

[tonynyny]

@vileroi merci pour ces explications !
Le ventilateur que j'utilise possède en effet un petit circuit elec que l'on aperçoit sous le stator (ventilateur de tour de PC)

@vileroi

Au démarrage le condensateur va avoir le même effet. Il va imposer le 0V pendant l'initialisation. Mais il va forcer le montage en linéaire pendant les commutations. En définitive, cela fonctionne pareil au démarrage, mais le fonctionnement après n'est plus bon.

Cela veut dire donc dire, que remplacer la resistance par le condo, aura donc le même effet que mettre un condo en parallèle de la résistance. Resistance inutile donc si j'obtiens le resultat voulu (malgré une certaine linéarisation) avec un condo.

@jef59 et @fdufnews , merci pour vos réponses également.

Peut être que je ne reussirai pas à cause de la carte propre au ventil, peut etre que ca marchera avec du pwm à 64.5kHz, peut être qu'avec n'importe quelle valeur de condo je n'arriverait plus à ralentir le ventil... pas mal de test à faire en fin de compte !

Reste plus qu'à tester tout ça de mon côté et je ferai un retour ici pour savoir ce qu'il en est.

[ChPr]

Si vous pensez que le bruit est lié aux temps de commutation du MOS, il faut augmenter ces temps. Pour ce faire, la manière la plus efficace est de placer un condensateur entre la "gate" et le "drain" du MOS (contre réaction).

Dans votre cas, pour obtenir des temps de commutation d'une dizaine de µS, il faut une capacité de l’ordre de 4.7 nF (application de la formule C.dV = I.dt).

Si vous restez aux alentours d'un fréquence de commutation de l'ordre du kHz, vous pouvez monter jusqu'à une centaine de µS pour les temps de commutation (C = 47 nF) sans augmenter drastiquement la puissance perdue dans le MOS.

Cordialement.

Pierre.

[jef59]

Si on est scrupuleux, et que l'on essaye d'appliquer avec sérieux ces sérieuses notes d'applications, il faut aller dans le même sens que ce que propose Microchip.

Microchip parle de PWM de basse fréquence, et dans ses note (AN770), montre des relevés où la période du PWM est proche de 17ms, soit au alentour de 60Hz, et non de 60kHz.

Ensuite, ils disent
The value of the capacitor must be determined
experimentally, since it is a function of the fan mounting, supply
voltage, operating current, and torque characteristics. In general,
the RC product of the base drive resistor and capacitor should be
4.7μF to 47.0μF for a base resistor in the range of 1kΩ to 10kΩ

Si je prend le plus petit rapport RC proposé je trouve:
4,7ms

Ça donne une idée de la période supossée du PWM.
60Hz, soit une période de 17ms en PWM, c'est cohérent avec les valeurs RC proposées.

Autre constat, on lit sur des sites d'info des infos du genre vitesse max de ventilateurs (quand en plein jeux, la température s'affole) = 4000RPM (tours/mn) soit 4000/60 = 66Hz

Bref, si vous voulez être cohérent, faite ce que propose la note, et faites des essais en mesurant à l'oscilloscope les résultats obtenus.

[fdufnews]

Il faudrait surtout avoir la datasheet du ventilateur car tous les ventilateurs n'acceptent pas n'importe quoi comme signal. Typiquement une grande majorité utilise des moteurs brushless et n'accepte pas du PWM sur les broches d'alimentation. Et si le ventilateur en question possède une entrée PWM pour contrôler sa vitesse on ne peut pas non plus entrer n'importe quelle fréquence de PWM.

[tonynyny]

Bonjour, merci pour toutes vos réponses
Merci à @jef59 pour la belle analyse de la datasheet.

J'ai donc pu effectuer mes essais aujourd'hui:

• frequence PWM modifié à 62.5Khz et quasiment aucun bruit avec un PWM à 30/255 ! C'est le jour et la nuit.

Je vais donc en rester là et je retiens l'option B (ajout d'un condo) en cas de besoin un jour.

Pour infos @fdufnews , voici à quoi ressemble l'electronique du ventilateur de tour de PC que j'ai utilisé.

Merci à tous.

[jef59]

Bonsoir,

@tonynyny

Merci à @jef59 pour la belle analyse de la datasheet.

Je ne mérite pas le "J'aime" que vous m'avez attribué donc je vous le resititue.

Car finalement mon analyse ne venait que d'une source sérieuse

@tonynyny

Ma source est sérieuse, cela vient de Microchip suppressing acoustic noise

Mais vous avez résolut votre probléme autrement, et c'est trés bien aussi