Estoy trabajando en un proyecto que involucra la conducción de LED a una frecuencia PWM de 20 kHz con una resolución de 1024 bits. Calculé que el tiempo de pulso mínimo, (1/frecuencia)/resolución, daría como resultado un tiempo de pulso mínimo de ~50 ns, lo que significa que necesito tiempos de subida y bajada de <25 ns de todos los componentes que estoy usando para encender y apagar los LED. Si bien hay componentes que cumplen con esta especificación, es bastante exigente y me gustaría usar algunos circuitos integrados más económicos y más ampliamente disponibles.
Mi opinión es que si bien la resolución de 1024 es útil para ajustar la salida de los LED en incrementos finos en mi caso de uso, en realidad no necesito un brillo mínimo de 1/1024, pero probablemente podría salirme con la mía con un mínimo de 1% de el brillo total, o 1024 x 0,01, que es aproximadamente 10 veces el ancho de pulso mínimo o alrededor de 500 ns. Esto da como resultado tiempos de subida y bajada de 250 ns, lo que aumenta más el número de componentes disponibles.
¿Mi comprensión de la frecuencia PWM, la resolución y la relación del ciclo de trabajo es correcta aquí?
Tus cálculos me parecen correctos.
Sin embargo, ¿realmente le importa que el tiempo de subida sea > 25 ns?
Si dice que no necesita el rango por debajo del 1% de brillo, simplemente puede usar solo valores en el rango de 10 a 1023 de 1023 y, por lo tanto, obtiene un tiempo de aumento de al menos 10 * 50 ns = 500 ns.
Si por error (o para simplificar el código/diseño) aún usa el rango de 0 a 9 de 1023, simplemente se encontrará en una de las siguientes situaciones:
Cuál de los anteriores ocurrirá depende de los componentes exactos que utilice para controlar el LED (supongo que 1 o 2 son los más probables).
Entre 0 y 9, es posible que no obtenga un brillo proporcional a PWM, pero debería obtener:
Si no le importa qué sucede exactamente por debajo del 1% de brillo, no use valores del 1 al 9, o simplemente acepte el hecho de que no obtendrá una linealidad perfecta para ellos.
Si su controlador es más lento que 25 ns (y espero que lo sea o es probable que esté interfiriendo RF en millas a la redonda a menos que los duendes estén muy contenidos) obtendrá una compensación cero y tal vez algo de sensibilidad a la temperatura / voltaje de suministro .
20kHz es una frecuencia PWM muy alta para un LED visible. ¿Por qué no 2kHz?
El PWM de alta frecuencia es necesario si no desea parpadeo.
Sin embargo, la conmutación rápida no solo es innecesaria, sino que empeora las cosas al generar más EMI. Lo bueno es que, si usa el cambio lento, obtendrá una función adicional: una atenuación más profunda en el extremo inferior.
Dado que los LED de iluminación tienen una capacitancia bastante grande, habrá un pico de corriente de encendido, lo que aumenta la EMI cuanto más rápido cambie el FET. Y debido a la capacitancia, se apagarán lentamente de todos modos, sin importar qué tan rápido se apague el FET.
Si hace que su MOSFET cambie lentamente, digamos alrededor de 5-10 tics de PWM para encenderse por completo, entonces los ciclos de trabajo de PWM muy bajos entre 1 y 10 se vuelven mucho más útiles, porque ya no producen luz proporcional al ciclo de trabajo. Esto amplía enormemente su rango dinámico. Con un FET de conmutación rápida, un ciclo de trabajo PWM de 1/1024 producirá un poco más de luz que 1/1024 en relación con el encendido total. Digo un poco más, porque debido a la capacitancia, el LED permanecerá encendido un poco más; también será más frío y más eficiente.
Pero con un FET de conmutación lenta, si usa un ciclo de trabajo bajo, no tendrá tiempo suficiente para encenderse por completo antes de apagarse, por lo que obtendrá mucha menos luz.
Tuve problemas porque la configuración más baja en mi PWM todavía era demasiado brillante y no quería disminuir la frecuencia para evitar el parpadeo. Así que disminuí la velocidad de la conmutación FET aumentando la resistencia de la puerta. Luego, los primeros valores de PWM estaban completamente apagados, pero los siguientes 5 a 10 valores proporcionaron una gradación muy agradable a partir de "apenas visible".
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