Hallo,
ich habe mir einen LED-Treiber mit dem LM3402 aufgebaut und habe leider
ein paar EMV-Probleme, die sich durch Störungen im Radioempfang zeigen.
Eine anschließende Sprektrumsanalyse zeigt, dass die Störungen im
Bereich von 220 MHz am größten sind. Das Problem ist also recht
breitbandig.
In diesem Zustand kann ich den LED-Treiber unmöglich betreiben.
Als Lösungsansatz habe ich folgendes vorgesehen:
a) Das Gehäuse wird später sowieso in einem abgeschirmten Gehäuse
betrieben.
b) Ferrit bead zwischen Induktivität und LED
c) Notfalls Ferrit bead am Eingang der Spannugsversorgung
d) Widerstand in Reihe zum Bootstrap-Kondensator
e) evtl. noch 100nF am Ein- und Ausgang
Zur Dimensionierung des LED-Treibers:
I_out = 320mA
U_out = ca. 12V
U_in = 24V
f_sw = ca. 480kHz
Gedimmt wird über den "DIM"-Anschluss, der auch als enable-Pin verwendet
werden kann (lt. Datenblatt).
Die Induktivität habe ich mit 330µH extra relativ groß dimensioniert, um
den Stromripple gering zu halten.
Interessanterweise ist bereits eine deutliche Störung ohne
angeschlossene Last zu erkennen.
Bisherige Ergebisse:
- Eine einfache Abschirmung bringt bereits sehr gute Ergebnisse, jedoch
möchte ich die Störungen weiter minimieren, da ich mehrere dieser
Treiber gleichzeitig betreiben möchte.
- Ein 33Ohm-Widerstand in Reihe mit dem Bootstrap-Kondensator verringert
ebenfalls die HF-Störungen deutlich, aber meine Frage an dieser Stelle
ist nun hauptsächlich:
Welche Probleme kann dieser Serienwiderstand verursachen? Ist hierbei
eine zusätzliche Belastung des internen Mosfets zu erwarten?
Ich möchte gerne die Schaltung inkl. Dimensionierung weitestgehend
beibehalten, da ich die PCBs bereits fertig hier liegen habe. Kleine
Zusatzänderungen wären jedoch kein Problem.
Gibt es noch andere Vorschläge für mein Problem?
Vielen Dank,
Lars
Du hast in der Schaltung ja auch NULL EMV-Schutz vogesehen.
Behandle deinen Treiber wie einen Step-Down-Wandler (nix anderes ist
der) und sichere ihn durch korrekt dimensionierte LC-Filter ab.
Achja: Und gewöhnte dir dringend an, Leitungsverbindungen im Schema mit
einem Knotenpunkt zu kennzeichnen.
Zwei Links, die vielleicht weiterhelfen:
http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.htmlhttp://www.learnemc.com/tutorials/PCB_Layout/PCB_Layout.html
Evtl. helfen mehrere GND-Bereiche (Speisungseingang und Schaltregler)
die an nur einer Stelle mit einem kleinen L verbunden sind.
Jetzt geht das GND des LM3402 auf direktem Weg auf den
Speisungsanschluss hinaus zum Kabel.
Dasselbe auch bei VIN. Dieser geht auch direkt hinaus zum
Speisungsanschluss.
Bei den bestehenden Platinen kannst evtl. mal das GND mal auftrennen in
zwei Bereiche und an einer Stelle verbinden und dann nochmals messen.
Ist auch die Frage, wie lange die Leitungen sind, die da noch
daranhängen (Ein- wie Ausgangsseitig).
Lars schrieb:> Hallo,> wie würdest Du denn den EMV-Schutz konkret auslegen? Ich habe in keiner> Beispielbeschaltung für den LM3402 einen LC-Filter gesehen.
Die App-Notes sind in den seltensten Fällen EMV gerecht.
Eine (stromkompensierte) Drossel am Eingang kann nicht schaden, aber
Buck-Regler lärmen am Ausgang. Sie wird also nicht reichen.
Die og Idee die Kondensatoren aufzuteilen/zu ergänzen ist auch nicht
verkehrt. Einfach den Elkos noch ein paar C0G KerKos spendieren. Dicht
an der Lärmquelle.
Ok, vielen Dank schon mal, dann werd ich mal ein paar von den oben
genannten Modifikation versuchen und erneut messen.
Was ist mit dem Widerstadn in Reihe zum Bootstrap-Kondensator? Ich hatte
nur eine 30Ohm Widerstand, der etwas hoch ist, aber mit dem sind die
Störungen deutlich (!) geringer. Sind damit andere Probleme zu erwarten?
VG Lars
1. Identifiziere die Pfade mit dem größten di/dt (s. Bild 31 im
Datenblatt, Pfade mit nur einem Strompfeil haben das größte di/dt).
2. Halte die Schleife zwischen Hin- und Rückleiter mit dem größten di/dt
klein.
3. Die Masseleitung, auf der das größte di/dt drauf ist, darf nicht über
die Massefläche führen.
Zu 1.
Pfad mit dem größten di/dt sind:
Hin: Eingngskondensator über Switch bis zur Drossel
Zurück: Masseleitung zwischen Masse an der Freilaufdiode und Masse des
Eingangskondensators.
Zu 2. und 3.
Also:
Hinweg geht von Pin 8 des ICs zu Pin 1 des ICs, Rückweg muss mit der
kleisten Schleife und getrennt von der Massefläche zurückführen.
D.h. dreh' die Freilaufdiode um und führ die Masseleitung von der
Freilaufdiode zum Eingangskondensator direkt an der Seite des Chips
vorbei, an der Pin 8 und Pin 1 liegen.
Mach in diesen Leiter kein Loch, indem du eine Leiterbahn durchziehst
oder Durchkontaktierungen von einem anderen Potential hineinlegst.
Damit baust Du Dir Antennen, die lustig mit einer Vielfachen der
Antennenlänge abstrahlen.
Roland Ertelt schrieb:> Achja: Und gewöhnte dir dringend an, Leitungsverbindungen im Schema mit> einem Knotenpunkt zu kennzeichnen.
Schema? Das ist ein Schema genausowenig wie wir in Frankreich wohnen
(dort wäre es tatsächlich ein Schema...). Und latürnich gehören da
Junctions hin. In europäische Schaltplane an jeder Kreuzung (ob T oder
X), in amerikanischen Plänen wäre wenigstens am X noch ein Punkt. Woher
soll man sonst wissen, ob sich da nur zwei Leitungen kreuzen, oder ob da
eine Verbindung ist?
Lars schrieb:> Eine anschließende Sprektrumsanalyse zeigt, dass die Störungen im> Bereich von 220 MHz am größten sind. Das Problem ist also recht> breitbandig.
Dann wird wohl noch irgendwas auf den Regelreis einkoppeln...
Blöderweise kann man aus dem Schalplan nur ganz schlecht auf das Layout
überkoppeln, weil sämtliche Bauteile im Layout namenlos sind. So ein
Suchspiel will ich mir nicht antun.
> Interessanterweise ist bereits eine deutliche Störung ohne> angeschlossene Last zu erkennen.Ohne Last? Das ist dubios. Da fließt ja gar kein Strom. Was soll da
stören können? :-o
Hi!
Also mit den Namen im Layout wird das leider sehr unübersichtlich, daher
habe ich sie rausgelassen.. es sind ja nur wenige Bauteile. Ich kann
aber sonst noch eine Abbildung hochladen.
Macht es denn Sinn, die bisherigen Boards umzuarbeiten? Oder besser
komplett neu? Und wie sieht es mit dem oben genannten Serienwiderstand
zum Bootstrap-Kondensator aus? Sind da Probleme zu erwarten? Das
Ergebnis finde ich zumindest schon sehr gut.
Und ohne Last sind bereits Störungen messbar.
VG
Lars
Lars schrieb:> Also mit den Namen im Layout wird das leider sehr unübersichtlich, daher> habe ich sie rausgelassen..
Na gut, wenn du meinst. Aber man kann z.B. die Schriftgröße der Namen
ändern, dann passen die locker drauf. Und, ähmmm, hast du die Punkte da
von Hand als Kreise eingemalt? Das Stichwort war "Junction". Die sind
bei mir in EAGLE alle gleich groß...
> Und wie sieht es mit dem oben genannten Serienwiderstand zum> Bootstrap-Kondensator aus? Sind da Probleme zu erwarten?
Kontrolliere ob dein Schaltregler heiß(er) wird. Denn mit dem
Serienwiderstand kann dessen Mosfet nicht so schnell schalten und hat
demzufolge mehr Schaltverluste.
Hallo.
Ja, ich habe die Verbindungen schnell per Hand gemacht, weil ich das
Eagle-File auf einem anderen Rechner habe und das wenigstens
nachvollziehbarer hier zeigen wollte.
Im Schaltplan ist ja eine Verbindung - auf der Basis wurde ja das
Layout erstellt. Und ich wollte um die Uhrzeit nicht noch heraussuschen,
wie ich die Verbindung als Punkt in eagle darstellen lassen kann.
Thermisch kann ich so keinen großen Unterschied feststellen. Der Treiber
wird warm, aber das darf er ja ruhig.
schematic.png
(9,8 KB)
pcb.png
(20 KB)
