Hallo, ich habe folgendes Problem. Ich habe einen Baustein der mit I2C-Bus angesteuert wird und ein PWM Signal erzeugt. Dieses geht über einen MOSET-Treiber an einen MOSFET und schaltet darüber einen 24V Motor. Mein Problem dabei ist, sobald ich die 24V einschalte, bricht der I2C-Bus zusammen. Das liegt wohl daran dass unter anderem die Referenzspannung des I2C-Busses gestört wird. Mit dem Oszi erkenne ich, dass ich auf der 5V Leitung (Referenzspannung des I2C-Busses und Versorgungsspannung des PWM Bausteins) im Ausschaltmoment des MOSFETs Spannungsspitzen drauf habe. Sie sind ca. 0,5V groß. Ich denke dass ist das Problem. Hat jemand eine Idee wie ich das lösen kann. Hänge schon einige daran und habe schon viel probiert. Die Massen der 24V und 5V sind verbunden. Hatte auch schon eine Spule darin, aber es bringt nichts. Genauso hatte ich schon eine Spule in der Versorgung der 5V und Kondensatoren. Die Peaks sind genauso wie an der erzeugten PWM. Ich habe schon versucht die zu glätten. Habe dazu ein LC-Glied verwendet. Benötige dabei unbedingt eine 1000uH Spule, damit die PWM nicht in den lückenden Betrieb geht und als Kondensator habe ich einen 1000uF Elko und einen kleinen 1uF für die hochfrequenten Störungen. Habe auch mit diesen Kondensatoren schon rumprobiert, aber keine Änderung. Weiß jemand wie ich die PWM richtig glätte, ohne diese Peaks? Oder wie koppell ich den MOSFET von der Ansteuerung ab? Optokoppler? Das Problem dabei könnte werden dass meine PWM mit 97kHz läuft und nicht verändert werden kann. Hat jemand eine Idee?
Eigentlich hatte ich das ganze meiner Meinung gut geplant. Steuerteil und Lastteil getrennt und eine große Massefläche darunter. Allerdings bin ich momentan wieder auf Lochraster am rumprobieren, da ich auf der geäzten Platine nicht viel probieren kann.
Das mit der durchgehenden Masse ist so eine Sache. Wo fliesst der gehackte 24V Strom entlang, ond wo fliesst er zurueck ? Wenn er auf der GND Plane unterhalb des Steuerteils vorbeikommt ist es schon geschehen.
> Wo fliesst der gehackte 24V Strom entlang, ond wo fliesst er zurueck ?
Das ist sehr oft das Problem, vermutlich auch hier.
Abhilfe: Überlegen, wo der Strom langfliesst und evtl. ein einfacher
Schnitt in der Massefläche an der richtigen Stelle.
Klemme mal 10R Widerstände direkt zwischen den I2C Bus und die I2C Pinne des störenden Bauteils. Zur Not kannst Du bis 47R erhöhen. ggf. ein ain paar wenig nF jeweils zwischen SDA und Masse bzw. SCL und Masse. Du bremst damit ggf. den Bus etwas aus, aber das ist kein Problem, denn 100kHz oder 400kHz sind ja maximal-Grenzen. Nach unten ist da alles offen. Gruß, Ulrich
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Danke für die Tipps. Das mit der Masse klingt einleuchtend. Hatte ja auch schon probiert eine Spule die die Störungen der Masse aus der Steuerung raushält. Ganz trennen klingt mir unlogisch, weil die Massen ja verbunden sein müssen. Des Weiteren arbeite ich zur Zeit testweise auf Lochraster, also ohne Massefläche. Wo sollte ich die Masse denn wenn dann trennen, denn der Strom muß ja über den MOSFET zur Masse fließen, aber genauso auch der Steuerstrom am Gate. Danke Ulrich, das mit den Widerständen werde ich mal probieren. Ich betreibe den Bus übrigens mit 100kHz.
> Ganz trennen klingt mir unlogisch, weil die Massen
ja verbunden sein müssen.
Nein, nicht ganz trennen. Wichtig ist, dass ein Spannungsabfall durch
den Laststrom und Schaltspitzen nicht die Masse des Logikteil
beeinflussen. Da kann man kein Standardrezept geben, das musst du selbst
anhand der Gegebenheiten rausfinden. Wie schon gesagt, oft hilft ein
EINschnitt in der Massefläche.
Bensch wrote: > Da kann man kein Standardrezept geben, das musst du selbst > anhand der Gegebenheiten rausfinden. Wie schon gesagt, oft hilft ein > EINschnitt in der Massefläche. Das geht bei Lochraster nur schwer... Helfen könnte es die Massen Sternförmig ab der Zuleitung vom Netzteil zu führen und den Logik-Teil über eine kleine Spule 1..10mH gesondert zu filtern. Hinter der Spule einen 4µ7 Elko und einen 100nF Kondensator. Jedes Logikteil mit 100nF Blockkondensator versehen. Gruß, Ulrich
Das mit der sternförmigen Masse habe ich schon gemacht. Habe allerdings einen Sternpunkt gewählt, da ich 3 Netzteile habe. Eins liefert die 24V für die Last, die 5V kommen vom Mikrocontroller zusammen mit dem I2C-Bus über Flachbandkabel und ich habe noch eine extra Spannungsquelle eingebaut die die 5V für den MOSFET-Treiber über einen 7805 liefert. Ich habe mal 20R Widerstände in Reihe zu SDA und SCL gelötet, aber erfolglos. Werde es mal mit den kleinen Kondensatoren an SDA und SCL versuchen. @Ulrich: Wie genau meinst Du das dem Filtern? Meinst Du die Versorungsspannung des Logikteils filtern? Habe ich gemacht, genauso wie es in der Anleitung zum MOSFET-Treiber beschrieben steht, aber kaum Wirkung.
Hab jetzt nicht alle Antworten gelesen, aber: Masseführung wurde schon gesagt, => Leitungsführung der stromtragenden Leitungen (PWM) beachten => ABBLOCKkondensatoren (jeder zweite "spart" die ein) ... mit den bekannten Folgen => kleine Flächen aufspannen bei der Leiterbahnführung (Stromschleifen)
Ulrich P. wrote:
> paar wenig nF jeweils zwischen SDA und Masse bzw. SCL und Masse.
Was willst du damit erreichen?
Das die kapazitive Last auf dem Bus noch größer wird,
und die Flanken noch verwaschener werden???
nitraM
Das mit der Leiterführung habe ich eigentlich beachtet. Habe halt Steuer und Lastteil getrennt, auch auf der Lochrasterplatine. Wieso sind Stromschleifen gut? Oder meintest Du damit man soll sie vermeiden? Abblockkondensatoren habe ich sehr viel drin. Habe an jedem Baustein, außer MOSFET je ein 1uF oder 0,1uF und 100uF oder 1000uF parallel. Was kann man da eigentlich so empfehlen? Ich habe mal gelesen dass Elkos zur Entstörung wohl nicht so gut geeignet sein sollen. Ich habe gewickelte Kondensatoren und Elkos verwendet. Nur beim MOSFET Keramik und Tantal weil es da in der Anleitung explizit stand.
@Martin: Das mit den kleinen Kondensatoren hat Ulrich vorgeschlagen. Klar, damit werden Flanken flacher, aber ich habe gehofft die Störungen würden beseitigt.
Martin L. wrote: > Ulrich P. wrote: >> paar wenig nF jeweils zwischen SDA und Masse bzw. SCL und Masse. > > Was willst du damit erreichen? > Das die kapazitive Last auf dem Bus noch größer wird, > und die Flanken noch verwaschener werden??? Damit will ich erreichen, dass die Spikes aus dem Bus verschwinden. Mit waschen hat das nichts zu tun und der I2C Bus verträgt das durchaus, natürlich zu lasten der Geschwindigkeit. Außerdem rede ich ja von nF und nicht von µF. Schraub mal dein Autoradio auf und Du wirst dort einen I2C finden, der jeweils mit 47R und 10nF direkt am Chip 'gefiltert' wird. Und es funktioniert wunderbar. Wie schon mehrfach gesagt, die kHz Angabe ist lediglich eine maximal-Angabe, keine exakt einzuhaltende Geschwindigkeit. Gruß, Ulrich
>Damit will ich erreichen, dass die Spikes aus dem Bus verschwinden.
Man sollte trotzdem, entgegen üblicher Vorgehensweisen (besonders in der
Politik), die Ursache und nicht die Wirkung bekämpfen.
Ja, das ist es ja, ich würde gerne die PWM glätten. Habe dazu auch schon einige Forenbeiträge gelesen, aber hinbekommen habe ich es nicht. Weiß da jemand einen guten Rat?
nicht glätten, das macht die PWM ja kaputt. Lieber entkoppeln, abschirmen, entstören.. Wie größ ist der Zwischenkreiselko? (Der der Zwischen Kathode D1 und Source IC2, so nahe wie geht, angeschlossen ist?) Wenn du 97kHz PWM hast, und dort mit der Leiterbahnführung, - entkopplung nicht aufpasst, hast du schnell ne schöne Antenne... poste mal: - Größe des besagten Elkos, oder ist der Schaltplan oben etwa komplett ?? - Layout des Aufbaus Dann sehe ich/wir weiter
Matthias Lipinsky schrieb:
> => kleine Flächen aufspannen bei der Leiterbahnführung (Stromschleifen)
Das soll wohl heißen "_keine_ Flächen aufspannen", oder?
>as soll wohl heißen "_keine_ Flächen aufspannen", oder?
Naja, keine Fläche ist natürlich ideal, aber da jede Stromschleife eine
(interne) Fläche hat (schon aus Isolationsgründen) hab ich das Wort
klein
verwendet.
OK, Mißverständnis :) Klang so, als würdest du empfehlen hier und da mal eine kleine Stromschleife aufzuspannen.
Aus dem Orginalbeitrag: >Ich habe einen Baustein der mit I2C-Bus >angesteuert wird und ein PWM Signal erzeugt. Dieses geht über einen >MOSET-Treiber an einen MOSFET und schaltet darüber einen 24V Motor. ... >Habe dazu ein LC-Glied verwendet. Benötige dabei >unbedingt eine 1000uH Spule, damit die PWM nicht in den lückenden >Betrieb geht und als Kondensator habe ich einen 1000uF Elko und einen >kleinen 1uF für die hochfrequenten Störungen Was denn nun? PWM auf den Motor? Wenn ja, wofür brauchst du eine 1mH Spule? Was hat ein LC-Glied mit lückendem Betrieb zu tun? Ansonsten: Pufferkondensator über den mosfet mit Last, Freilaufdiode?
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Ich benötige ein LC-Glied, weil immer ein Stromfluß vorhanden sein muß, entweder über den Transistor oder die Freilaufdiode, wenn dieser abbricht, dann beginnt das System unkontrolliert zu schwingen. Habe ich schon gehabt, deswegen diese Spule, habe ich mir so ausgerechnet, damit der mindesthaltestrom nicht unterschritten um nicht in den lückenden Betrieb zu kommen. Formel steht im Tietze-Schenk Seite 564. Im Anhang ist der komplette Schaltplan wie ich die Platine habe fertigen lassen. Es sind 8 Ausgänge, ist aber 8 mal das gleiche. Ich habe im Zwischenkreis 1000uF. Wieso nicht glätten? Wenn ich es doch hinbekomme die PWM glatt zu bekommen, dann stört sie auch nicht mehr.
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Hier noch das Boardlayout wenn man was drauf erkennen kann. Nicht wundern, es sind noch andere Spulen verbaut, die wurden mittlerweile getauscht.
Höherfrequentze Störungen filterst Du aber nicht mit 1µF sondern eher mit 100n oder weniger. Weiß ja nicht, was für Equipment Du zur Verfügung hast, sonst wären vielleicht mal ein paar Oszillogramme von der Stromversorgung auf Deiner Treiberplatine und der Prozessorplatine, einem PWM Zweig und dem I2C interessant. Das Layout sieht im Gruunde ganz nett aus, allerdings hätte ich die Massefläche nicht über die ganze Platine gezogen, sondern nur über/unter den Schwachstromteil. Zur Schirmung des Hochstromteiles eine eigene Fläche machen und diese nur an einem Massesternpunkt über einen 0R SMD 0805 verbinden. Das gibt einem die Möglichkeit hier auch ggf mal 10R oder ein paar m/µH einzusetzen. Eine andere Lösung wäre es gewesen anstelle der MICs einen HCPL einzusetzen. In der Serie gibt es Optocoupler-MOSFET-Driver. Da bist Du dann auf der sicheren Seite. Habe die Typen nicht im Kopf, habe sie mal für einen Lichtmessplatz verbaut, kann ich ggf. also nachsehen. Wenn ich jetzt Deine Probleme sehen, weiß ich wenigstens, warum ich damals gleich die teurere aber sicherere Lösung angegangen bin. Gruß, Ulrich
Ich habe mit der Glättung der PWM rumprobiert, und diese 1000uF und 1uF Lösung brachte die beste Lösung, habe auch 100nF und 10nF probiert, aber 1uF war besser. Werde die Spannung mal Oszilloskopieren und hier reinstellen, dauert aber etwas bis ich das vom Oszi auf den PC übertragen haben. Ich habe den MIC verwendet, weil ich noch keine Ahnung von MOSFET-Ansteuerung hatte und ich diesen gerade zur Hand hatte.
Ausserordentlich irritierend finde ich die Power Beschaltung, den Fet mit einer diode in Serie an der Speisung und an der source eine 470uH Spule. Das Source potential sollte doch fest sein, allenfalls ein Shunt dort. Und dicke Elkos ueber dem Ausgang. Die MosfetTreiber an 5V. Sollten die nicht besser 15V haben ?
@ 6640 (Gast): Das ist ein Step-Down, nur halt nicht Plus, sondern Minus geschaltet. @ Lutz: 1) Abblockkondensator IC1 fehlt 2) Abblockkondesatoren MIC4417 zu weit weg & mit STICHleitung angeschlossen! => zB C2 direkt neben IC2, C1 ist dann nicht zwingend nötig 3) alle Pullups (R9..R18) würd ich kleiner wählen (zB 2k2) 4) wieso hat Oberseite keine Massefläche? => Masse als Bahn routen ergibt hohe Impedanzen! 5) 100µF Stützelko sollten hinter die Sicherung und NICHT mit STICHleitung angeschlossen werden (zB C27, C31, C39, ....) 6) Stromschleife zB D1-C21/C22-L1-D1 und C23/C24-F1-C21/C22-L1-IC10-C23/C24 sollten in der umfließenden Fläche so klein wie möglich sein => Bauteil näher zusammen! => zB IC10&D1&C22&C24 (SMD) UNTER C23/C21/L1 Ich halte 1) für absolut tödlich (PCA9634 ist schnellschaltend) und 2) für sehr schlecht. Hier würde ich zuerst ansetzen. Lies dir mal das durch: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1619.pdf achte dabei besonders auf figure 4.1 und 4.2 Das hast du gründlich vermurkst. Gruß
Also die Beschaltung habe ich aus einem anderen Projekt in der sie so funktioniert. Ich habe nur die Induktivität erhöht, aus schon genannten Gründen und mit der Kapazität rumgespielt. Ich werde jetzt mal das PWM Signal und die Versorgungsspannung oszilloskopieren und dann mal reinstellen. Außerdem werde ich mal einen Baustein suchen, der mir vielleicht ein PWM mit einer niedrigeren Frequenz liefert, ich denke dann hätte ich einige Probleme weniger.
>Also die Beschaltung habe ich aus.. Ich habe nicht die Schaltung, sondern das Layout bemängelt, mal abgesehen von: >>1) Abblockkondensator IC1 fehlt Ok. Aber lass die Fehler ruhig drin und lerne nichts daraus. > niedrigeren Frequenz liefert > immer ein Stromfluß Dann mache mal die Drosseln viel viel größer... Du solltest dir den Link mal ansehen!
@Matthias: Ja, das mit dem Abblockkondensator an IC1 habe ich verstanden, aber was meinst Du mit Stichleitung? Der Plan ist nicht der neuste. Das Board vor ca. 4 Monaten geäzt. Ich bin momentan wie schon gesagt mit der Lochrasterplatine dran, weil ich erstmal das Ding wieder zum Laufen bekommen möchte und erst dann wieder eine hoffentlich endgültige Version fertigen lassen möchte. Es war mein erstes Projekt dieser Art und hatte mit Platinendesign vorher kaum Erfahrung. Ich dachte zum Beispiel die Abblockkondensatoren wären dicht genug dran. Danke für den Link, ist sehr gut. Ich möchte ja lernen. Was meinst Du mit: Niedrige Frequenz liefert immer Strom? Ich habe nunmal meine feste 97kHz.
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>Niedrige Frequenz liefert immer Strom? Nein. ich kenne die PCA9634 (PS: wo hast die gekauft?) Das waren zwei deiner Zitate. Wenn du die PWM Frequenz verkleinerst, musst du die Drossel(bauform) vergrößern, damit dein Strom nicht lückend wird! >was meinst Du mit Stichleitung? siehe Anhang, Ausschnitt deines Layout: gelb : (Stromfuss eines Kanals) hellrot: Stichleitung, wenn gelb pulsiert, dann bildet hellrot eine große induktivitat, die den C relativ wirkungslos macht. Der C40 dagegen ist OK. Da wird der Strom "gezwungen" "über" den C zu fließen. Dieselbe Überlegung ist allerdings für den Rückfluss (GND) zu machen >Lochrasterplatine dran eher schlecht, weil der Aufbau große Induktivitäten hat >Platinendesign vorher kaum Erfahrung. Die muss jeder erst sammeln.
Ich habe den PCA9634 im letzten Herbst bei Digikey gekauft. Das mit den Stichleitungen habe ich immernoch nicht ganz verstanden, wie macht man es denn besser? Ich weiß das Lochraster schlecht ist, aber ich kann nicht dauernd neue Platine fertigen lassen in der Hoffnung es klappt jetzt. Das mit den größeren Drosseln bei niedrigerer Frequenz gibt auch Sinn. Aber ich denke eine PWM mit zum Beispiel nur 20kHz würde direkt mal weniger stören.
>0kHz würde direkt mal weniger stören. Das ist sicherlich richtig, allerdings wählt man PWM Frequenzen nicht wahllos aus, sondern nachdem, was damit betrieben wird. bsp: LED : so damit man es nicht flackern sieht Motor: so damit kein lückender Betrieb entsteht, also von Rmotor & Lmotor. Was willst du damit betreieben? Motor? siehe oben. >Stichleitungen habe ich Male doch mal auf deinem Layout die Bahnen nach, wo der Strom a) bei eingeschaltetem FET langfließt, b) bei ausgeschaltetem FET langfließt. Immer von der Quelle X3 über die Bauelemete BIS ZURÜCK zur Quelle X3. Diese beiden Stromschleifen sollten eine möglichst kleine Fläche besitzen! Jetzt gucke, wo der zugehörige Abblockelko (bezogen auf diese Schleife) liegt? Er ist mit nem langen "Draht" (Leiterbahn=>Stichleitung) an diese Schleife angeschlossen. Wird dieser Elko richtig plaziert, dann verkleiner er die Schleife.
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Ich möchte einen Motor antreiben. Allerdings ist nicht klar welcher Motor und an die verschiedenen Ausgänge kommen auch verschiedene Pumpen und Lüfter. Ich habe es mal durchgerechnet. Also bei 20kHz käme ich mit meinen 1000uF Drosseln noch hin, ohne in den lückenden Betrieb zu kommen. Ich habe jetzt mal die Ausgangsspanngungs der PWM oszilloskopiert und endlich in den PC bekommen. Die Peaks sind Spitz-Spitze ca. 1V groß. Die 5V Versorgungsspannung sie genauso aus, auch die Peaks sind genauso groß. Die Stromschleifen werde ich mir jetzt mal ansehen.
Generell hat das Layout so seine Probleme. Das ist jetzt kein Gemecker, sondern wir haben alle so angefangen. Dinge die mit hohen Strömen arbeiten, sollten immer großzügige Flächen als Verbindung haben. Bei großen Kondensatoren hart man das Problem des großen Innenwiderstandes. Also ggf. lieber mehrere kleine parallel schalten. Unterm Strich verhalten sich 10 gute SMD Kondensatoren a 100µ, die auf einer großzügigen Leiterbahn oder Fläche sitzen schneller und platzsparender als ein großer 1000µF Kondensator. Abblock Kondensatoren, hatten wir schon, direkt an die Vcc Pinne, nicht über Stichkeitungen, nicht auf der der Zuführung entgegen gesetzten Seite und nicht über Durchkontaktierungen. 1µF und 100µF parallel als Elko brint nicht wirklich was, wenn man steilflankige Transienten bekämpfen will. Da sind 100µF für die Pufferung der Spizenlast und 100nF zur Filterung der Transienten sinnvoller. Wenn man neben einer Treiberstufe auch noch sensible Elektronik betreiben möchte, die eventuell sogar noch über ADC wieder was wichtiges messen soll, dann ist es wichtig die Versorgungen zu trennen, bzw. alles was Störungen verursacht auszuschließen. Stichwort waren Optokoppler ( auch zu haben mit integriertem MOS-FET Treiber) Dei FETs erzeugen, bedingt durch die hohen Ladungsverschiebungen beim Umschalten fette Spikes, also überlegen, ob eine Umschaltung wirklich steilflankig sein muss oder mit hoher Frequenz erfolgen muss. Ggf. also entweder die Frequenz reduzieren oder die Flankensteilheit über eine kleine RC Kombi verringern, oder auch FETs mit geringen Gate-C nutzen. Ich vermisse schon einen 2..10R Widerstand in der Gatezuleitung... Genrell kann man Dein Layout mit obigen Tricks auf die Hälfte der Grüße reduzieren bei besserer EMV. Gruß, Ulrich
Danke für die Tipps. Ich dachte eigentlich ich hätte schon großzügige Leiterbahnbreiten gewählt (1mm bzw. 2mm für GND). Das Elkos träge sind weiß. Das mit der Größe ist gut, denn ich wollte sowieso die Platine noch verkleinern, denn zum Beispiel die Entstörung der 24V Leitung muß ich ja nicht 8 mal machen, einmal dürfte da auch reichen, außerdem ist sie ja nur für die Last. Die Sicherungen sollen bei der nächsten Version auch in SMD verwendet werden. Eigentlich wollte ich dann den Steuerteil auf die Unterseite legen, aber ich denke dass fällt wohl weg, denn dann habe ich ja keine räumliche Trennung mehr zwischen Steuer- und Lastteil. Und ich werde mal über andere MOSFET-Treiber mit Optokoppler nachdenken. Mit der Versorgungsspannung muß ich noch überlegen, denn später soll Last- und Steuerteil für das gesamte System inklusive Mikrocontroller über einen Akku gespeist werden. Gibt es denn überhaupt 100uF als SMD?
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