Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DC DC Konverter schwingt auf PWM-Frequenz


von Laurin (wildatheart)


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Hi alle

Für eine Video-Leuchte verwende ich einen Atmega328 zur PWM-Ansteuerung 
eines LED_Panels mit SMD-LEDs und Vorwiderständen für 12V. Die 
PWM-Frequenz habe ich per Timer auf 3.921kHz gesetzt. Als 
Stromversorgung für die Mosfets, angesteuert durch den Atmega328, kommt 
ein DC/DC-Wandler des Typs "UWE-12/10-Q48N-C" (12V, 10A, Switching Freq. 
220kHz) zum Einsatz.

Nun ist es so, dass dieser Wandler im Betrieb pfeift. Bei 100% duty 
cycle ist er stumm. Ich gehe davon aus, dass Induktivitäten und/oder 
Kondensatoren durch die PWM-Frequenz schwingen. Wenn ich runter auf 
490Hz gehe, pfeifft er einfach in einer niedrigeren akkustischen 
Frequenz. Ich denke, dass ich am Wandler selbst nichts tun kann, um das 
Schwingen zu reduzieren (Spule kleben wird wohl nichts bringen)

Hat jemand von euch eine Idee, was ich sonst noch tun könnte? Filter am 
Ausgang des Wandler (z.B. Tantalkondensator am Output? Ich habe bereits 
einen 470uF Elko an Out+ und Out-.

: Bearbeitet durch User
von K. S. (the_yrr)


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Laurin E. schrieb:
> Filter am
> Ausgang des Wandler (z.B. Tantalkondensator am Output? Ich habe bereits
> einen 470uF Elko an Out+ und Out-.

tantal hilft nicht unbedingt weiter, komtm aus ESR und Kapazität an.
einen kleiner Kerko wäre angebracht, so 100nF, für die höheren 
Frequenzen, eventuell auch noch ein 1µF.
wenns immer noch so bleibt eventuell ein LC Filter.

von Laurin (wildatheart)


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Danke für deinen Input K. S.!

Ich poste hier noch das Bild des Scope am Output des Wandlers unter 
Last.

von zuhörer (Gast)


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Laurin E. schrieb:
> Hi alle
>
> Für eine Video-Leuchte verwende ich einen Atmega328 zur PWM-Ansteuerung
> eines LED_Panels

Ist das wirklich Stand der Technik? Ich würde für Video, jenseits 
technischer Doku, keine LEDs verwenden und diese erst recht nicht PWM 
dimmen.

von K. S. (the_yrr)


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zuhörer schrieb:
> Ist das wirklich Stand der Technik? Ich würde für Video, jenseits
> technischer Doku, keine LEDs verwenden und diese erst recht nicht PWM
> dimmen.

wenn es gute LEDs nicht auf Kante betrieben mit guter Farbwidergabe 
sind, geht das bestimmt.

Was für ein Panel ist das denn, bzw. was sind Betriebsspannung und 
Strom?
du könntest auch einen Konstantstromtreiber nehmen, es gibt auch welche 
die einen PWM Eingang haben um zu dimmen durch Verminderung des Stromes 
und nicht durch PWM schalten. ich weiß nur nicht ob sich das zu negativ 
auf die Farbtemperatur auswirkt.

Laurin E. schrieb:
> dass dieser Wandler im Betrieb pfeift.
das deutet eher darauf hin dass sich irgendetwas bewegt, kann der Trafo 
sein, kann ein Kerko sein, muss aber nicht. wenn nur das stört probier 
mal einen anderen Wandler, der wird kaum so schnell von der PWM sterben 
dass sich der Aufwand mit nem LC Filter wirklich lohnt, der überlebt ja 
seine eigene höhere Schaltfrequenz auch.


Laurin E. schrieb:
> Ich denke, dass ich am Wandler selbst nichts tun kann, um das
> Schwingen zu reduzieren (Spule kleben wird wohl nichts bringen)
kann, muss aber nicht. Frage ist wieviele du davon schon hast und im 
Zweifelsfall ersetzen/erweitern musst, du könntest auch mit einem 
Holz/Plastikstäbchen auf einzelne Bauteile tippen und versuchen zu 
hören/fühlen ob der der Ton von diesem kommt. kerkos und Spulen wären 
jetzt die ersten Verdächtigen, Spulen kannst du kleben, Kerkos 
schwieriger.

: Bearbeitet durch User
von Laurin (wildatheart)


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Ja es sind gute LEDs mit einem CRI von 95 bis 97.

Das Panel wird mit 12VDC gespiesen. Bei 100% Duty Cycle saugen die LEDs 
zusammen knapp 10A. Und mit diesem hohen Strom wird auch ein LC Low Pass 
Filter mühsam bzw. verlustreich..

Mir ist schon bewusst, dass die Schwingung im Konverter nicht 
problematisch ist. Das Pfeifen stört einfach bei den Filmaufnahmen. 
Deshalb möcht ich es gerne minimieren. Und Schallisolieren kann ich den 
Konverter aus Temperaturgründen nicht ausreichend.

von Laurin (wildatheart)


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Ich habe mich jetzt entschieden, einen LC Lowpass Filter (L-Network) 
einzusetzen.

Ich setze die Cutoff Frequenz auf 400Hz (Ripple 2V @ 3,9kHz), dass ich 
zwischen 400Hz und 4kHz eine Dämpfung von 40dB habe.

Nach meinen Berechnungen komme ich bei Q = 0.5 auf F = 800uF und L = 
200uH

Stimmt das?

Dank Euch!

: Bearbeitet durch User
von Scyte (Gast)


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Setz doch die PWM-Frequenz hoch! Musst halt gucken, das der Mosfet mit 
den Schaltverlusten klar kommt. Über 20kHz hören das dann nur noch 
einige Tiere. Wenn du die auch manchmal filmst, geh halt noch ein wenig 
höher.
Musst halt gucken, das dein Mosfet auch schnell geschaltet wird, evtl 
mit Treiber.
LG
Scyte

von Laurin (wildatheart)


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Ich hatte sie schon mal über 10kHz. Doch die LEds sollten nicht bei so 
hoher Frequenz betrieben werden. Sie kommen über 10kHz nicht mehr mal 
ganz in Sättigung.

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