mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Controller wird von 50V PWM Signal gestört


Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen!

Ich betreibe einen Scheibenläufermotor(Motordaten: 50V, 7A ->350W) an 
einem Atmega16 mit H-Brücke und PWM (ca. 5kHz).
Meine Problem ist, dass über die gesamte Controllerschaltung die PWM 
Frequenz zu sehen ist. Auf fast allen Pins sind Spannungsspitzen in Form 
der PWM Frequenz bis zu 5V positiv/negativ auch auf der 
Versorgungsspannung.
Da ich mit dem AD Wandler und mit externen Interrupts arbeite sind diese 
Spitzen extrem störend. Außerdem steigt mein Display sobald ich die 50V 
zuschalte auch aus.
Der Controller ist nach dem Tutorium hier beschalten(Kondensatoren, 
Spannungsregler,...)
Habe schon folgendes versucht:

1. Tiefpass vor den Controllereingängen: Spannungspitzen geringer aber 
immernoch zu hoch. für jeden Controller Eingang Tiefpass -> zu 
aufwendig.

2. Großer Elko(3300µF) zwischen + und Masse von den 50V. Ist glaub ich 
bei jeder H-Brücke sinnvoll.

3. Den Leistungsteil vom Controllerteil zu trennen mit Optokopplern 
(Optokoppler zwischen Contoller-PWM-Pin und Mosfettreiber): Bringt auch 
nicht viel.

Ich würde die Störung gern an der Wurzel beheben weiß aber nicht wo?
Wie kann man generell solche Störungen vom Controller fern halten?
Weiß jemand wie das bei noch höhern Leistungen gemacht wird?
Bringt es was den Motor zu entstören?
An welcher Stelle gehören sonst noch Kondensatoren in eine H-Brücke?

Viele Grüße

Autor: Zacc (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Man kann viel erreichen mit der Leitungsfuehrung. Dazu muss man sich 
ueberlegen wo die Stroeme fliessen(koennen/sollen). Die muessen nicht 
ueberall durch, sondern nur das wo sie sollen. Die Thematik ist nicht 
trivial. Ein neues Layout im mindesten, allenfalls zwei.

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja Layout ist gut, ich hab's im Moment noch fliegend verkabelt.
Ein sauberes Eagle-Layout mit viel Massefläche könnte helfen?
Oder gibt es ne Möglichkeit die Leistungselektronik komplett von der 
Ansteuerelektronik zu trennen?

Autor: Zacc (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Man kann dass auch auf einer Leiterplatte trennen. Wichtig ist das die 
50V/7A nicht zum Controller kommen. Die muessen aussen rum. Auch wenn 
ein Leiter gleiches Potential suggeriert, dem ist nicht so. Links und 
Rechts vom Draht ist nichjt dasselbe wenn man ein paar Amp durchlaesst, 
und gepulst schon gar nicht.

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die 50V/7A kommen nicht zum Controller, sondern lediglich die Störungen 
(vom Schalten) genau dann wenn das PWM Signal wechselt.
Was meinst du mit aussen rum?
Wie wird das mit dem Trennen technisch realisiert? Optokoppler, DC-DC 
Wandler?
Hauptsache dabei ist doch, dass man die Massen von den beiden 
elekrischen Seiten trennt oder?

Autor: Power (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hast du den Motor entstört? Mit 10nF von jedem Pol gegen das Gehäuse und 
einen 10nF parallel an die Motorkontakte, KerKos, mit 100V sollten 
reichen.
Was du misst ist offensichtlich die Induktionsspannung der 
Motorwicklung, wenn der PWM abschaltet.

Autor: Zacc (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nein, die Masse kann zusammen sein. Aber der Strom soll nicht durch die 
Masse des Controllers fliessen. Wie ein Baum. Die Wurzel ist das Power 
supply (GND). Dann von dort zum Controller und nochmals vom Powersupply 
zur Endstufe und nochmals nom Powersupply(GND) zum Motor. Dasselbe mit 
dem Vcc(50V)

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Entstört hab ich ihn noch nicht.
Ist auch nicht so einfach, denn das Gehäuse hat keinen Masseverbindung 
und die Anschlüsse werden aus dem Inneren rausgeführt. Könnte die 
Kondensatoren frühestens auf der Platine mit den Anschlüssen verbinden.
Werd's aber auf jeden Fall mal versuchen.
Induktionsspannung glaub ich nicht, da ich den Motor blockiert hab um ne 
Stromregelung aufzubauen.

Autor: Power (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nunja, die Induktion hast du immer, auch wenn der Motor blockiert ist. 
Die Spulen sind ja trotzdem da. ;-)
Hatte bei einem Modellpanzer auch einen nicht entstörten Motor drin, der 
hat den Empfänger derart gestört dass nichts mehr ging, sobald der Motor 
per PWM gedrosselt wurde.

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Zacc:
Du meinst ne sternförmige Masseführung? das kann ich erst testen wenn 
ich das ganze mit Eagle gelayoutet hab. Ist aber sicherlich sinnvoll.

Gibt's sonst was zu berücksichtigen bei ner H-Brücke in dem 
Leistungsbereich?
Meine MOSFETS haben zwar schon eigene Freilaufdioden, wär es trotzdem 
sinnvoll zusätzliche externe zu nehmen?

Autor: Der Techniker (_techniker_)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
...auch ruhende Maschinen haben Induktionsspannungen.. ;-)

Autor: Power (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>wär es trotzdem sinnvoll zusätzliche externe zu nehmen?
Ich schalte eine BYV32/200 (Doppeldiode, schnell, 8A, TO220) mit der 
gemeinsamen Kathode gegen + und die Anoden an die Motoranschlüsse.

Autor: Power (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich häng' mal meine Endstufenvariante dran.
Die Highside-MOSFETs werden statisch geschaltet, dei Lowside per PWM.
Strommessung per Shunt, mittlerweile durch Allegro Hallsensoren ersetzt.

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Besten Dank. Werd eure Tipps mal umsetzen.

@Power: Vielen Dank für den Schaltplan, werd die Dioden mal einbauen.
Welchen Zweck haben die Optokoppler, außer die MOSFETS anzusteuern?
Für was sind die anderen Dioden (BZX85)?

Autor: Power (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Optokoppler dienen, wie erwähnt, die MOSFETs anzusteuern. Da ich für 
die Ansteuerung eines Transistors o.Ä. eine Spannung > +Ub (24V) 
bräuchte, wäre das einiges Aufwändiger zu realisieren. Der Optokoppler 
dient als 'potentialfreier' Schalter.
Die BZX85 begrenzen die Gate-Source-Spannung (Impulse) auf +/- 15V, da 
die GS-Spannung bei diesem MOSFET maximal +/-20V betragen darf. Im 
Moment des Zuschaltens wäre diese Spannung überschritten (24V + 9V = 
33V).

Autor: spess53 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi

Ich kenne deine Schaltung nicht, aber hast du schon mal an die Ver-
wendung von 'Totzeitgliedern' gedacht.

MfG Spess

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab eure Vorschläge umgesetzt, funktioniert aber irgendwie nicht:
die Entstörung vom Motor mit Kondensatoren hat nichts gebracht, die 
Peaks sind immernich da und stören den Controller. Auch die Dioden haben 
keinen merklichen Unterschied gebracht.
Deshalb nochmal meine Frage:
Weiß jemand wie das bei professionellen Lösungen für die Industrie 
gemacht wird?
Warum funktioniert das nicht, wenn ich den Lastteil mit Optokopplern vom 
Steuerteil trenne (sozusagen das PWM Signal mit den Optokopplern 
übertrage)? Hab gedacht genau dafür wären die Teile da. Oder kann es 
passieren, das trotzdem HF-Störungen an den Steuerteil gelangen.

Autor: Jiro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wenn du den leistungsteil komplet vom steuerteil abgetrennt hast dürfte 
eigendlich nimmer viel passieren.aber probier doch mal den leistungsteil 
komplet als solches zu schirmen in dem du es erstmal probeweise in ne 
metallkiste packst die gerdet ist könnte sein das sie als sender 
funktioniert im moment. andernfals würde ich mir nochmal den 
steuerungsteil anschauen dort werden doch auch die 5khz erzeugt wenn die 
spikes noch da sind obwohl der leistungsteil nicht drann ist mußte da 
suchen

Autor: Andreas K. (oldcoolman)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
guck mal was passiert, wenn du den Motor durch einen Ohmschen 
Wiederstand
ersetzt. (4 X 12 V 50 W Halogen in Reihe ? )

Denk auch mal an geschirmte Leitungen im Leistungsteil.
Bei Wechselrichtern in der Industrie ist das Pflicht.
Ich denke nachdem du das galvanisch entkoppelt hast,liegt
eine Kopplung durch elektromagnetische oder magnetische Feldern vor.

gruß

Andi

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für die weiteren Tipps. Werd's umsetzen und dann berichten.

@ Jiro: Also wenn ich den Motor abtrenn dann hab ich kein Problem mit 
Störungen, erst wenn die 50V dazugeschalten werden. Denke dass es 
deshalb nicht am Steuerteil liegt.

Autor: Karl Napf (karlnapf)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also das mit der Metallkiste und den geschirmten Kabeln hat nicht viel 
gebracht.
Aber ich habe die Gatewiderstände der Mosfets erhöht. Dadurch werden sie 
zwar geringfügig wärmerm, aber die Störungsspitzen sind jetzt nur noch 
minimal!
Trotzdem vielen Dank für die Bemühungen.

Autor: Thomas O. (kosmos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
durch den größeren Gatewiderstand sind die Flanken nicht mehr so steil, 
deshalb hast du jetzt weniger Störungen. Aber das Problem liegt ja nicht 
an der 5V Leitung sondern an der 50V Leitung deswegen würde ich direkt 
vor den Motor ein LC Filter machen. Den Mosfet möglichst nah an den 
Motor damit deine 50V Leitungen möglichst kurz bleiben. 3300µF halte ich 
bei 7A auch für etwas wenig würde da eher in Richtung 10.000µF gehen.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.