LED-Platine summt

[Pascal H. (pascal_h338)]

Guten Tag,

ich habe eine LED-Treiberschaltung mit dem AL8843 entworfen (siehe 
Anhang), welche durch ein PWM Signal eines ESP32 angesteuert wird. Diese 
summt - ich habe jedoch herausgefunden, dass die Keramik-Kondensatoren 
C16 und C17 das Problem sind. Ich denke durch Elektrolyt-Kondensatoren 
sollte das kein Problem mehr sein...allerdings kommt auch ein Summen von 
der LED-Platine (Aluminium) auf der die LEDs (LM301h) an die 
Treiberschaltung angeschlossen sind (siehe Anhang) was ich nicht ganz 
nachvollziehen kann. Diese summen nur bei Dimmung - bei 100% 
Strom-output der Treiberschaltung kommt es zu keinem Summen. Auch wenn 
ich die LEDs direkt mit dem Netzgerät ansteuere, also ohne die 
Treiberschaltung höre ich kein Summen. Es muss also irgendwie mit der 
Treiberschaltung zusammenhängen aber ich höre ganz klar, dass das summen 
auch von der LED-Schaltung kommt (Treiberschaltung in Box 
eingepackt)...Bei einer Frequenz von 20kHz am Control-Eingang des AL8843 
höre ich ebenfalls kein Summen. Hat jemand eine Ahnung woran das liegt? 
Kann das Summen irgendwie über das Kabel(2m) zwischen LED-Platine und 
Treiberschaltung übertragen werden?

MfG Pascal

[Sebastian R. (sebastian_r569)]

Pascal H. schrieb:
> Ich denke durch Elektrolyt-Kondensatoren
> sollte das kein Problem mehr sein

Kann aber sein, dass der Schaltregler das nicht mag, weil er den 
geringen Innenwiderstand der Keramikkondensatoren braucht.

Pascal H. schrieb:
> Bei einer Frequenz von 20kHz am Control-Eingang des AL8843
> höre ich ebenfalls kein Summen. Hat jemand eine Ahnung woran das liegt?

Weil du 20kHz nicht hören kannst.

Pascal H. schrieb:
> Diese summen nur bei Dimmung - bei 100%
> Strom-output der Treiberschaltung kommt es zu keinem Summen.

Weil dann kein PWM auf dem Strom liegt, sondern dieser einfach konstant 
ist.

Pascal H. schrieb:
> allerdings kommt auch ein Summen von
> der LED-Platine (Aluminium)

Je nach Layout könnte ich mir Wirbelströme im Aluminium durch eine 
unbeabsichtigte Leiterbahn-Spule vorstellen

[Pascal H. (pascal_h338)]

Danke für deine schnelle Antwort.

Sebastian R. schrieb:
> Je nach Layout könnte ich mir Wirbelströme im Aluminium durch eine
> unbeabsichtigte Leiterbahn-Spule vorstellen

Das Layout sieht etwas wild aus, da sich auf der Platine 6 
unterschiedliche einzelnd ansteuerbare LED Farben befinden und auch ein 
Abstandsensor. Ich hatte zunächst nur eine LED-Farbe (weiß->lm301h) 
getestet siehe Anhang blauer Pfad. Da ich zuvor noch nie eine Platine 
und erst recht keine LED-Platine designed hatte habe ich die Platine 
nach bestem Wissen und Gewissen entworfen. Was ich nicht verstehe: Der 
uC gibt dem AL8843 über das PWM Signal einen gewissen Ausgangsstrom vor 
der konstant ist. Heißt durch die LEDs fließt ein konstanter Strom - 
kann ein konstanter Strom in einer falsch ausgelegten Leitung ein 
Geräusch erzeugen?

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Halt doch mal dein Ohr direkt an L4 dran und kuck mal, ob der Piepston 
durch den Magnetostriktionseffekt aus der Spule L4 rausgestrahlt wird.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Enrico E. schrieb:
> Magnetostriktionseffekt
Könnte auch ein Piezoeffekt eines Kerko sein.

Pascal H. schrieb:
> Heißt durch die LEDs fließt ein konstanter Strom
Hast du den mal gemessen? Denn der ist nicht "konstant", wenn du den 
Schaltregler über seinen Abschaltpin ein paar tausend mal pro Sekunde 
ein- und ausschaltest.

[Peter S. (hw-coach)]

Welche Kondensatoren, Baufrom, von welchen Hersteller hast Du 
eingesetzt?
Aus der Erfahrung gibt es erstmal 2 Bauteile, die "Geräusche" erzeugen 
können:
a) Spule
b) MLCC - Kondesatoren (die sind ja ähnlich wie ein vielschichtiger 
Piezo)

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Um Leiterbahneffekte auszuschliessen, kannst du auch mal mit einem 
Drähtchen die Schleifen schliessen und auf Änderung lauschen.

[Pascal H. (pascal_h338)]

Vielen Dank schonmal für die zahlreichen Antworten.

Enrico E. schrieb:
> Halt doch mal dein Ohr direkt an L4 dran und kuck mal, ob der Piepston
> durch den Magnetostriktionseffekt aus der Spule L4 rausgestrahlt wird.

Von der Spule kommt kein Geräusch. Die befindet sich aber sowieso auf 
der Treiberplatine was nicht wirklich das Problem ist.

Peter S. schrieb:
> Welche Kondensatoren, Baufrom, von welchen Hersteller hast Du
> eingesetzt?

Sind diese hier: CL32B475KBUYNNE von Samsung 
Electronics(Problemkondensator C16,C17) Gehäusecode(mm):3225, 
CC0603KRX7R9BB104 von Yageo (C18) Gehäusecode(mm): 1608. Die Spule 
(MDA1050-4R7M) kommt von Koherelec. Aber die sind ja alle auf der 
Treiberplatine. Die LEDs sind ja das Problem oder kann das damit 
zusammenkängen..?

Matthias S. schrieb:
> Um Leiterbahneffekte auszuschliessen, kannst du auch mal mit einem
> Drähtchen die Schleifen schliessen und auf Änderung lauschen.

Hmm aber die Leiterbahnen sind nicht direkt zugänglich, weil da noch die 
Silkscreen Schicht drüber ist:/

Lothar M. schrieb:
> Könnte auch ein Piezoeffekt eines Kerko sein.

Das würde das Geräusch auf der Treiberplatine erklären, aber nicht das 
von der LED-Platine kommende Geräusch oder?

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Pascal H. schrieb:
> Hmm aber die Leiterbahnen sind nicht direkt zugänglich, weil da noch die
> Silkscreen Schicht drüber ist:/

Aber die Lötstellen der IC Pins und der LED sind es.

[Andreas M. (amesser)]

Falsche Spule, die MDA1050-4R7M hat 4.7µH statt der 47µH, die sie haben 
sollte...

Wenn Schaltregler fiepen ist das fast immer ein Problem in der 
Regelschleife. Die zu kleine Spule führt dazu das der Regler ständig 
wegen Überstrom abschaltet bzw aussetzt.

[Pascal H. (pascal_h338)]

Sehr interessante Beobachtung: Ich bin mit dem Schraubendreher an die 3 
Jumper (siehe Anhang) und habe gemerkt, dass das Geräusch sich verändert 
in dem Moment in dem ich kontaktiere. Bis dahin hatte ich das lange 
Kabel(2m) angeschlossen, welches den Strom von Treiberplatine zu 
LED-Platine führt und den "mittleren" Pin mit dem rechten über ein 
kurzes Kabel verbunden, sodass der Stromkreis geschlossen ist (Bild 0). 
Dann dachte ich mir überbrücke ich mal die Beiden Jumper J37 und J28 
(siehe Bild 2) -> weiterhin ein Summen. Auf Bild 1 sieht man dass ich 
ohne das lange Kabel und nur über die beiden Klemmen den Strom zu dem 
LED-Panel führe -> kein summen. Auf Bild 4 hatte ich mich gefragt was 
passiert, wenn ich das Kabel wieder integriere -> Summen. Hat jemand 
eine Erklärung dafür o.O?

Matthias S. schrieb:
> Pascal H. schrieb:
>> Hmm aber die Leiterbahnen sind nicht direkt zugänglich, weil da noch die
>> Silkscreen Schicht drüber ist:/
>
> Aber die Lötstellen der IC Pins und der LED sind es.

Kann ich auch mal ausprobieren aber ich denke das hat sich jetzt 
erledigt...

[Pascal H. (pascal_h338)]

Andreas M. schrieb:
> Falsche Spule, die MDA1050-4R7M hat 4.7µH statt der 47µH, die sie
> haben
> sollte...
>
> Wenn Schaltregler fiepen ist das fast immer ein Problem in der
> Regelschleife. Die zu kleine Spule führt dazu das der Regler ständig
> wegen Überstrom abschaltet bzw aussetzt.

Puhh da ist mir wohl ein Fehler unterlaufen - habe ich gar nicht 
gesehen. Vielen Dank! Ich probier es mal mit der richtigen^^

[Andreas M. (amesser)]

Nachdem Foto sieht auch das Layout des Schaltreglers nicht gut aus. Da 
ist viel zu viel Zwischenraum, solche integrierte Schaltregler layoutet 
man so eng wie möglich.

Es fehlen außerdem Ausgangsfilter, durch die langen Kabel hast du sonst 
einen wunderbaren Störsender.

[Pascal H. (pascal_h338)]

Kleines update: Das Summen auf der LED-Platine lag an dem 
Verbindungskabel um
die Jumper zu überbrücken und somit den Stromkreis zu schließen (siehe 
Anhang). Wenn ich anstatt diesem Kabel einfach die Klemme nehme summt 
die LED-Platine nichtmehr:D
Allerdings scheint das Summen auf der Treiberplatine doch nicht von den 
Keramik-Kondensatoren sondern von der Spule zu kommen. Abhängig von der 
Treiberschaltung(auf anderen maximalen Strom ausgelegt) ist der Ton 
leiser oder lauter. Allerdings ist das Verhalten unabhängig von output 
Strom. Heißt Spule X summt bei 10% genauso wie bei 90% Dimmung. Spule Y 
gar nicht, obwohl sich dabei der output-Strom der beiden 
Treiberschaltungen überschneidet. Das einzige worin sich die beiden 
Schaltungen unterscheiden ist der Widerstand, der den maximalen 
output-Strom bestimmt. Aber was macht das für einen Sinn??

@Andreas M. nach deiner Entdeckung der falschen Induktivität habe ich 
mal die Spule entfernt und eine Spule von Würth (744770182) angelötet. 
Das hat jedoch nichts geholfen - das summen ist eher lauter geworden:(

Andreas M. schrieb:
> Nachdem Foto sieht auch das Layout des Schaltreglers nicht gut aus. Da
> ist viel zu viel Zwischenraum, solche integrierte Schaltregler layoutet
> man so eng wie möglich.

Danke für den Tipp. Werde ich umsetzen:)

Andreas M. schrieb:
> Es fehlen außerdem Ausgangsfilter, durch die langen Kabel hast du sonst
> einen wunderbaren Störsender.

Heißt ein einfacher Hochpassfilter?

[H. H. (hhinz)]

Pascal H. schrieb:
> Kleines update: Das Summen auf der LED-Platine lag an dem
> Verbindungskabel um
> die Jumper zu überbrücken und somit den Stromkreis zu schließen (siehe
> Anhang). Wenn ich anstatt diesem Kabel einfach die Klemme nehme summt
> die LED-Platine nichtmehr:D

Miss mal den Widerstand des Käbelchens, oder halte es an einen 
Magneten...