PWM nach Opto

[Tobias T. (ignoty)]

Hallo,

es handelt sich hier um eine Halbbücke, die durch einen IR2104 Treiber 
geregelt wird. Der Mikrocontroller generiert ein 20 kHz PWM Signal, 
welches über einen 6N137 Optokoppler (zwecks galv. Trennung) an den 
Eingang des Treibers übertragen wird.
Die Spannung an den Pins 7&8 des Optokoppler ist 5,1 V bis das PWM 
Signal am Eingang anliegt, dann sinkt sie auf 4,5 V.

Das eigentliche Problem ist, dass das Rechtecksignal durch den 
Optokoppler verfälscht wird (siehe Anhang) und mir nicht klar ist 
wodurch.

Alle "+15V" sind konstante 15 V Gleichspannung.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Was soll der R3, 680 Ohm ?
Mir scheint, der 6N137 etwas abenteuerlich beschaltet, bitte mit dem 
Datenblatt ueberpruefen.

[Tobias T. (ignoty)]

Stimmt.
Berechne ich den Widerstand R3 neu, komme ich auf 198 Ohm. Und R2 sollte 
laut Datenblatt mit 350 Ohm ausgelegt werden.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Wenn R2 wirklich 287 Ohm ist, dann macht der Spannungsteiler aus R2 und 
R3:

U(pin7,8) = 15V * 287 / (680 + 287) = 4,45V

Nicht berücksichtigt ist dabei
- der Strom in Pin 7 und 8
- die Sättigungsspannung des 6N137-Ausgangstransistors

4,5V ist bei der Schaltung also zu erwarten.

[Ralf G. (ralg)]

Dietrich L. schrieb:
> 4,5V ist bei der Schaltung also zu erwarten.

Sollte R2 nicht auf Masse liegen für einen sinnvollen Spannungsteiler. 
Wozu zieht man (über Widerstände) den Ausgang des 6N137 und den Eingang 
des IR2104 Richtung 15V?

[Dietrich L. (dietrichl)]

Ralf G. schrieb:
> Sollte R2 nicht auf Masse liegen für einen sinnvollen Spannungsteiler.

R2 ist der Ziehwiderstand des OK-Ausgangstransistors. Der "sinnvolle 
Spannungsteiler" besteht aus R3 und D1 (das wird wohl eine 
5,1V-Zenerdiode sein).

> Wozu zieht man (über Widerstände) den Ausgang des 6N137 und den Eingang
> des IR2104 nach 15V?

Weil Tobias keine +5V zur Verfügung hat und der 6N137 diese braucht?

[spess53 (Gast)]

Hi

>Sollte R2 nicht auf Masse liegen für einen sinnvollen Spannungsteiler.
>Wozu zieht man (über Widerstände) den Ausgang des 6N137 und den Eingang
>des IR2104 Richtung 15V?

Das ist ein Pull-Up-Widerstand. Der 6N137 hat einen 
Open-Kollektor-Ausgang.

MfG Spess

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

Tobias T. schrieb:
> Das eigentliche Problem ist, dass das Rechtecksignal durch den
> Optokoppler verfälscht wird (siehe Anhang) und mir nicht klar ist
> wodurch.
> Alle "+15V" sind konstante 15 V Gleichspannung.
Und wie sieht die Versorgungsspannung des Optokopplers aus?

[Tobias T. (ignoty)]

Lothar M. schrieb:
> Und wie sieht die Versorgungsspannung des Optokopplers aus?

Ohne PWM Signal an Optokoppler-Eingang -> Bild 1
Mit PWM Signal (20 kHz, 50% duty cycle) an Optokoppler-Eingang -> Bild 2

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

Tobias T. schrieb:
> -> Bild 2
Und genau so sieht auch dein Ausgangssignal aus. Ist dir jetzt klar, was 
da passiert?

Mein Vorschlag: mach den R2 mindestens doppelt so groß...

[Ralf G. (ralg)]

Dietrich L. schrieb:
> R2 ist der Ziehwiderstand des OK-Ausgangstransistors. Der "sinnvolle
> Spannungsteiler" besteht aus R3 und D1 (das wird wohl eine
> 5,1V-Zenerdiode sein).

Ahh. Bei 'das wird wohl...' war ich noch nicht ;-)
Da kommt's ja noch auf die Z-Diode an, bei welchem Strom die auch 
saubere 5(.1)V liefert.

R2 erscheint mir zu gering. Im Datenblatt sind die Beispieldiagramme 
alle mit höheren Werten.

Und: Welchen Einfuss könnte der Eingang der Halbbrücke auf den 
Signalverlauf haben?

P.S.:
Die Beschaltung von Pin7 hat welchen Einfluss?

[Tobias T. (ignoty)]

Lothar M. schrieb:
> Mein Vorschlag: mach den R2 mindestens doppelt so groß...

Vielen Dank.
Werde jetzt erst einmal die 350 Ohm, welche im Datenblatt definiert 
sind, testen. Falls dies keine deutliche Verbesserung ergibt, werde ich 
auf 500 Ohm wechseln.

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

Lothar M. schrieb:
> Mein Vorschlag: mach den R2 mindestens doppelt so groß...
Und parallel zum C1 noch einen Pufferelko mit 2...10uF

Tobias T. schrieb:
> Vielen Dank. Werde jetzt erst einmal die 350 Ohm, welche im Datenblatt
> definiert sind, testen. Falls dies keine deutliche Verbesserung ergibt
Dir ist noch nicht klar, was da passiert, stimmts?

> werde ich auf 500 Ohm wechseln.
Du kannst alternativ den R3 wie den R2 auch auf 350 Ohm setzen. Du 
brauchst einfach nur einen Spannungteiler aus R2 und R3, der bei 
durchgeschaltetem OK mehr als 5V an die Z-Diode liefert. Denk mal drüber 
nach, vor du losbastelst...

[he? (Gast)]

>6N137

ist ziemlich langsam, ich nehme sowas:
https://www.fairchildsemi.com/products/optoelectronics/high-performance-optocouplers/high-speed-logic-gate/HCPL2630.html

Gruß J

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

he? schrieb:
>> 6N137
> ist ziemlich langsam
Ach, für 20kHz tuts den allemal.

[Tobias T. (ignoty)]

Lothar M. schrieb:
> Dir ist noch nicht klar, was da passiert, stimmts?

Nein so ganz ist mir nicht klar, was da passiert.

[he? (Gast)]

>Ach, für 20kHz tuts den allemal.
100% ACK

Nur für empfindliche Ohren geh ich auf 60kHz und da wird es dann langsam 
eng ;)

Gruß J

[Tobias T. (ignoty)]

Da ich meinen letzten Beitrag nicht mehr editieren kann:

Ich vermute, dass sich der Kondensator in jeder Periode lädt/entlädt und 
dadurch die Versorgungsspannung des 6N137 nicht konstant ist, daher noch 
einen Pufferelko.

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

Tobias T. schrieb:
> Ich vermute, dass sich der Kondensator in jeder Periode lädt/entlädt und
> dadurch die Versorgungsspannung des 6N137 nicht konstant ist,
Richtig. Und zwar durch den niederohmigen R2. Oder andersrum, weil der 
Spannungsteiler aus R2 und R3 zu wenig Spannung für die Versorgung übrig 
lässt. Diese Versorgung bricht deshalb bei durchgeschaltetem OK 
zusammen.

> daher noch einen Pufferelko.
Das ist erst der zweite Schritt. Und eigentlich nicht nötig, wenn die 
Widerstände zueinander passen und immmer genug Spannung für die Z-Diode 
über bleibt.

[Uwe (Gast)]

Hi,
ich sehe dein Problem nicht so recht:
aus dem Datenblatt des IR2104
>VIH Logic “1” (HO) & Logic “0” (LO) input voltage 3 — —   VCC = 10V to 20V
>VIL Logic “0” (HO) & Logic “1” (LO) input voltage — — 0.8 VCC = 10V to 20V
dein OK bringt bis 4V sauberes Signal der Rest ist ja schön wenn er 
nicht verfälscht, aber das Schalten ist lange durch.
Wo ist also dein eigentliches Problem?

Viel Erfolg, Uwe

[Tobias T. (ignoty)]

Vielen Dank an alle, die geholfen haben, das Problem ist gelöst und ich 
habe nun saubere Signalflanken.

@Uwe, es war eines von mehreren Problemen, aber eines nach dem anderen.

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

Tobias T. schrieb:
> das Problem ist gelöst
Auf welche Art?
Welche Bauteilwerte hast du letztlich verwendet?

[Tobias T. (ignoty)]

Lothar M. schrieb:
> Auf welche Art?
> Welche Bauteilwerte hast du letztlich verwendet?

Ich hab für R2 und R3 jeweils 357 Ohm Widerstände verwendet. Den Elko 
habe ich erst einmal aus Platzgründen weg gelassen, kann aber notfalls 
noch erweitert werden.

[Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)]

Dann nimm aus Platzgründen 10µF Keramik SMD0805, sind auch bei 5V dann 
noch mehr als 100nF.

[Clemens L. (c_l)]

he? schrieb:
>>6N137
>
> ist ziemlich langsam, ich nehme sowas:
> fairchildsemi.com/.../HCPL2630.html

Der HCPL-2630 ist die Dual-Channel-Version des 6N137, mit exakt der 
gleichen Geschwindigkeit.

Und wie man an den Signalen erkennen kann, ist die Geschwindigkeit nicht 
das Problem.

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

Tobias T. schrieb:
> Ich hab für R2 und R3 jeweils 357 Ohm Widerstände verwendet.
Der R3 muss dabei U²/R = 10*10/357 = 280mW aushalten. Das hast du 
beachtet?

[Tobias T. (ignoty)]

Lothar M. schrieb:
> Der R3 muss dabei U²/R = 10*10/357 = 280mW aushalten. Das hast du
> beachtet?

Ja hab ich beachtet, trotzdem danke.

[aSma>> (Gast)]

Tobias T. schrieb:
> Ja hab ich beachtet, trotzdem danke.

Das sagen sie alle und danach sind sie schwanger. :)