Filter für H-Brücke

[David S. (david_sch)]

Hallo!

Ich habe folgendes Problem:
Ich will eine Spule mit sinusförmigem Wechselstrom ansteuern. Dazu 
benutze ich eine aus FET's bestehende H-Brücke. Angesteuert wird diese 
H-Brücke mit einem Arduino (und natürlich den dafür erforderlichen 
Treibern).

Soweit so gut. Diese H-Brücke habe ich bereits aufgebaut, das 
funktioniert ohne Probleme.

Nun möchste ich ein PWM-Signal erzeugen, welches dann in der Brücke 
geglättet wird, damit ein Sinus herauskommt. Dazu verwende ich einen 
LC-Tiefpass.

Nun habe ich aber leider ein Problem mit der Dimensionierung dieses 
Tiefpasses.

Anbei die Schaltung (ich habe die FET's jetzt einfach durch Schalter 
ersetzt, da hier nicht das Problem liegt).

RM und LM sind die Daten der Spule, zu dimensionieren sind die beiden L1 
und C1. PWM-Frequenz ist 30kHz, das Sinussignal soll dann in etwa 100Hz 
haben.

Wie muss ich dieses Filter dimensionieren? Ist es überhaupt möglich, das 
Filter bei einer so einen großen induktiven Last zu dimensionieren? Muss 
ich eine andere Schaltungsanordnung verwenden?

Ich habe bereits im Forum gestöbert, habe aber leider nicht die Lösung 
meines Problemes gefunden.

Vielen Dank für eure Hilfe!

LG

[Thomas E. (picalic)]

David S. schrieb:
> Nun möchste ich ein PWM-Signal erzeugen, welches dann in der Brücke
> geglättet wird, damit ein Sinus herauskommt. Dazu verwende ich einen
> LC-Tiefpass.

Wozu? Deine 40mH Induktivität glättet den Strom doch schon auf <20mA 
Ripple bei 48V/30kHz. Mit zusätzlichen Filtern gibt es nur zusätzliche 
Probleme (Schwingungen etc.).

[THOR (Gast)]

Du willst einen Butterworth Filter für einen Class D Amp:

http://www.tij.co.jp/jp/lit/an/slyt198/slyt198.pdf

[THOR (Gast)]

Halt, falscher Link:

www.ti.com/lit/an/sloa119b/sloa119b.pdf

[David S. (david_sch)]

Vielen Dank für die schnelle Antwort!

Das habe ich mir auch schon gedacht. Aber wie hat dann das PWM-Signal 
auszusehen?
Muss ich die induktive Last beachten oder ist das PWM-Signal gleich wie 
bei einer rein ohmschen Last mit Filter? Einen Versuch mit rein ohmscher 
Last und Filter habe ich bereits gemacht, das funktioniert einwandfrei. 
Kann ich dieses PWM-Signal für die induktive Last ohne Filter verwenden?

[THOR (Gast)]

Wie jeder LC Filter ist auch dieser ein Serienschwingkreis. Du musst 
darauf achten, dass es keine Frequenzanteile in der Nähe der 
Resonanzfrequenz gibt.

Sonst: Ja, normale PWM wie an ohmscher Last.

Das Paper sagt noch, dass man das Modulationsschema ändern kann, um 
Filterkomponenten einzusparen. Hab ich mal kurz ausprobiert aber dann 
aus unbekannten Gründen wieder verworfen.

[Thomas E. (picalic)]

David S. schrieb:
> Aber wie hat dann das PWM-Signal
> auszusehen?

Rechteckig, mit sinusförmig moduliertem Impuls-Pausenverhältnis.

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Je mehr man ueber die Ein- und Ausgangsimpedanzen weiss, desto besser 
kann man dann das Filter dimensionieren. Bei der Lastspule hab' ich aber 
noch Bedenken. Die hat nur einen Serien-R - wie kams zu dem? Ist das nur 
der Kupferwiderstand der Wicklung? Ich nehm' mal an, dass das 
Magnetfeld, dass die Spule erzeugt, fuer irgendwas gut sein wird, d.h. 
sehr wahrscheinlich wird da ja Energie entzogen. Sind diese 
Energieverluste schon irgendwie in den Serien R miteinberechnet, oder 
kommt da noch ein R parallel zur Spule (also nur im Ersatzschaltbild, um 
die Verluste zu modellieren)?

Wenn das alles einigermassen klar ist, kann man noch gucken, dass man 
ueber die Filter eine schmalbandige Impedanzanpassung hinkriegt, d.h. 
mehr Bumms durch die Spule...
Nachdem die Spulenimpedanz bei 100Hz auch schon in der Groessenordnung 
des Serien R ist, wuerd' ich nicht davon ausgehen, dass ein Filter "von 
der Stange" fuer reine ohmsche Last hier das Mittel der Wahl ist.

Gruss
WK

[David S. (david_sch)]

Vielen Dank für die vielen Antworten!

Richtig, der Serien-R ist nur der Kupferwiderstand der Spule. Die Spule 
dient als Motorwicklung, es wird also Energie entzogen. Ich bin mir 
allerdings nicht sicher, ob ein sehr kompliziertes Filter sinnvoll ist, 
da der erzeugte Sinus eigentlich keine besonders schöne Form haben muss.

Ich werde das Ganze mal ohne Filter versuchen (also rein die 
Induktivität der Spule mit dessen Kupferwiderstand). Sollten dabei 
Probleme auftreten, melde ich mich nochmals.

LG

[Falk B. (falk)]

Beitrag "H-Bridge 50Hz Sinus - LC Filter dimensionieren"