Forum: HF, Funk und Felder EMV Probleme durch PWM


von Marcel E. (molokei)


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Hallo miteinander,

ich habe schon unendlich viele Beiträge zu diesem Thema gelesen und 
Versucht sie umzusetzen, jedoch teilweise ohne Erfolg.
Zu meinem Problem: Ich steuere über ein Mosfet einen Motor mit einer 
2KHz Frequenz an und würde gerne das Verhalten bezüglich EMV verbessern.

An dieser Stelle geht es mir darum, dass ich die Einschaltflanke einfach 
nicht abgeflacht bekomme. Um Tests am Oszi durchzuführen habe ich Kabel 
auf die Platine gelötet und mit L, C und R Kaskaden gearbeitet.
Dazu habe ich folgendes ohne Erfolg (an der Einschaltflanke) versucht:

RC über Drain-Source
C an Gate
L an Drain
C über Gate-Source
R an Gate
RC an Gate-Source
sowie über alle Treiber mit gleicher Logik

Ich weiß das die Tests teilweise keinen sinn für die Einschaltflanke 
machen, aber in meiner Verzweiflung hatte ich einfach mal alles 
durchgetestet :)

Das es viele andere Methoden zur Entstörung gibt ist mir klar, diese 
behandle ich ebenfalls. Allerdings würde mich jetzt erst mal dieser 
Punkt interessieren.

Ich messe immer die Spannung am Gate. Falls das schon falsch ist?

schon mal vielen Dank im vorraus

gruß Marcel

von Udo S. (urschmitt)


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Hast du zuerst mal den DC Motor entstört?
Siehe Beitrag "DC Motor entstören im PWM betrieb."
Beitrag von MaWin

: Bearbeitet durch User
von DerDieDas (Gast)


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Moin,

wenn Du versuchts die Flanken zu verschleifen, hat dies auch zur Folge, 
das dein MOSFET länger in dem Übergangszustand zwischen 
Hochohmig/Niederohmig verbleibt. Die Folge ist mal so ganz einfach 
dargestellt:

P = I^2 x R

Das führt zu einer größeren Verlustleistung im MOSFET und möglicherweise 
zur thermische Zerstörung. Hast du dies Berücksichtigt?

Des Weiteren scheint es so als ob es sich bei dem Motor um eien DC-Motor 
mit Kommutator handelt. Dieser Motortyp erzeugt Aufgrund seines 
Kommutators Kurzschlüsse, die zu steilen Stromspitzen führen und zu 
einem sehr schlechten EMV Verhalten.

Ich hoffe DIr mit disen ersten Informationen weiter geholfen zu haben.

Sollte Fehler vorhanden sein, dann bitte berichtigen:-)

MfG

von Stefan M. (derwisch)


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Entstört wird nur am Verbraucher.
Alle anderen Schaltungsteile sollten ja eben gerade eine schön 
steilflankige PWM haben.

von Marcel E. (molokei)


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Danke schon mal für die Beteiligung,

die Information hätte ich wohl noch geben sollen. Ja es handelt sich um 
ein DC Motor mit Kommutator.

Der Motor ist nicht korrekt entstört (bloß ein Kondensator zwischen den 
beiden Anschlüssen), das werde ich aber noch ändern.

Ich möchte aber gern auf sehr viele Möglichkeiten zur Entstörung 
eingehen, daher würde ich auch gerne die Flanken, bzw. jetzt nur noch 
die Einschaltflanke abflachen.
Dass das nicht der Sinn eines Mosfets ist, ist mir klar. Er sollte ja 
möglichst effizient arbeiten. Ebenso ist mir die Erhitzung bewusst, das 
habe ich auch berücksichtigt.
Ich werde das wohl auch nicht so verwenden, trotzdem würde ich gerne 
über das Oszi ein paar Bilder aufnehmen um die Möglichkeit zu zeigen.

Ich will euch in keinem einzigem Punkt widersprechen, dennoch wäre ich 
dankbar für Vorschläge für mein Vorhaben.

Vielen Dank

Marcel

von ArnoR (Gast)


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Da war ja ein richtiger "Profi" am Werk.

Mal abgesehen von EMV und davon, dass die ganze Ansteuerschaltung Murks 
ist, tut es richtig weh, zu sehen, wie der arme T3 immer voll 
(R10=100Ohm) auf einen Kurzschluss (C9) schalten muss.

Auch sind die Schaltflanken stark unterschiedlich schnell. Viel besser 
wären etwa gleichschnelle Flanken mit nicht zu großer Steilheit.

von Marcel E. (molokei)


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Ja ArnoR ich bin Anfänger und wäre für Hilfe und Verbesserungsvorschläge 
dankbar.

von ArnoR (Gast)


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Marcel E. schrieb:
> wäre für Hilfe und Verbesserungsvorschläge dankbar.

Hast du diesen Artikel gelesen?

http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM

Da steht eigentlich alles nötige drin.

von tom69 (Gast)


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wie hoch ist Vcc?

von Marcel E. (molokei)


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ich habe vermutlich ähnliche Artikel gelesen, werde diesen aber jetzt 
durchlesen. Danke ArnoR

@tom69
VCC ist ein Akku, der von 4,15 bis 2,9 V läuft. Da er dann von µC 
abgeschaltet wird. Die PWM soll möglichst lang den Motor mit 3V 
ansteuern (also im Mittelwert).

von Udo S. (urschmitt)


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Marcel E. schrieb:
> VCC ist ein Akku, der von 4,15 bis 2,9 V läuft.

Schaltet bei der niedrigen Spannung der Mosfet überhaupt noch voll 
durch?

Hast du eigentlich wirklich ein EMV Problem oder nur Bedenken du 
könntest eines haben?

von tom69 (Gast)


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da würde ich den Mosfet über einen Widerstand (470R*) direkt an den PWM 
Ausgang des MC hängen.
laut Datenblatt Rdson 17mOhm bei Ugs 3,3V Gatekap. 400pF
mit größeren Widerstand* kannst du die Flankensteilheit anpassen

von Marcel E. (molokei)


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Nein der Mosfet schaltet bei niedriger Spannung nicht voll durch. das 
wird absichtlich verhindert, es wurde eine minimale Low Phase definiert. 
Das führt natürlich dazu, dass der Motor zum Ende hin keine 3V mehr 
bekommt, bzw schon früher nicht wie notwendig. Die Verlustleistung ist 
aber ok für mich.
Ich habe keine kritischen EMV Probleme, aber schön sieht es nicht aus.
Da ich aber in Zukunft Leistungsstärker arbeiten möchte würde ich gerne 
mehr über das Thema verstehen.
Daher würde ich das Thema vielleicht gerne wieder auf die Ausgangsfrage 
lenken und wüsste gerne wie ich das einschalten "verschlechtern" kann 
und damit dem EMV Problem entgegenwirke.

von Marcel E. (molokei)


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@tom69

vielen dank für den Tipp werde ich morgen früh direkt versuchen.

von B e r n d W. (smiley46)


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> Entstört wird nur am Verbraucher.

Entstört wird so nah wie möglich an der Quelle und auf jeden Fall vor 
der Antenne. Störungen, welche durch das PWM verursacht werden, müssen 
also in oder am Ausgang der Schaltung beseitigt werden und das 
Bürstenfeuer, indem man mindestens 2 Cs so kurz wie möglich gegen das 
Motorgehäuse lötet. So ein Motor kann enorme Störungen bis 1 GHz 
verursachen.

Ist die Anschlussleitung 70 cm lang, taucht halt ein Maximum bei 100 MHz 
auf. Das Kabel durch einen Klappferrit zu ziehen, bringt an der Stelle 
nur ca. 6dB.

Falls es mehrere PWM-Ausgänge mit Motor gibt, müssen alle Kanäle 
entstört werden, sonst ist kaum eine Verbesserung feststellbar.

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Die Dioden 1n4007 sind ungeeignet: Parallel zum MOSFET ist die Diode 
über flüssig - da ist schon eine bessere Diode im MOSFET drin, und 
nennenswerter Strom fließt über die Diode sowieso nicht.  Die Diode 
parallel zum Motor sollte schnell sein, kann es passieren das bei zu 
kurzen PWM pausen, so dass der Strom noch nicht ganz auf 0 geht, es zu 
einem unschönen Strompeak durch den reverse Recovery strom der Diode 
kommt - die 1N4007 gehört zu den sehr langsamen Dioden.

Ein für das EMV verhalten wichtiger Teil ist auch noch der Kondensator 
an der Versorgung.

Wegen dem Entstörkondensator am Motor sollte auch noch eine kleine 
Induktivität zwischen Motor und MOSFET, damit der MOSFET den 
Entstörkondensator nicht zu hart aufladen/entladen muss.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ulrich H. schrieb:
> Die Diode
> parallel zum Motor sollte schnell sein, kann es passieren das bei zu
> kurzen PWM pausen, so dass der Strom noch nicht ganz auf 0 geht, es zu
> einem unschönen Strompeak durch den reverse Recovery strom der Diode
> kommt - die 1N4007 gehört zu den sehr langsamen Dioden.

Bezeichnend ist schon die Tatsache, das z.B. Philips oder Honey gar 
keine Schaltzeiten für diese Diode angeben - scheint also nicht so doll 
zu sein. Besser ist eine BA157-BA159, die mit etwa 150ns angegeben ist.

Bei richtigen Schweinemotoren lohnt es sich auch, direkt an den 
Motoranschlüssen die Anschlussdrähte zu verdrosseln, nicht nur mit 
Klappferrit, sondern echten gewickelten Drosseln.
Für verzweifelte Fälle sowas hier:
http://www.pollin.de/shop/dt/NzM2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Drosselspule_22940269.html
im Normalfall eher die Richtung:
http://www.pollin.de/shop/dt/NjI2OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Drosselspule_FASTRON_MISC_6R0M.html

von WehOhWeh (Gast)


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Was ist denn genau das Problem?

Stören dich nur die Flanken "rein optisch", oder hast du Probleme mit 
der Abstrahlung?

Wenn letzeres - tippe ich mal auf ganz stark auf Bürstenfeuer. Die 
Bürstenbehafteten DC-Motoren sind fies. Um das nachzuweisen oder 
auszuschließen, schließe den DC-Motor an eine Abstrahlungsfreie Quelle 
an (z.B. Batterie) und leg das laufend in die Schirmkabine. Strahlts 
dann immer noch, ist es der Motor. Wenn nicht, deine Schaltung oder die 
Kombination.

Gegen das Bürstenfeuer muss man im Motor Maßnahmen treffen. Bei mir war 
das z.B. mal ein kleiner Ferritring um die Zuleitung. Kann man mit 
Klappferriten gut probieren - man sollte diese nach der Störfrequenz 
aussuchen (hohes Z als Kriterium).

Wenn es das nicht ist, muss man weiterschauen.

von Marcel E. (molokei)


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Im Prinzip stören mich die Flanken nur optisch bzw. möchte ich gerne 
verstehen und auch sehen wie ich die Einschaltflanke abflachen kann.

Für die restlichen Tipps zum Entstören bin ich auch sehr dankbar und 
werde diese auch testen und anwenden.

Am Ende wird die Entstörung über eure Vorschläge durchgeführt werden, 
trotzdem würde ich gerne mal zu Versuchszwecken die Einschaltflanke 
abflachen.

mfg

von Hans-Ulrich R. (Firma: privat) (hurossius)


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Hallo Marcel

Ich habe nicht alle Beiträge oben gelesen.

Darum hier ohne Berücksichtigung der bisherigen Tips meine Anregung.

Um die Einschaltzeit zu verlangsamen, nimm C9 ganz weg, lege einen 
Serienwiderstand von Kollektor T3 zu Gate IC2 so um die 1-2K Ohm.
Nun der eigentliche Trick: schalte einen Kondensator vom Drain zum Gate 
von IC2.
Diese Maßnahme wirkt dem Einschalten des FET´s entgegen. Das Drain 
Potential versucht zu sinken und steuert über den Kondensator der 
ansteigenden Flanke am Gate entgegen. Je größer der Kondensator, desto 
langsamer schaltet der FET durch.
In der Hoffnung, dir geholfen zu haben

Mit schönen Grüßen

H.U. Rossius

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