Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störaussendung von PWM-gedimmten LED-Stripes?


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von Guest (Gast)


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Guten Abend,

ich habe einen einfachen PWM-Dimmer für mehrere LED-Stripes gebaut und 
bin mir nun nicht sicher, wie stark der Aufbau Störungen aussendet.

Die PWM-Frequenz werde ich auf rd. 150Hz herabsetzen. Gedimmt wird per 
N-MOS BUZ11 (lag in der Kiste), der ohne Widerstand direkt aus einen 
ATMega8 betrieben wird. Das Gate liegt über 100k an Masse.

Gedimmt werden 4 LED-Streifen, die zusammen rund 2A brauchen.

Aufbau:
Bleiakku 12V -> 2x 30cm Leitung 1mm^2 -> Dimmer -> 2x 4m Leitung 1mm^2 
-> 4 LED-Streifen
Die Leitungen und LED-Streifen sind an einem Metallgestänge eines 
Pavillons befestigt.

Soweit ich weiß, sind die Schaltflanken der Last problematisch. Leider 
habe ich keine Messmittel zur Verfügung, um dies zu testen.

Wie schnell zieht der Mega8 seinen Ausgang auf High (habe nichts im DB 
gefunden) und wie schnell schaltet der BUZ11 dementsprechend?

Wie kann ich abschätzen, in welchen Frequenzbereichen und wie stark ich 
diese störe?

Was kann ich nachträglich machen, um Störungen möglichst zu reduzieren? 
Bringt es etwas den BUZ11 (der eigentlich gerne mehr als 5V Ugs sehen 
würde) per Gatewiderstand auszubremsen? Platz für einen Kühlkörper ist 
nicht mehr vorhanden, ohne Gatewiderstand war der nicht notwendig.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Mach einen Serienwiderstand zwischen ATMEGA und Gate des BUZ11, 22 bis 
47 Ohm, das macht diesen weich genug, damit die Schaltflanken nicht zu 
steil werden. Und die Verlustleistung sollte sich dann auch noch in 
Grenzen halten. Hilft das alles nicht, legst Du eine ausreichend 
kräftige Stroko zwischen Deine Ansteuerung und den LED-Streifen, am 
besten nahe an der Ansteuerung.

von Falk B. (falk)


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@ Guest (Gast)

>Die PWM-Frequenz werde ich auf rd. 150Hz herabsetzen. Gedimmt wird per
>N-MOS BUZ11 (lag in der Kiste),

Lass ihn dort liegen.

> der ohne Widerstand direkt aus einen
>ATMega8 betrieben wird. Das Gate liegt über 100k an Masse.

Der BUZ11 ist mit 5V nicht SICHER ansteuerbar. Nur wenn du durch Glück 
einen Exemplar mit niederiger U_GS_THR erwischt hast.

>Soweit ich weiß, sind die Schaltflanken der Last problematisch. Leider
>habe ich keine Messmittel zur Verfügung, um dies zu testen.

Radio, Händy, Stereoanlage.

>Wie schnell zieht der Mega8 seinen Ausgang auf High (habe nichts im DB
>gefunden) und wie schnell schaltet der BUZ11 dementsprechend?

SCHNELL!

Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz"

>Was kann ich nachträglich machen, um Störungen möglichst zu reduzieren?

Ein Gatevorwiderstand einbauen, um die Schaltzeiten zu vergrößern. So 
1-10us sind bei 150Hz schon OK.

>Bringt es etwas den BUZ11 (der eigentlich gerne mehr als 5V Ugs sehen
>würde) per Gatewiderstand auszubremsen?

Ja.

> Platz für einen Kühlkörper ist
>nicht mehr vorhanden, ohne Gatewiderstand war der nicht notwendig.

Rechne mal.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#Wie_sch.C3.A4tze_ich_die_Verlustleistung_am_MOSFET_im_PWM_Betrieb_ab.3F

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Verlustleistung

: Bearbeitet durch User
von Andreas Lang (Gast)


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Guest schrieb:
> Was kann ich nachträglich machen, um Störungen möglichst zu reduzieren?
LC-Tiefpass und Freilaufdiode nachrüsten.
Wenn man das richtig macht, kann man mit der Schaltfrequenz auch wieder 
höher gehen.

> Bringt es etwas den BUZ11 (der eigentlich gerne mehr als 5V Ugs sehen
> würde) per Gatewiderstand auszubremsen?
Ja, muss auch nicht viel sein, aber so ca 10-22 Ohm schaden an der 
Stelle meistens nicht.

von Noch einer (Gast)


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> LC-Tiefpass und Freilaufdiode nachrüsten.

Oder gleich einen LED-Treiber kaufen, bei dem alles so aufeinander 
abgestimmt ist, dass nur Gleichstrom auf das Kabel gelegt wird.

von Guest (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Der BUZ11 ist mit 5V nicht SICHER ansteuerbar. Nur wenn du durch Glück
> einen Exemplar mit niederiger U_GS_THR erwischt hast.

Das ist mir bewusst, der war noch da und es hat funktioniert. In Zukunft 
werden passende bestellt.

Falk Brunner schrieb:
>>Wie schnell zieht der Mega8 seinen Ausgang auf High (habe nichts im DB
>>gefunden) und wie schnell schaltet der BUZ11 dementsprechend?
>
> SCHNELL!
>
> Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz"
>
>>Was kann ich nachträglich machen, um Störungen möglichst zu reduzieren?
>
> Ein Gatevorwiderstand einbauen, um die Schaltzeiten zu vergrößern. So
> 1-10us sind bei 150Hz schon OK.

Wird gemacht. Passt der oben genannte bereich von 22R bis 47R? Habe kein 
Oszilloskop.

Falk Brunner schrieb:
>> Platz für einen Kühlkörper ist
>>nicht mehr vorhanden, ohne Gatewiderstand war der nicht notwendig.
>
> Rechne mal.

Dauerstrom 2A^2 * 0,1R = 0,4W.
zzgl. Schaltverluste. Mit Glück gehts so, sonst muss halt noch ein 
Schlitz für einen KK in das Gehäuse.

Andreas Lang schrieb:
>> Was kann ich nachträglich machen, um Störungen möglichst zu reduzieren?
> LC-Tiefpass und Freilaufdiode nachrüsten.
> Wenn man das richtig macht, kann man mit der Schaltfrequenz auch wieder
> höher gehen.

Werd ich machen. fg so um 150Hz.

von Falk B. (falk)


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@ Guest (Gast)

>Wird gemacht. Passt der oben genannte bereich von 22R bis 47R?

Zu klein. Eher so 1k.

>Dauerstrom 2A^2 * 0,1R = 0,4W.
>zzgl. Schaltverluste.

Warum rechnest du nicht? Zu faul?

von Guest (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
>>Wird gemacht. Passt der oben genannte bereich von 22R bis 47R?
>
> Zu klein. Eher so 1k.

Ok, werd ich einbauen.

Falk Brunner schrieb:
>>Dauerstrom 2A^2 * 0,1R = 0,4W.
>>zzgl. Schaltverluste.
>
> Warum rechnest du nicht? Zu faul?

Nein, eher übervorsichtig geschätzt.

Gerade mal nachgerechnet. Bei 100mR Rds_on und 100us rise-time bei 150Hz 
komme ich auf rd. 0,6W.


Mach' ich mir zu große sorgen? Sind 2A mit 40ns rise-time (hart 
geschaltet, ohne Schutzelemente) über 4m Leitung viel? Hab da leider 
garkeine Größenordnung im Kopf und keine Messmittel.

Tiefpass und Gatewiderstand werden natürlich trotzdem nachgerüstet.

von Pink S. (pinkshell)


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Bei 40ns Schaltzeit sollte es eigentlich kaum Störungen oberhalb 10 MHz 
geben. Eine Verlängerung der Schaltzeit mit Rg sit sicher hilfreich. Ich 
plädiere auch eher für 47 Ohm.

von Pepe (Gast)


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Nicht ganz ernst gemein:
Hab vor kurzem dimmbare LED-Strips gekauft (natürlich mit "CE 
Aufkleber") und bei mir im Haus eingebaut. Versuchsweise an eine 
Kabeltrommel angesteckt, an der auch ein Radio lief. Sobald die LEDs an 
sind, hörst Du vom Radio nichts mehr.
Also: Das Störproblem haben schon die "Profis" nicht im Griff oder gibts 
in China überhaupt so was ähnliches ?

von picalic (Gast)


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Pepe schrieb:
> (natürlich mit "CE
> Aufkleber")

CE = "Chinese Export"

von Pepe (Gast)


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Ah. Jetzt weis ich endlich was die Abkürzung bedeutet...

von Falk B. (falk)


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@ Guest (Gast)

>Gerade mal nachgerechnet. Bei 100mR Rds_on und 100us rise-time bei 150Hz
>komme ich auf rd. 0,6W.

Was soll denn das? Ist es SOOOO viel verlangt, die beiden verschiedenen 
Verluste einfach mal GETRENNT hinzuschreiben? Damit kann man nämlich was 
sehen und ggf. anders dimensionieren.

Leitungsverluste

P = I^2 * R = 2A^2 * 0,1 Ohm = 0,4W

Schaltverluste

P = 0,25  U  I * (tr+tf)/T = 0,25  12V  2A *(1us+1us) / 6,6ms = 
1,8mW

Man SIEHT hier, dass man sich noch einen VIEL langsameren Schaltvorgang 
leisten kann, ohne nennenswert die Energiebilanz zu versauen. 100us sind 
immer noch nur ~ 180mW Verlustleistung. Gekauft! Die EMV wird es dir 
danken.

>Mach' ich mir zu große sorgen? Sind 2A mit 40ns rise-time (hart
>geschaltet, ohne Schutzelemente) über 4m Leitung viel?

So schnell wie nötig, so langsam wie möglich.

von Guest (Gast)


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Guten Morgen,


Falk Brunner schrieb:
> Man SIEHT hier, dass man sich noch einen VIEL langsameren Schaltvorgang
> leisten kann, ohne nennenswert die Energiebilanz zu versauen. 100us sind
> immer noch nur ~ 180mW Verlustleistung. Gekauft! Die EMV wird es dir
> danken.

> So schnell wie nötig, so langsam wie möglich.

Stimmt, in dem Falle hatte ich nur die Verlustleistung im Blick und 
dabei die Dimensionen völlig verloren.

Vielen Dank für die geduldige Hilfe.

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