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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Extreme Störungen LM3404


Autor: reflection (Gast)
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Salu zusammen

Ich habe ein Problem mit einem LED Driver LM3404

Funktionieren tut die Schaltung, aber es entstehen extreme Störungen. 
Ich habe eine einseitige Leiterplatte geätzt. Ist sicher nicht das super 
tolle Layout, aber da ich diverse Photos von Drahtaufbauten gesehen habe 
denke ich, dass sollte auch passen. Die Störungen sind überall drauf 
wenn ich die LED’s (RGB, also 3x LM3404) mit einer PWM beaufschlage. Auf 
dem Oszi sieht man nur ein Rauschen, dass der uP überhaupt noch läuft 
ist ein riesen Wunder. Bei der 3.3V Speisung ist die Brummspannung ca. 
2V!!! Kondensatoren zur Glättung ect. nützen gar nix. Der LM3404 läuft 
auf 600kHz. Die Frequenz des Brumms ist ebenfalls ca. 600KHz. Das Ding 
streut also extrem ein… Nun frage ich mich halt was falsch ist. Ron habe 
ich 220k gewählt, die Spule 220uH. Ist eine CDRH105R. Sollte doch gehen, 
oder? Diode ist eine Schottky Diode 10MQ040N. Bin über jeden Rat 
dankbar. Ich weiss schon, dass bei PWM und Schaltregler gerne Störungen 
entstehen, aber so etwas habe ich noch nicht gesehen. Wenn man auf dem 
Oszi die Speisungen anschaut wenn die PWM aktiv ist, hat man z.B. ein 
Signal von 3V (1V/Div), dann sieht es auf dem Oszi aus wie ein Band von 
+-1V um 3V herum :o(

Gruss

Autor: reflection (Gast)
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Hier noch das SCM des Reglers. Angesteuert wird der DIM Pin durch einen 
MSP430 über PWM. Die PWM Spannung und alle anderen Spannungen sehen i.O 
aus, so lange keine LED's dran hängen. Hänge ich die LED's ran, also 
muss der Regler arbeiten, entstehen die extremen Störungen

Gruss

Autor: reflection (Gast)
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Kann es sein, dass die Spule nicht geeignet ist? Ist wie gesagt eine 
CDRH105R mit 220uH. Weiss da jemand vielleicht genaueres? Irgendwoher 
müssen die Störungen ja kommen... :o(

Gruss

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Wenn man auf dem Oszi die Speisungen anschaut wenn die PWM aktiv ist,
Spannungen machen keine Störungen. Ströme stören  :-o

Hast du Seite 20/21 vom Datenblatt beachtet und die Stromschleifen 
kompakt gehalten? Lass doch mal dein Layout sehen...

Als kleiner Schubs in die richtige Richtung:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...
Dort geht es nicht speziell um deinen Schaltregler, aber das Prinzip ist 
gleich.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ist C4 ein billiger Elko oder irgendwas richtig gutes? Das Datenblatt 
empfiehlt hier einen Keramikkondensator. 10µF Elkos haben meist einen 
ESR von ein paar Ohm, selbst Low ESR Elkos werden bei so wenig Kapazität 
nicht unter ein paar 100mOhm kommen.

Autor: Gast (Gast)
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Ist die Zuleitung zum CS Anschluss vl. zu lang? Dann kann er sich sehr 
leicht Störungen auf dieser Leitung einfangen und fabriziert natürlich 
nur misyt.
Die Leitung sollte eine Länge von wenigen mm nicht überschreiten.

Autor: reflection (Gast)
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Also CS zu RSENS ist ca. 1cm lang

Den Kondensator habe ich als Elko ausgeführt, da ich keinen Keramik 
Kondensator mit 10u gefunden habe. Ist aber ein LOW_ESR Elko.

Hier noch das Layout. Dachte schon daran die Switch Frequenz runter zu 
nehmen. Ich habe schon einige Schaltregler aufgebaut. Eben, dass da 
immer irgendwelche Störungen drauf sind ist schon klar. Aber hier reden 
wir davon, dass ich schon fast keine Signale mehr sehe mit dem Oszi, nur 
noch Störungen :o( HW habe ich kontrolliert und diese stimmt mit dem 
Datenblatt überein.

Gruss

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Hier noch das Layout.
Das taugt bestenfalls als Beispiel, wie man es nicht machen darf...  :-/

Ich sehe den Cin (am Pin Vin) nicht  :-o
Sind das C4, C9 und C14? Falls ja:
Hast du schon mal deine Stromschleifen (Laden, Freilauf) eingezeichnet?

Autor: reflection (Gast)
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Das es ein BSP ist wie man es besser machen könnte ist schon klar. Da 
aber wie gesagt sehr viele diesen IC auf Lochraster mit Drähten aufbauen 
frage ich mich schon wieso ich sooooo extreme Störungen habe. Störungen 
ok, aber gleich so heftig? Denke ein Lochrasteraufbau wäre da noch um 
Längen schlimmer, oder?

Gruss

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Denke ein Lochrasteraufbau wäre da noch um Längen schlimmer, oder?
Das kommt darauf an...
Auf der LR-Platine hast du intuitiv oft das bessere Layout, weil du 
ziemlich direkte Verbindungen machst.

Autor: Gast (Gast)
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Du bekommst auch auf Lochraster gute Ergebnisse hin wenn man sich an die 
Layout Empfehlungen hält. Bei dir ist dies aber nicht der Fall, weshalb 
du wesentlich schlechtere Ergebnisse erhälst.

Wie gesagt: Leitung von RSENSE zu CS maximal wenige mm lang! Auch sehr 
Hilfreich wäre ein Filter direkt vor dem CS Anschluss um die 600kHz 
Störung heraus zu bekommen.

Autor: reflection (Gast)
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WEnn ich Dich richtig verstehe, ist die Masseverbindung der 10u 
Kondensatoren das Problem, oder? Der Rest (IC, Spule, Diode....) ist ja 
rel. gut geführt, oder?

Habe noch einen 10u Keramik Kondi bestellt. Hab doch noch einen gefunden 
mit entsprechender Spannungsfestigkeit.

Aber wieso um himmels willen sind die Störungen überall mit drauf. Auch 
auf der 3.3V Verbindung welche sich wirklich nur in der linken Hälfte 
der Leiterplatte befindet? Auch die 5V werden nur bis zum Stecker 
geführt. Oder streut das über die 24V Leitung rein? Spannungsregler für 
uP und LCD sind LM317. Hmmmm, sollte eigentlich nur ein Versuchsaufbau 
werden um einmal schnell zu testen, aber ich denke das dauert länger ;o)

Autor: Gast (Gast)
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Auch sehr schlecht am Layout ist, dass deine Leitung von RSENSE nach CS 
parallel zur Leitung von SW zur Induktivität liegt. Damit bekommst du 
dieses Massive übersprechen.
Schau dir mal Bücher an die Layouthinweise für Schaltregler geben. Im 
Datenblat müsste eigentlich auch einiges dazu stehen.

Es ist also kein problem der Bauteile oder der Schaltung. Sondern 
einfach ein Layoutproblem.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Aber wieso um himmels willen sind die Störungen überall mit drauf.
Ich habe dir mal die Stromschleifen eingezeichnet:
CYAN: Versorgung zum Cin --> gigantisch
GELB: Ladephase, Mosfet ein --> gleich 2 Windungen :-o
WEIß: Freilauf, Mosfet aus
Da sieht man schön, das der Rsens miserabel platziert ist.

auch ganz unschön:
Die GND-Leitung, die unter der Spule durchfährt.

Autor: reflection (Gast)
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Ok, ich habe verstanden, viel übler hätte man es wohl nicht machen 
können. Sch.... einseitige LP ;o))

Werde mal schauen was ich da noch retten kann ;o))

Danke schonmal, werde mich melden wenn ich weiter kommen sollte. Habe 
gerade zu meinem Entsetzen gemerkt, dass ich doch einen normalen Elko 
verbaut habe... Die Low ESR Typen liegen unangetastet im Säckchen 
nebendran ;o) K.A was ich da wieder überlegt habe. Meint ihr das bringt 
eine Verbesserung wenn ich den gegen einen LOW ESR Keramik Kondi 
tausche?


Gruss

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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reflection schrieb:
> Meint ihr das bringt
> eine Verbesserung wenn ich den gegen einen LOW ESR Keramik Kondi
> tausche?

Ja.
Am besten ist die Kombination aus ein paar 10nF + ein paar µF Keramik + 
z.B. 100µF Low ESR Elko.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Meint ihr das bringt eine Verbesserung wenn ich den gegen einen LOW ESR
> Keramik Kondi tausche?
Und mach eine Drahtbrücke vom +Pol des Kondensators (Cin) zum Pin 8 
(Vin). Schaden kann das nicht.

Gleiches gilt für deine GND-Strippe.

Autor: reflection (Gast)
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Yep, hatte ich sowieso vor ;o))

Autor: reflection (Gast)
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Trenne dann auch gleich die übrig gebliebenen Leiterbahnen, nicht das 
die noch Störungen verursachen

Autor: reflection (Gast)
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Salu zusammen

Danke nochmal für die Hilfe gestern! Konnte es am Abend testen.

Die Störungen sind schon um einiges geringer. Das Display lässt sich 
ansteuern und der MSP430 stürtzt auch nicht mehr die ganze Zeit ab, kann 
jetzt sogar debuggen, was vorher wegen Störungen nicht funktionierte.

Ich habe es so gemacht wie im Screenshot angehängt. Habe die Elko durch 
keramische Kondensatoren getauscht. Dann habe ich die obere Masseleitung 
an zwei Stellen aufgetrennt und eine neue Verbindung (kurz) gemacht. 
Sieht man oben links im Screenshot, die Schlaufe.

Hat noch jemand einen Tipp was ich sonst noch versuchen könnte. Die 
Störungen sind zwar für die Funktion des Ganzen kein Problem mehr, aber 
ich würd halt doch gerne so viel wie möglich aus der bestehenden Misere 
machen ;o) Vielleicht hat ja einer noch eine Idee

Gruss reflection

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