Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Filter dimensionieren


von Samuel C. (dragonsam)


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Hallo Community
Ich habe hier eine LED-Effektbeleuchtung. Die PWM läuft derzeitig mit 
200Hz und 16 Bit Auflösung. Versorgt wird das Ganze von einem 
24V-Einbau-SNT. Unter Volllast ziehen die LEDs etwa 2A. Das führt bei 
vielen DCs verständlicherweise zu einem hässlichen Summen/Brummen im 
Netzteil.

Deshalb würde ich das Netzteil gerne durch einen Filter von der ganzen 
Schaltung trennen. Dazu habe ich ein paar Fragen:

- Lieber LC- oder RC-Filter (oder kombiniert)?
- Einstufig oder mehrere Filter hintereinander?
- Wie sollte ich die Komponenten des Filter dimensionieren (L, C, R)?

Vielen Dank an alle helfenden :)

Sam

von K. D. (deka)


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Samuel C. schrieb:
> Deshalb würde ich das Netzteil gerne durch einen Filter von der ganzen
> Schaltung trennen.

Und wie kommst du auf die Idee dass das was bringen soll? Denk doch mal 
nach was du mit einem Filter überhaupts machst. Was genau willst du 
machen? Das hörbare Brummen aus der Gleichspannung rausfiltern? haha

Nein im Ernst, am Brummen ist das minder gebaute Netzteil Schuld. Meist 
sind es Spulen, Drosseln, etc auf deren Kern sich die Wicklungen durch 
das sich immer wieder auf- und abbauende Magnetfeld hin und her bewegen 
und damit den hörbaren Ton erzeugen. Mit deiner PWM-Belastung hat das 
nix zu tun. Das Netzteil fiepst ja auch wenn du ohne PWM dran gehst mit 
hoher Last.

von mhh (Gast)


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Wann brummt es?

( ) keine Last

( ) Teillast

( ) Volllast

Bei 3 mal (X) nützt der Filter z.B. nichts.

von Samuel C. (dragonsam)


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Es brummt/surrt ausschließlich bei Teillast durch die PWM. Deshalb gehe 
ich davon aus, dass das Brummen durch einen Filter der die durch die PWM 
verursachten 'Stromstöße' vom Netzteil fernhält auf ein Minimum 
reduziert werden könnte.

Sind die LEDs ganz aus oder ganz an ist von dem Netzteil so gut wie 
nichts zu hören.

von Stöstellle (Gast)


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Was das SNT brummen läßt, ist wohl der Lastwechsel im 200Hz-Rhytmus der 
PWM.

Das deutet auf einen billigen "Switcher" nach dem Design eines 
unbedarften Entwicklers, "zusammengekloppt" aus schwingfähigen 
Einzelteilen. Unvergossenen Induktivitäten als ein Beispiel...

"Wegzufiltern" ist das bei 24V/2A/200Hz im günstigsten Fall mit mit 
einem dickeren Elko. Hausnummer: 4,7-20mF.

Eine Drossel zwischen SNT und diesem Zusatzelko direkt über der 
LED-Versorgung könnte evt. noch den steilen Stromanstieg aus der Sicht 
des SNT weiter abflachen. Dazu ist aber möglicherweise eine schon leicht 
unhandlich große Induktivität erforderlich. Versuchen könnte man es mit 
einigen mH - aber bitte darauf achten, daß diese Induktivität auch bei 
2A Last noch existiert (Stichwort: "Sättigung").

Falls mehrere getrennte PWMs zur Verfügung stehen, wäre es auch 
nützlich, deren Pause- und Puls-Positionen so zu verschieben, daß sich 
die "kontinuierlichste" Last-Verteilung ergibt.

von Samuel C. (dragonsam)


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> Was das SNT brummen läßt, ist wohl der Lastwechsel im 200Hz-Rhytmus der
> PWM.

Aus diesem Grund frage ich ja nach einem geeigneten Filter ;)


> Das deutet auf einen billigen "Switcher" nach dem Design eines
> unbedarften Entwicklers, "zusammengekloppt" aus schwingfähigen
> Einzelteilen. Unvergossenen Induktivitäten als ein Beispiel...

Das Netzteil ist von Mean Well, keine Ahnung wie's da mit der Qualität 
aussieht.


> "Wegzufiltern" ist das bei 24V/2A/200Hz im günstigsten Fall mit mit
> einem dickeren Elko. Hausnummer: 4,7-20mF.

Auch wenn's nur 'ne Hausnummer ist, wie kommst du auf 4,7-20mF? :)


> Eine Drossel zwischen SNT und diesem Zusatzelko direkt über der
> LED-Versorgung könnte evt. noch den steilen Stromanstieg aus der Sicht
> des SNT weiter abflachen. Dazu ist aber möglicherweise eine schon leicht
> unhandlich große Induktivität erforderlich. Versuchen könnte man es mit
> einigen mH - aber bitte darauf achten, daß diese Induktivität auch bei
> 2A Last noch existiert (Stichwort: "Sättigung").

Dann wäre es ja ein LC-Filter, so wie ich das auch geplant habe, oder?
Unhandlichkeit ist erstmal kein Problem, Platz ist genug da. Wie sieht 
es da mit dem Wert aus?


> Falls mehrere getrennte PWMs zur Verfügung stehen, wäre es auch
> nützlich, deren Pause- und Puls-Positionen so zu verschieben, daß sich
> die "kontinuierlichste" Last-Verteilung ergibt.

Danke für den Vorschlag, da bin ich bisher leider nicht drauf gekommen^^ 
Die 4 PWMs laufen auf zwei Timern, die könnte ich um 180° verschieben, 
das dürfte schonmal helfen.

von Stöstellle (Gast)


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Samuel C. schrieb:
> Auch wenn's nur 'ne Hausnummer ist, wie kommst du auf 4,7-20mF? :)

Uraltes "Gesetzeswesen", Physik, Sekundarstufe anno '70: C=Q/U  ;-)

und mit 2A und (bei 50% duty cycle) 0,005s "über'm Bruchstrich", und 
angenommenem Rest-ripple zwiscchen 10% und 2% der 24V "unter'm 
Bruchstrich" bleibt das im Kopfrechenbereich...

...zur Induktivität führen ähnliche Überlegungen (nur reziprok) - und 
berücksichtigend, daß deren Aufgabe weniger die Beruhing der gesamten 5 
ms Periode ist, sondern mehr ein Abflachen des Stromanstieges.

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