Ruido audible con MOSFET-N y carga resistiva a baja frecuencia.

[manwenwe]

Buenas!,

tengo un problemilla con un MOSFET-N de potencia que conmuta una carga resistiva (un "hotend" de una impresora 3D) que me genera ruido audible . El caso es que la frecuencia máxima de conmutación del firmware de control es bastante bajita, 100hz, con lo que supongo parece que se me generan armónicos justo en la frecuencia audible cuando se aplica PWM/PID al transistor (en conducción continua no tengo problemas):

 

La carga con la que estoy probando es de 24V@1.5A pero podría llegar a necesitar una de 24V@8A. A la entrada de 24V tengo un filtro EMI que quité por si acaso pero el ruido fué a peor. También probé a poner un condensador de cargar "grande" (470uF) cerquita de la resistencia pero no mejoró nada.

¿Alguna sugerencia de mejora?
Gracias y saludos!

[Robert76]

Hola, más allá de que la carga sea resistiva. Seguramente dicha resistencia tiene forma de resorte? Siendo así hay una inductancia parásita en el sistema.
Hay amortiguadores que se colocan en transistores en conmutación cuándo trabajan con cargas inductivas. Busca en la red, hay varias alternativas.

[Picuino]

Lo único que se me ocurre es que vayas a frecuencias altas de conmutación y añadas un filtro LC. Pero lo veo muy complicado.

[manwenwe]

Gracias por las respuestas!

El caso es que ya tengo un filtro a la entrada, atenúa un poco el ruido pero no demasiado (BNX022-01L) ya que el filtro está pensado para frecuencias altas:

https://www.mouser.es/datasheet/2/281/ENFH0008-1140788.pdf

Al final sí que pude subir la frecuencia.., la subí a 1Khz y baja un poco el ruido y se hace más agudo pero no acaba de desaparecer. Pero tampoco quiero subirla demasiado porque si no se me calentarán los mosfets y va a ser peor la solución que el problema...

El PID está por ajustar ya que veo en el osciloscopio que el duty cambia demasiado rápido: la esperanza que me queda es que cuando se ajuste el ruido disminuya un poco más...

Saludos!

[Picuino]

También puedes bajar la frecuencia a unos 20Hz que tampoco es audible y es suficiente para un calentador.
Si haces la conmutación lenta, el transistor se calentará un poco más pero puede que baje el ruido.

[Eduardo2]

Con la inercia térmica de un calentador puede ser de 0.5Hz que va a funcionar igual.

[Robert76]

Pero no tiene nada que ver la fcia. de trabajo con la temperatura.
Si dices que trabajas con PWM, supongamos al %50, le da igual que trabaje a 100Hz o 10000Hz.

[manwenwe]

Gracias por las respuestas!. Pues no se si estoy equivocado pero pensaba que en conmutación los MOSFET se calientan más...¿?. Probaré también a bajar la frecuencia por debajo de 20hz.

Saludos!

[KILLERJC]

Gracias por las respuestas!. Pues no se si estoy equivocado pero pensaba que en conmutación los MOSFET se calientan más...¿?. Probaré también a bajar la frecuencia por debajo de 20hz.

Saludos!

La potencia disipada aumenta mientras mas lenta es la conmutacion (me refiero el tiempo de pasarlo a saturado), Si estas teniendo problemas de ringing entonces si, podrias bajar un poco la velocidad aumentandole un poco la resitencia de compuerta. Sino dejalo como esta.

Y como te dijeron generalmente la temperatura tienen una inercia bastante grande... Si no te acordas de ese rele de estado solido que usaste que activaba algunos de los 10 ciclos de los 50Hz para regular la temperatura. Imaginate que active 1 o 2 ciclos nomas de los 10 y funcionaba, es mucho mejor tu PWM a 20Hz ya que es mas "constante".

[manwenwe]

Gracias por las respuestas!. Pues no se si estoy equivocado pero pensaba que en conmutación los MOSFET se calientan más...¿?. Probaré también a bajar la frecuencia por debajo de 20hz.

Saludos!

La potencia disipada aumenta mientras mas lenta es la conmutacion (me refiero el tiempo de pasarlo a saturado), Si estas teniendo problemas de ringing entonces si, podrias bajar un poco la velocidad aumentandole un poco la resitencia de compuerta. Sino dejalo como esta.

Y como te dijeron generalmente la temperatura tienen una inercia bastante grande... Si no te acordas de ese rele de estado solido que usaste que activaba algunos de los 10 ciclos de los 50Hz para regular la temperatura. Imaginate que active 1 o 2 ciclos nomas de los 10 y funcionaba, es mucho mejor tu PWM a 20Hz ya que es mas "constante".

Gracias!. Arreglado: si estáis todos de acuerdo simplemente bajaremos la frecuencia...

Saludos!