PWM Signal verschoben, nicht Synchron, LC-Filter Fragen-"schwingt sich auf"

[Lukas S. (lukas_s329)]

Guten Tag,

hoffe das jemand hier meine zwei Fragen beantworten kann:

Grundsätzlich: ich arbeite an einer H-Brücke, welche mit 62kHz durch 
einen Atmega 2560 angesteuert wird. Der Ausgang soll durch einen 
LC-Filter gefiltert werden, sodass eine "Ripple arme" Gleichspannung am 
Ausgang anliegt. Bilder vom Schaltplan im Anhang...

Zur H-Brücke: Diese Arbeitet so, dass bei 50% Duty cycle am Ausgang 0V 
anliegt. (So machen es Beispielsweise auch H-Treiber wie der LTC1923...)

Frage 1: (kleineres Problem.... ;)   )

Ich habe mich dazu entschieden, den Treiber 1 (IR2110) mit dem PWM von 
Timer 3 anzusteuern und den Treiber 2 mit dem PWM Ausgang von Timer 5. 
Dummerweise erkenne ich einen Versatz in den Beiden PWM Ausgängen der 
unterschiedlichen Timer. (Siehe Bild DS0002, gemessen an den Treiber 
Ausgängen ohne angeschlossene Mosfets). (Bild DS0001: Ausgang OC3A mit 
OC5A verglichen) Beide Timer werden direkt hintereinander Initialisiert. 
Kann man es per Software programmieren, dass diese Synchron laufen oder 
bleibt mir nur die Möglichkeit, die beiden Treiber zu Brücken und mit 
einem Timer und somit Beispielsweise mit OC3A und OC3B anzusteuern?

Frage 2: (größere Prio)...

Der LC-Filter ist mit zwei Hochstrominduktivitäten von Würth Elektronik 
(WE 74435582200 22µH 15A) und jeweils einem Kondensator (47µF 
CCONDUCTIVE POLYMER HYBRID ALUMINUM) aufgebaut. (Siehe Schaltplan) 
Daraus errechne ich eine Grenzfrequenz von 4,95 kHz. Am Ausgang messe 
ich eine schöne Gleichspannung und am Eingang des Filter liegt das 
PWM-Signal an. Jedoch kommt es plötzlich bei einem gewissen duty cycle 
von bspw. 70% zu einem starken Pfeifen der Induktivitäten und auf dem 
Oszilloskop sind nur noch wilde Ausschläge zu erkennen. Da ich mich 
leider mit Filtern sehr schlecht auskenne meine Frage: was kann das 
Problem sein ist evtl. der Kondensator zu groß gewählt?  Hoffe jemand 
kann mir da weiterhelfen. Die LT-Spice Simulation zeigt in der Theorie, 
dass der Filter so funktionieren müsste. Es währe wirklich nett, wenn 
sich der ein oder andere meiner Sache annehmen kann. Ich bin gewillt zu 
lernen auf diesem Gebiet.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Lukas S. schrieb:
> Kann man es per Software programmieren, dass diese Synchron laufen
Frage 1:
Wenn Timer A früher als Timer B gestartet wird, kann man im Timer B 
Counter Register ein paar Zyklen vorlegen, im Idealfall hat er beim 
Starten dann den gleichen Zählerstand wie Timer A.
Testen kann man das über den Simulator oder per Versuch und Irrtum oder 
Zyklen auszählen am Oszi.
Frage 2: Mir klingt das so, als ob da was in Resonanz gerät, kann man 
aber mit dem Oszi sehr schnell sehen, wenn man einen Kanal vor und einen 
Kanal hinter das Filter legt.

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

Lukas S. schrieb:
> Ich habe mich dazu entschieden, den Treiber 1 (IR2110)
So ein viereckiger Kasten mit laufenden Nummern dran ist als 
Schaltplansymbol absolut vollkommen ungeeignet. Den Plan kann man ohne 
Datenblatt nicht "lesen". IR hat doch ein schönes funktionales Symbol 
vorgelegt, warum malst du es nicht auch so?
Dann tauchen auch die unbelegten Pins gar nicht im Schaltplan auf und 
lassen auch keine Fragen offen...
(Obacht: die Pinnummern im Screenshot sind von von einem anderen 
Gehäuse)

> Jedoch kommt es plötzlich bei einem gewissen duty cycle von bspw. 70% zu
> einem starken Pfeifen der Induktivitäten und auf dem Oszilloskop sind
> nur noch wilde Ausschläge zu erkennen.
Vermutlich tickt da die Ansteuerung aus. Wie sieht denn das Layout vom 
µC über den Treiber und die Mosfets bis zum Ausgang insgesamt aus?

Und woher kommt der GNDMESS?
Wie sieht das Signal dort gegen den Pin 15 deiner Treiber aus?

[Wolfgang (Gast)]

Lukas S. schrieb:
> Dummerweise erkenne ich einen Versatz in den Beiden PWM Ausgängen der
> unterschiedlichen Timer. (Siehe Bild DS0002, gemessen an den Treiber
> Ausgängen ohne angeschlossene Mosfets).

Hinter deinem Ausgangsfilter sollte das doch egal sein. Worum geht es 
dir bei dieser Überlegung?

[Peter D. (peda)]

Schau Dir mal das TSM Bit an. Damit kann man alle Timer gleichzeitig 
starten und dann laufen sie synchron los.

[Lukas S. (lukas_s329)]

Lothar M. schrieb:
> So ein viereckiger Kasten mit laufenden Nummern dran ist als
> Schaltplansymbol absolut vollkommen ungeeignet. Den Plan kann man ohne
> Datenblatt nicht "lesen". IR hat doch ein schönes funktionales Symbol
> vorgelegt, warum malst du es nicht auch so?
> Dann tauchen auch die unbelegten Pins gar nicht im Schaltplan auf und
> lassen auch keine Fragen offen...
> (Obacht: die Pinnummern im Screenshot sind von von einem anderen
> Gehäuse)

Danke für den Hinweis da gebe ich Ihnen zu 100% recht setze ich beim 
nächsten Design um.

Lothar M. schrieb:
> Vermutlich tickt da die Ansteuerung aus. Wie sieht denn das Layout vom
> µC über den Treiber und die Mosfets bis zum Ausgang insgesamt aus?
>
> Und woher kommt der GNDMESS?
> Wie sieht das Signal dort gegen den Pin 15 deiner Treiber aus?

Siehe Bilder GND Mess ist ein Shunt an welchem die beiden Source Pins 
der Mosfets angeschlossen sind. Über einen OAmp kann ich so den Strom 
messen. Layout ausschnitt der Ansteuerung vom MC bis zum Fet habe ich 
angehängt. Zusätzlich ist eine Ladungspumpe integriert, welche 100% Duty 
Cycle ermöglicht...und den Bootstrap Kondensator auflädt.

Wolfgang schrieb:
> Hinter deinem Ausgangsfilter sollte das doch egal sein. Worum geht es
> dir bei dieser Überlegung?

Ja ist es vermutlich auch deshalb werde ich es entweder so belassen, die 
beiden Treiber koppeln oder das hier umsetzen:

Peter D. schrieb:
> Schau Dir mal das TSM Bit an. Damit kann man alle Timer gleichzeitig
> starten und dann laufen sie synchron los.

Matthias S. schrieb:
> Mir klingt das so, als ob da was in Resonanz gerät, kann man
> aber mit dem Oszi sehr schnell sehen, wenn man einen Kanal vor und einen
> Kanal hinter das Filter legt.

Okay auf was sollte ich dann da achten? Zuerst schönes Bild mit PWM und 
dem geglätteten Ausgangspegel dann plötzlich die "Resonanz" wobei die 
Spule auch etwas warm wird und der Strombedarf der Schaltung um fast 2 
Amp steigt..
Leider kann ich da nichts "sehen" in diesem Moment...;)

Danke für die Antworten bisher hoffe ich kann das Problem mit eurer 
Hilfe finden.

[Lukas S. (lukas_s329)]

Hat jemand noch eine Idee, die mir bei dem Problem mit dem Filter 
weiterhelfen könnte? Findet jemand einen offensichtlichen Fehler am 
Filter, warum es zu den Problemen kommt?

Ich bin so langsam mit meinen Ideen am Ende. Es wäre mir wirklich eine 
große Hilfe, wenn jemand so ein Problem kennt oder eine Idee hat, was 
ich evtl. verändern kann damit es nicht zu der ("Resonanz"?) kommt..

Danke euch.

[Egon D. (Gast)]

Lukas S. schrieb:

> Matthias S. schrieb:
>> Mir klingt das so, als ob da was in Resonanz gerät,
>> kann man aber mit dem Oszi sehr schnell sehen, wenn
>> man einen Kanal vor und einen Kanal hinter das Filter
>> legt.
>
> Okay auf was sollte ich dann da achten? Zuerst schönes
> Bild mit PWM und dem geglätteten Ausgangspegel dann
> plötzlich die "Resonanz" wobei die Spule auch etwas
> warm wird und der Strombedarf der Schaltung um fast 2
> Amp steigt..
> Leider kann ich da nichts "sehen" in diesem Moment...;)

???

Vielleicht einfach mal den Y-Bereich hochschalten?!

Resonanz setzt i.d.R. nicht schlagartig ein; es könnte
helfen, sich mit dem Tastgrad langsam heranzutasten.

[Walter L. (Gast)]

Das sind doch Reihenschwingkreise. Dämpfung kommt nur vom R der Spule. 
Belaste mal den Ausgang mit einem R....

[PSU (Gast)]

Hi Lukas,

was hast Du denn als Last dran?

Kann es sein, dass Deine Spule in Sättinung geht?

Zeig mal ein Bild der beiden PWm Signale, kurz bevor es zu "schwingen" 
anfängt.

Zeig auch ein Bild vom Strom zu diesem Zeitpunkt.

Grüße