Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltungsentwurf TTL/PWM Signal und größere Lasten


von Torben (Gast)


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Hallo Leute,
Ich stehe vor folgender Anforderung und komme bei der 
Schaltungsentwicklung nicht so rechjt weiter, da mir einfach bei der 
schier riesigen Auswahl von transistoren, Mosfets, Gate Treibern u.s.w. 
das Wissen fehlt.

Anforderung:
Bei einem 4-poligen Lüfter soll die PWM Leitung aufgetrennt werden um 
den Lüfter in der Drehzahl zu manipulieren. Eine Regeldung mittels Poti 
oder ähnlichen ist schlecht möglich aufgrund des TTL PWM Signals. Dieses 
beträgt zwischen 0,8V und 5V bzw. 3,3V. Der Lüfter zieht einen maximalen 
Strom von 3,3A.

Ich habe also ein TTL Signal eines Frequenzgenerators von +5VDC bei 
25KHz und <30mA. Dieses PWM Signal wird so verändert, dass resultierend 
daraus sich auch die Spannung im Bereich von 0,8V und 5V ändert. Ich 
suche also eine Schaltung mit der ich 0,8V-5V und max. 3,5A 
potentialfrei Schalten kann. Also ähnlich wie ein P-Kanal Mosfet an 
dessen Drain ich eine Widerstand gegen Ground ziehe, um davor dann 
dieses +5VDC Signal schaltend abzugreifen. Kann hier jemand mit einer 
kurzen Zeichnung und seiner Expertise unterstützen.

Vielen Dank

von Teo D. (teoderix)


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Sorry, zu viel Kauderwelsch.

Gib mal nen Link zu den Lüfter Specs!

von Gerald M. (gerald_m17)


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Bei 4poligen Lüftern ist das PWM Signal ein rein digitales Signal, 
welches hochohmig an den Lüfter geht. Den Strom zieht der Lüfter aus der 
Betriebsspannung.
Hier kann man quasi mit jedem PWM "Manipulator" direkt auf den PWM 
Eingang, solange Frequenz (25kHz, variiert leicht je nach Lüfter) und 
Spannung passen. Strom fließt quasi keiner.

von Gerd E. (robberknight)


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Gerald hat Recht.

Die 3,5 A stelle ich daher ganz klar in Frage.

Schau Dir vor allem die Spezifikation der 4-poligen PWM-Lüfter von Intel 
an:
https://www.glkinst.com/cables/cable_pics/4_Wire_PWM_Spec.pdf

Da ist genau erklärt wie die Ansteuerung funktioniert.

Wenn Du also die Drehzahl manipulieren willst, nimmst Du am einfachsten 
einen Mikrocontroller mit Input Capture um das bisherige PWM-Signal 
einzulesen und einem PWM-Output um Dein verändertes Signal auszugeben.

Diese Anforderungen erfüllen sehr sehr viele Mikrocontroller, vom Atmega 
über STM32 bis zu RP2040. Nimm was Dir zusagt und verfügbar ist.

von Torben (Gast)


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Hallo,
Hier trifft nur leider die Intel FAN Spezifikation nicht zu. Es handelt 
sich um Lüfter (proprietär) die beispielsweise in Server Systemen 
verbaut werden. In meinem Fall drehen diese mit einer RPM von fast 
20.000 und lutschen bis zu 3,3A. Ja mir ist durchaus klar, dass ich hier 
jedes PWM Signal einspeisen kann. Es geht mir halt um die Ausgangsseite, 
also das Schalten eines TTL Leistungs-Mosfets. Dieser soll einfach 
ordentlich in die Sättigung kommen und parasitäre Kapazitäten eleminiert 
werden. Ich möchte sauberes square Signal haben. Ideal wäre die 
Empfehlung eines Mosfet Gate Treibers (IC´s). Und hier hatte ich auf die 
Expertise gehofft. Sowohl Gate Treiber als auch der Leistungs-Mosfet 
sollten am Gate mit einer TTL Spannung (Threshold) von 800mV arbeiten 
und bis zu ca. 7A auf der DS-Strecke schalten können. Es gibt so massig 
Lösungen mit Bootstrapping u.s.w das eine Empfehlung einfach die 
Suchezeit minimieren würde. Vielleicht kann mir noch jemand ein 
Schalt-Example geben wie ich mit einem N-Kanal Mosfet einen P-Kanal 
Mosfet schalten kann. Oder lässt sich das auch mit beispielsweise einem 
normalen bipolaren Transistor z.bsp. BC547 oder 2Nxxx realisieren. Ich 
habe von Transsistoren nicht allzu viel Ahnung und mir stellt sich die 
Frage wie diese bei so hohen PWM Signalen arbeiten. Schaffen diese die 
sehr kurzen Schaltpulse oder sollte ich doch besser ein IRLxxx 
verwenden???

Danke

von Teo D. (teoderix)


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Teo D. schrieb:
> Sorry, zu viel Kauderwelsch.
>
> Gib mal nen Link zu den Lüfter Specs!

von Torben (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Gerald hat Recht.
>
> Die 3,5 A stelle ich daher ganz klar in Frage.
>
> Schau Dir vor allem die Spezifikation der 4-poligen PWM-Lüfter von Intel
> an:
> https://www.glkinst.com/cables/cable_pics/4_Wire_PWM_Spec.pdf
>
> Da ist genau erklärt wie die Ansteuerung funktioniert.
>
> Wenn Du also die Drehzahl manipulieren willst, nimmst Du am einfachsten
> einen Mikrocontroller mit Input Capture um das bisherige PWM-Signal
> einzulesen und einem PWM-Output um Dein verändertes Signal auszugeben.
>
> Diese Anforderungen erfüllen sehr sehr viele Mikrocontroller, vom Atmega
> über STM32 bis zu RP2040. Nimm was Dir zusagt und verfügbar ist.

Gerd E. schrieb:
> Wenn Du also die Drehzahl manipulieren willst, nimmst Du am einfachsten
> einen Mikrocontroller mit Input Capture um das bisherige PWM-Signal
> einzulesen und einem PWM-Output um Dein verändertes Signal auszugeben.

Hallo,
Ich finde das mit ATMEGA´s einfach zu fummelig. Um auf eine sinnvolle 
PWM Frequenz zu kommen müssen die entsprechenden Register geändert 
werden. Aber auch das kann man im Datenblatt erruieren. Hier ist einfach 
das Problem, dass mir entweder zu wenig analoge PMW Eingänge zur 
Verfügungs stehen oder ich dann wieder zu wenig UART Schnittstellen habe 
oder ich wieder bei Modellen lande die nur eine I/O Spannung von 3.3V 
haben. Irgendetwas fehlt mir dann immer bein den Arduino´s. Ändert man 
die Timer Register muss du delay oder millis bedenken u.s.w.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Torben schrieb:
> Um auf eine sinnvolle
> PWM Frequenz zu kommen müssen die entsprechenden Register geändert
> werden.

Ach du Kagge. Register aendern in einem µController!!??!. Nee, wenns 
schon soweit ist, dann kannste das echt sofort komplett alles vergessen!

scnr,
WK

von Gerald M. (gerald_m17)


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Torben schrieb:
> Hallo,
> Hier trifft nur leider die Intel FAN Spezifikation nicht zu. Es handelt
> sich um Lüfter (proprietär) die beispielsweise in Server Systemen
> verbaut werden.

Dann, wie mehrfach geschrieben, zeig uns bitte die Spezifikationen des 
Lüfters.

Warum vier Pins, wenn die Leistung über den PWM-Eingang gezogen wird? Da 
wären dann drei Pins logischer.

Torben schrieb:
> Hallo,
> Ich finde das mit ATMEGA´s einfach zu fummelig. Um auf eine sinnvolle
> PWM Frequenz zu kommen müssen die entsprechenden Register geändert
> werden. Aber auch das kann man im Datenblatt erruieren. Hier ist einfach
> das Problem, dass mir entweder zu wenig analoge PMW Eingänge zur
> Verfügungs stehen oder ich dann wieder zu wenig UART Schnittstellen habe
> oder ich wieder bei Modellen lande die nur eine I/O Spannung von 3.3V
> haben.

Das hier lässt mich allerdings aufhorchen. Man sucht sich keinen 
Mikrocontroller danach aus, ob er 5V Pegel ausgeben kann.
3.3V sind mittlerweile Standard.
Register musst du bei jedem Mikrocontroller setzen, ich würde dir 
allerdings stm32 empfehlen, da kannst du alles grafisch mit CubeMX 
einstellen. Da musst du dich nur rein um deine Anwendung kümmern, die 
Initialisierung der Hardware wird durch CubeMX erledigt.

: Bearbeitet durch User
von Torben (Gast)


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Gerald M. schrieb:
> Dann, wie mehrfach geschrieben, zeig uns bitte die Spezifikationen des
> Lüfters.

Hier die Specs zum Lüfter (PFR0612XHE-F00) 
http://www.delta-fan.com/Download/Spec/PFR0612XHE-F00.pdf

von Torben (Gast)


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Gerald M. schrieb:
> Das hier lässt mich allerdings aufhorchen. Man sucht sich keinen
> Mikrocontroller danach aus, ob er 5V Pegel ausgeben kann.
> 3.3V sind mittlerweile Standard.

OK wenn nicht so wie dann einen Lüfter mit 5V auf einem GPIO I/O mit 
3.3V das PWM Signal auswerten?
Wie soll ich denn mit einem STM32 ein Lüfter PWM auslesen.

von Gerald M. (gerald_m17)


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Der Lüfter ist End-of-Life und hat außerdem drei Anschlüsse und keine 
vier.

Das Tacho Signal ist Open Collector, das bedeutet du hängst den Pullup 
einfach an 3.3V und du hast dein Signal mit 3.3V.
Ansonsten wären die meisten Pins auch 5V tolerant und im größten Notfall 
kann man Pegel auch sehr einfach wandeln.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Also irgendwie bin ich arg verwirrt. Datenblatt und die verschiedenen 
Posts passen fuer mich ueberhaupt nicht zusammen.

Du hast da also irgendeinen alten Luefter. Der selbst nix hat zum 
Drehzahl aendern, ausser dass er mit variabler Spannung 7..13.2V DC 
betrieben werden kann - richtig?
Ist der bei dir schon irgendwo eingebaut, wo er schon mit variabler 
Spannung betrieben wird und du willst da irgendwas aendern?

Oder willst du den ausschliesslich selber in der Drehzahl steuern? Wenn 
ja, was willst du als Steuersignal - z.b. PWM signal, was dir von 
irgendwoher vorliegt, oder du willst ein Poti anschliessen, oder NTC, 
oder ganz was anderes?

Gruss
WK

von Gerd E. (robberknight)


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Der im Datenblatt verlinkte Lüfter will DC, kein PWM. Ein klassicher 
"3-Pin"-Lüfter.

Einige Lüfter die lt. Datenblatt DC wollen, vertragen auch manche 
PWM-Signale. Das ist aber meist nichts was in den Datenblättern 
spezifiziert und garantiert ist. Wenn man das wirklich möchte muss man 
da vorher einiges ausprobieren. Und dann natürlich auch so Sonderfälle 
wie Anlaufen, blockierter Lüfter etc. mit testen. Der Aufwand lohnt sich 
meist nicht.

Der einfachste, und auch sicherste Weg, dürfte sein einen fertigen 
Schaltregler zu nehmen und den Lüfter an dessen Ausgang zu hängen. Die 
Spannung die der Schaltregler ausgibt dann mit einem DAC steuern um die 
Drehzahl zu variieren.

: Bearbeitet durch User
von Torben (Gast)


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Das ist kein alter Lüfter und es passt auch alles zusammen. Ich bin wohl 
hier einfach im falschen Forum. Schade im Internet kann man wohl echt 
nicht mehr auf konstruktive Kommunikation hoffen.

bis hierher vielen Dank

von Teo D. (teoderix)


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Torben schrieb:
> Das ist kein alter Lüfter und es passt auch alles zusammen. Ich bin wohl
> hier einfach im falschen Forum. Schade im Internet kann man wohl echt
> nicht mehr auf konstruktive Kommunikation hoffen.

Jetzt, wo alle nötigen Infos. vorhanden sind, dein Kauderwelsch zu 
entdrösen ist und es Sinn macht hier wirklich Zeit zu investieren. 
Kommst du mit solchen Sprüchen vorbei?!
Das du keine Ahnung hast, hast du ja schon mehrfach bewiesen.
Aber einen kleinen Tipp, möchte ich dir dennoch geben.
Da drin steckt Electronic, inkl. einem Elko an der Versorgung. Überlege 
dir einmal, ob das wirklich eine gute Idee ist, das mit PWM zu bespaßen!


BB und viel Glück noch.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Torben schrieb:
> und es passt auch alles zusammen.

Mag schon sein, dass ich nicht die hellste Kerze auf der Torte bin. Aber 
wenn mir einer was von
Torben schrieb:
> einem 4-poligen Lüfter

erzaehlt, dann sich aber muehevoll ein Datenblatt mit einem 3 poligen 
Anschluss aus der Nase ziehen laesst, dann finde ich das ueberhaupt 
nicht "passend".

Und wenn ich dann noch zwischen den Zeilen den Eindruck gewinne, dass da 
so einiges wahrscheinlich nicht nur mir unklar ist, dann frag' ich halt 
mal...

Aber: Du hast Recht, gibt sicher Foren im www mit schlaueren Leuten. 
Wennste welche findest, sag mal Bescheid, dass ich auch noch was lernen 
kann.

Gruss
WK

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