Citazione:
Originalmente inviato da CantZ506  Vediamo se riesco a 'visualizzare' questo fenomeno; Max, che mi sembra molto "_ferra"to  in materia, confermerà o mi boccerà clamorosamente! 
Nel disegno, le prime due forme d'onda rappresentano un segnale PWM ideale,
[...] |
Più o meno, direi che come approssimazione è accettabile :-)
Questo è uno degli aspetti, e riguarda quasi esclusivamente il rendimento del regolatore: tempi di commutazione maggiori comportano perdite maggiori.
Citazione:
[...]
In questa situazione, è evidente che quando il segnale PWM è al minimo o parzializzato, la percentuale di tempo necessario alla commutazione è molto alto rispetto al tempo totale in cui il segnale è ON; quindi, la potenza persa in calore è maggiore di quella con il segnale al massimo.
|
Non è esatto: la potenza persa dipende sia dal tempo di commutazione che dalla tensione e corrente nel mosfet, pertanto ai bassi regimi con corrente bassa la potenza da dissipare sarà comunque contenuta. Ovviamente a bassi regimi è contenuta anche la potenza in uscita al regolatore, quindi l'efficienza (del regolatore) si mantiene inferiore.
Citazione:
Quello che non riesco a spiegarmi è l'influenza della frequenza su rendimento.
Forse non è tanto legata alla temporizzazione, ma alla risposta dei circuiti magnetici del motore? |
Anche.
Le perdite per commutazione sono il prodotto della frequenza di commutazione per l'energia perduta durante ogni commutazione (= integrale nel tempo della potenza istantanea dissipata nel mosfet, durante la commutazione). Quindi una elevata frequenza di commutazione PEGGIORA le sole perdite per commutazione.
Ma la frequenza di commutazione ha il suo maggiore impatto proprio sul motore ed anche verso la batteria.
Il pilotaggio a commutazione, durante la parzializzazione, consiste in questa sorta di "attacca" e "stacca" dell'alimentazione alla fase del motore, il quale grazie al suo comportamento induttivo si comporta come "filtro" per la corrente: un po' come un volano, che mantiene la sua rotazione sia che lo si faccia ruotare spingendolo dolcemente, sia che lo si spinga con delle "sberle" ripetute.
- Quando il relativo mosfet rimane acceso, la corrente fluisce dalla batteria verso la fase.
- Quando quel mosfet si spegne, la corrente ricircola tra il motore ed il regolatore (qui ci sarebbe da approfondire, ma non è importante per il ragionamento).
Ora, se la frequenza di commutazione è elevata la corrente che circola nella fase del motore rimane praticamente costante, vicina al valore medio (da cui deriva la coppia del motore). Se la frequenza è bassa, invece, a parità di corrente media (e per semplificare di coppia generata) si ha una corrente reale che aumenta e diminuisce molto durante il periodo di PWM, tipo dente di sega: una corrente del genere comporta delle perdite maggiori per effetto joule (riscaldamento degli avvolgimenti data la loro resistenza interna), comporta perdite maggiori nel pacco lamellare e pure delle altre perdite diciamo minori.
Dal lato batteria, per quanto detto sopra, l'assorbimento durante la parzializzazione dovrebbe essere impulsivo; in realtà il condensatore dietro al regolatore si occupa di filtrare la corrente impulsiva e renderla il più possibile costante, ma di nuovo se il condensatore è piccolo (e nei regolatori in genere è
molto piccolo) o se la frequenza di commutazione è bassa, l'opera di filtraggio è insufficiente: di nuovo si hanno in tal caso maggiori perdite nel sistema dovute ad una corrente reale poco regolare.
La tecnica della commutazione è usatissima negli alimentatori. In essi, negli ultimi anni, si è cercato di aumentare le frequenze di commutazione (specie in quelli più piccoli) per incrementare l'efficienza complessiva ed utilizzare componenti (induttori e condensatori di filtraggio) via via più piccoli. Gli alimentatori switching dei nostri PC superano il centinaio di kilohertz di frequenza di commutazione, mentre alcuni piccoli alimentatori integrati ad esempio nei telefonini superano allegramente Megahertz!