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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ATMEGA88, PWM, H-Bridge entstören


Autor: Markus (Gast)
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Ich steuere über einen ATMEGA88 per PWM eine H-Bridge an. Diese wird mit 
zwei IRF7317 realisiert. Der Motor läuft super, allerdings habe ich 
enorme Störungen auf der Betriebsspannung, welche bis in die µC 
Schaltung gelangen und dort Funktionsaussetzer hervorbringen.

Natürlich könnte ich das Signal mit einem Tiefpaß filtern. Leider müssen 
dann für kleine Frequenzen große Kondensatoren her. Aus Platzgründen 
suche ich nach einer besseren Möglichkeit.

Über Hilfe wäre ich dankbar.

Markus

Autor: Markus (Gast)
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So sieht meine bisherige Beschaltung aus.

Autor: Markus (Gast)
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Und so meine Messung.

Autor: Markus (Gast)
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Signal 1: Betriebsspannung
Signal 2:PWM Signal

Autor: GaryB (Gast)
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abo

Autor: Matthias (Gast)
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1)
Schon mal daran gedacht, dass ein Motor eine Induktivität ist?
Diese erzwingt einen Stromfluß beim abschalten der Transistoren (zurück 
in die Betriebspannung). Du hast aber (lt deiner Schaltung) nix, was den 
Strom aufnimmt => Stützkondensatoren DIREKT an die H-Brücke.

2)
Ich vermute deine eingesetzten IC's beinhalten je einen P/N-Kanal Typ.
Falls ja: Da du durch die Parallelschaltung der Gates beide gegnsinnig 
(und zeitgleich) durchsteuerst, entsteht im Unschlaltmoment ein kurzer 
(großer) Stromimpuls quer durch die BEIDEN Transistoren (die beiden in 
einem Gehäuse). Deshalb werden die oberen und unteren Transistoren nicht 
mit identischen Signalen angesteuert, sondern es wird eine Totzeit 
eingefügt:
Transitor abschalten, kurz warten, dann den anderen aktivieren.

Gruß

Autor: florian (Gast)
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Ahh Hallo,

schick mal ein Photo von der Schaltung, damit man sich ein bild machen 
kann wie du das schaffst so viel einzukoppeln. Ich vermute mal deine 
Leitungen sind ziemlich lang. Was für ein Netzteil benutzt du? Wie stark 
ist denn der Motor und welche Kabelquerschnitte benutzt du?
Vieleicht ist die Masseleitung zu klein und/oder nicht richtig 
kontaktiert?


Gruß
Florian

Autor: florian (Gast)
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Ganz schönes Oszi

Autor: Markus (Gast)
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Danke für die bisherigen Tips!

Ich halte die beiden Punkte von Matthias für die Störung.

@Matthias:

zu1: Werde einen Kondensator einpflegen

zu2: Du hast Recht, es handelt sich in jedem IC um zwei FETs. N-Kanal 
und P-Kanal. Die Sache mit der Totzeit erscheint mir sehr plausibel. 
Allerdings ist mir nicht klar, warum während des kompletten H-Pegels des 
PWM Signals die Betriebsspannung sinkt.(siehe Messung) Vielleicht kannst 
Du da noch mal genauer was zu sagen.



Masseleitung, Leitungsdicke, Netzgerät usw. ist sicher alles OK.

Viele Grüße,

Markus

Autor: Ingo Elsen (ogni42)
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Du musst auf jeden Fall den Motor entstören. Mindestens ein 47nF 
Kondensator zwischen die _Motor_anschlüsse (also direkt am Motor)

Das Datenblatt der Dual_FETs gibt es nicht so richtig her, ob die 
parasitären Dioden als Freilaufdioden taugen. Ich würde daher 
zusätzliche Freilaufdioden (Schottky- oder schnelle SI-Dioden) einfügen.

Nach den beiden Maßnahmen, plus, wie oben schon gepostet, der sauberen 
Ansteuerung der Gates, nochmal mit dem Oszi messen. Dann schauen wir uns 
noch mal die Betriebsspannung während des H-Pegels an.

Autor: Matthias (Gast)
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@Ingo
Parallele Kondensatoren können (müssen nicht) dafür sorgen, dass die PWM 
nicht mehr richtig geht.

@Markus:
kannst du mal bitte in einem Oszi-Bild beide Gatesignal zugleich 
darstellen?
Also lt deiner Schaltung PD6 und PD3
Dann mache ich mir mal ein paar gedanken.
Aber dieses "Flattern" während der starken Spannungsfalls der gelben 
Kurve, deutet auf ein Problem der SPannungsversorgung hin (diese 
Flattern sind Reste der Gleichrichtung)
Aber möchte erstmal beide PWM Signale ZUGLEICH sehen..

Gruß

Autor: Ingo Elsen (ogni42)
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Also ein Entstörkondensator hat auf die PWM keinen Einfluss. Er liegt 
ja, wie die Motorinduktivität auch, zwischen den Ausgängen der Brücke. 
Ohne würde ich einen Gleichstrommotor nie betreiben.

s. dazu auch:
http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Getrieb...

Autor: Markus (Gast)
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@ Matthias:

Die Ansteuerung ist nicht ganz so, wie im Stromlaufplan. An einer Seite 
liegt das PWM Signal und an der anderen Seite liegt H-Pegel oder 
L-Pegel, um damit die Drehrichtung indirekt zu steuern. Es gibt demnach 
keine zwei gleichzeitigen PWM Signale.

Autor: Markus (Gast)
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Leider kann ich im Moment eh keine Messungen machen, da ich im Moment 
nicht den Oscar zur Verfügung habe.

Autor: Matthias (Gast)
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@Markus:
Ich komme mit dem Oszi bild nicht ganz klar. Kannst du mir bitte mal 
erklären, welche Teilungen dort zu sehen sind?
Hast du AC/DC Einkopplung verwendet? Wo in dem Bild ist Masse?
Welche PWM-Frequenz...?

Autor: Markus (Gast)
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@Matthias:

Kann man doch alles dem Bild entnehmen:

Ch1: UBATT, AC Betrieb, 500mV/Div
Ch2: PWM, AC Betrieb, 2V/Div

Zeitachse: 40µS/Div

Demnach kann ich aus dem Bild f=6,9khz errechnen.

Autor: Matthias (Gast)
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AC.. naja..
also fällt die Spannung somit etwa um ein Volt ab.. Warum..
Ich hab ne Vermutung, aber brauche vorher folgende Infos:
Wie groß ist der Nennstrom des Motors?
Kannst du mit den Oszi noch ne Messung OHNE Motor machen?
Ich vermute, das sieht dann ähnlich schlimm aus....

Autor: Rainer Engelhardt (rengel)
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Hallo,

zum einen ist es nicht sonderlich günstig, die Gates von P- und N-Kanal 
zusammmen anzusteuern, das führt im Umschaltzeitpunkt zu enormen 
Querströmen: sieht man auch am Oszi, in den Flanken des PWM-Signals geht 
die Spannung kurz in die Knie und erholt sich dann wieder schnell.

Das führt zweitens zur Frage: wo ist das Oszi drangeklemmt: Versorgung 
an der H-Brücke oder am Controller - dem Bild nach würde ich sagen an 
der Brücke, sonst würde der Controller aussteigen. Dann ist die Frage, 
wie klein ist die Schleife, die der Tastkopf mit dem Massanschluss 
bildet, da kann man sich ganz schön Störungen einfangen, besonders wenn 
man höhere Ströme schaltet. Würde die Betriebsspannung mal am Controller 
messen und die Masse möglichst dicht am Messpunkt anschliessen, um 
Einkopplungen zu minimieren, ausserdem mal DC-gekoppelt messen (keine 
Ahnung wie stark sich ein Tek. DSO bei AC durch nicht-periodische 
Störimpulse aus der Bahn werfen lässt), vielleicht schaut es dann gar 
nicht soo schlimm aus.

Mein Verdacht: was den Controller aus der Bahn wirft sind die 
Spannungseinbrüche in den Schaltflanken - die kann durch getrennte 
Ansteuerung der P-/N-Gates in den Griff bekommen. Der Rest ist evtl. nur 
ein etwas ungünstiger Messaufbau.

Viel Glück

Rengel

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