blöde PWM-Störungen.

[Vile (Gast)]

Hallo allerseits,

muss mich mal wieder hier melden da ich ein großes Problem mit einem µC 
in Verbindung mit PWM habe:

Ein Arduino UNO steuert per PWM einen MOSFET.
Dieser wiederrum schaltet/steuert einen LED-Treiber, welcher eine LED 
mit 1A versorgt und selber mit 12V betrieben wird.

Alles funktioniert ganz gut, jedoch messe ich beachtliche 
Wechselspannungsanteile (DMM auf AC gestellt) an der 12V-Quelle 
(Labornetztweil) bzw. an dem LED-Treiber.
Diese Spannungen können (bei 15V) sogar 5V~ erreichen!

Wie bekomme ich das weg?? Habe hier diverse Spulen und Kondensatoren 
rumliegen und auch schon was gerechnet und versucht - jedochj vergebens.

Was für ein Filter kann da helfen?

Da diese Anwendung später mit einem 12V Buck-Konverter laufen soll darf 
der Kondensator nicht mehr als 47µF haben, sonst schaltet der Wandler 
wegen Überlast beim Einschalten ab.

Habe schon den Tipp mit einem PI-Glied bekommen, normale Tiefpässe haben 
es auch nicht getan...


Die PWM-Frequenz liegt bei 500Hz. Also sollten doch 10mH und 47µF eine 
Grenzfrequenz von ca 232Hz ergeben und somit Abhilfe schaffen.
Die gemmessene AC-Spannung wird jedoch nur kaum kleiner.

Das ist ziemlich doof, weil der µC dranhängt und später auch noch 
Audio-Komponenten dazukommen = nervige Störungen.

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen!
Vile

[Stefan F. (sfrings)]

Klingt so, als ob das Netzteil der Last nicht gewachsen ist bzw. die 
Stromschwankungen nicht schnell genug ausregeln kann. Versuche mal ein 
anderes Netzteil.

[Stefan Zimmermann (Gast)]

Ein Multimeter im AC-Bereich zeigt bei schwankenden Spannungen alles 
mögliche an. Sie messen nur bei Sinussignalen mit im richtigen 
Frequenzbereich korrekt.

Das einzige was hier hilft ist ein Oszilloskop. Das Multimeter hilft dir 
in dem Fall nichts.

[Vile (Gast)]

Leider nicht, das gleiche tritt auch bei Akkubetrieb auf (LiPo, also 
sind Stromreserven garantiert). Hat also mit dem Zusammenspiel von 
Treiber und PWM zu tun...

Der Treiber ist leider notwendig, damit die Eingangsspannung variabel 
bleibt und 1A nicht überschritten wird.

Vile

[Sebastian (Gast)]

Dann lies halt nochmal den Beitrag eins darüber. Nicht einfach 
wegignorieren.

[Vile (Gast)]

Tschuldigung, der Post kam während ich grad im Smartphone meine Antwort 
tippte.
Werde morgen mal sehen was das Oszilloskop zeigt. Danke für den Tipp!
Vile

[Jobst M. (jobstens-de)]

Entweder sind Stromreserven vorhanden oder die Spannung bricht zusammen 
- aber nicht beides ...


Gruß

Jobst

[Vile (Gast)]

Eingangsseitig an Buck-Wandler ist der LiPo.
Der Wandler ist für 5A ausgelegt, bei größeren Kapazitäten und somit 
hohen Einschaltströmen macht der dicht.

Werde mal ein Bild vom Oszilloskop hier posten, vielleicht kann jemand 
dann etwas dazu sagen.
Vile

[Vile (Gast)]

So, hier mal zwei Fotos vom Oszilloskop (habe leider kein digitales...):

Gemessen wird hier die Spannung unmittelbar am Eingang des LED-Treibers; 
Eingestellt ist es im ersten Bild auf 2V/div und 0.5ms/div, im zweiten 
auf 0.5V/div und 0.5ms/div.

Sehr gut erkennbar ist die Frequenz von 500Hz, die Zeit in welcher der 
MOSFET durchschaltet (ca. 1,2ms) und die beiden Problembereiche beim 
Ein- und Ausschalten.

Beim Einschalten gibt es scheinbar einen kleinen Spannungseinbruch, beim 
Ausschalten eine Spannungsspitze.

Habe nun versuchsweise 22µF parallel und 40µH sowie eine Diode in Reihe 
geschaltet: Die Störungen werden deutlich kleiner, die über 4V-Peaks 
schrumpfen auf unter 1V.

Das sieht ja schon einmal besser aus, aber gibts eine Möglichkeit die 
Störungen noch weiter zu minimieren?

Ich hoffe ihr könnt mir noch ein paar Tipps geben!

Vile

[Vile (Gast)]

Muss leider doppelposten,...

mir ist gerade aufgefallen dass ich nicht den Eingang des Treibers 
gemessen habe, sondern den Eingang des Filters (beim vielen hin- und 
herstecken gar nicht bemerkt...).
Außerdem liegt die Diode parallel zur Spule.

In diesem Bild sieht man oben den Eingang des Filters, unten den Ausgang 
bzw. Eingang des Treibers.
Beide setehen auf 2V/div.

Vile

[Carsten R. (kaffeetante)]

Hallo Vile,

da die Spannung deiner Stromversorgung während der on- und off-Phasen 
eigentlich recht gut aussehen und sich nur minimal voneinander 
unterscheiden gehe ich davon aus daß die Stromversorgung ausreichend 
ist.


Ich würde mich nun in dieser Situation weniger auf die Last und die 
PWM-Frequenz konzentrieren und mehr den Energiegehalt und die Form der 
Spikes anschauen. Nur für den Fall das ich schiele:

Ich lese da Größenordnungen von ca. 5 Volt und ungefähr 100 
Nanosekunden.

Ich würde sagen die Flanken sind zu steil für einen (trägen) Elko, 
besonders die sehr steil fallende zu Begin. Nimm was flottes Agiles. Da 
wir 1 Ampere Last schalten und ca 100 Nanosekunden Brücken wollen würde 
ich grob mit der Größenordnung 100 nF anfangen.

Ich weiß nicht was Du liegen hast. Man möge mich bitte korrigieren wenn 
ich da falsch liege aber ich denke Du kannst da in diesem Fall sowohl 
Folien- als auch Keramikkondensatoren nehmen. Auch wenn die Wahl nicht 
optimal ist so kann man dann doch so mit dem was da ist abschätzen 
wieviel es bringt. Elko und Tantal sind hier weniger geeignet.

Ich kenne das Layout nicht. Darum sage ich mal: Wenn man Treiber und 
Last als eine Einheit betrachtet, so sollte dieser Abblockkondensator 
möglichst dicht vor diese Einheit in die Versorgung eingebaut werden, 
also auf jeden Fall zwischen Filter und Last und nicht zwischen 
Versorgung und Filter.

Viele Grüße

Carsten

PS: Ich würde mich über neue Oszibilder freuen :)