Как убить помеху?, Проблема с шумом от импульсного блока питания Опции

[CrazyIgels]

Доброго времени суток.

Проблема в следующем.
В системе моей использовано два источника питания.
Первый: импульсный с выходами +12 +5 вольт
Второй: импульсный с выходом +24 вольта

Заземление сделано для обеих источников.

+12 с первого источника идет на плату контроллера и там через 78L05 питает микроконтроллер
+5 идет на питание датчиков

+24 - питание паты управления линейным двигателем.

При отключенном источнике +24 все работает отлично, есть небольшой шум в цепи +5 и +12, но существенного влияния на работу он не оказывает.

При включении источника +24 независимо от того, работает привод или нет - появляются импульсные помехи как в цепи +12 так и +5...

На осцилограммах - питание +12 до включения +24 и после....

Как задавить эти пички? реально мешают нормалной работе схемы.

Сообщение отредактировал CrazyIgels - Dec 7 2007, 07:34

Эскизы прикрепленных изображений

 

[jorikdima]

а обычный нч фильтр не поможет?

[CrazyIgels]

проблема в том что помеха эта вылазит не только в цепи питания но и в сигнальных цепях. Такое мрачное чувство, что помеха эта - в радиодиапазоне или имеет схожую природу.

источник +24 это MeanWell Sp-480-24

Корпус металлический, соединен с землей.

[Alexandr]

А у самого питания +24В осцилограмма как выглядит? Импульсы есть?

[jorikdima]

не силен в этих делах конечно, но подозреваю, что на сигнальные линии помеха приходит через питание. То есть сгладив питание 5 и 12 вольт с сигналов помеха тоже уйдет.

А земля у источников одна? Там же есть куча всяких правил для разводки плат с несколькими питаниями, чтобы снизить взаимное прохождение шумов.

http://www.elart.narod.ru/

[gray.k]

Доброго времени суток.

Проблема в следующем.
В системе моей использовано два источника питания.
Первый: импульсный с выходами +12 +5 вольт
Второй: импульсный с выходом +24 вольта

Заземление сделано для обеих источников.

Необходимо уделить внимание топологии системы питания. У Вас как я понял оба источника питаются от одного входного напряжения - тогда нужно обратить внимание на путь протекания возвратного тока от источника +24V (он может пересекаться с +12 +5 - отсюда и проблемы). Так же важна топология самого источника (обратите внимание на рекомендации в Datasheet по трассировке, особенно путь протекания высокочастотного тока).

[CrazyIgels]

Необходимо уделить внимание топологии системы питания. У Вас как я понял оба источника питаются от одного входного напряжения - тогда нужно обратить внимание на путь протекания возвратного тока от источника +24V (он может пересекаться с +12 +5 - отсюда и проблемы). Так же важна топология самого источника (обратите внимание на рекомендации в Datasheet по трассировке, особенно путь протекания высокочастотного тока).

Физически источники предсталяют собой готовые устройства.
Подключены к питанию 220 вольт, и заземлению.
источник +12 и +5 подключен к фазе А, нейтрали
источник +24 подключен к фазе С, нейтрали

"Земля" розеток в щитке соединяется с нейтралью (т.е приход 380 - АВС и N)

Пробовал подключить источник +24 на физическую землю, пробовал запитывать источники +12 и +24 с одной фазы и с разных...

Один фиг - источник +24 фонит...

ЗЫ Источник тоже менял

Цепь +24 выглядит так: Выход импульсного блока питания (+V) - вход блока управления приводом - выход блока управления приводом - возврат блока питания (-V) В блоке питания -V соединено с корпусом и с землей (FG)... парралельно к выходам (+V - V) включен конденсатор 450V 6800 mF (привод работает с большими ускорениями - блок без конденсатора просаживает напряжение)
Пробовал включение без конденсатора - все равно - фон...

Ну вот собственно что делается в цепи +24 (относительно земли)

Выключенное и включенное состояние...

Сообщение отредактировал CrazyIgels - Dec 7 2007, 09:05

Эскизы прикрепленных изображений

 

[gray.k]

Физически источники предсталяют собой готовые устройства.
Подключены к питанию 220 вольт, и заземлению.
источник +12 и +5 подключен к фазе А, нейтрали
источник +24 подключен к фазе С, нейтрали

"Земля" розеток в щитке соединяется с нейтралью (т.е приход 380 - АВС и N)

Пробовал подключить источник +24 на физическую землю, пробовал запитывать источники +12 и +24 с одной фазы и с разных...

Один фиг - источник +24 фонит...

ЗЫ Источник тоже менял

Цепь +24 выглядит так: Выход импульсного блока питания (+V) - вход блока управления приводом - выход блока управления приводом - возврат блока питания (-V) В блоке питания -V соединено с корпусом и с землей (FG)... парралельно к выходам (+V - V) включен конденсатор 450V 6800 mF (привод работает с большими ускорениями - блок без конденсатора просаживает напряжение)
Пробовал включение без конденсатора - все равно - фон...

А земли -V 24V и -V +5V, +12V соединяются? И еще направление - соединение корпуса испочника и земли - нет ли соединения между корпусами источников? Такое соединение желательно проводить через емкостную связь, чтобы недопустить проникновение высокочастотных помех наружу (а в Вашем случае может и на цифровую часть)

Физически источники предсталяют собой готовые устройства.
Подключены к питанию 220 вольт, и заземлению.
источник +12 и +5 подключен к фазе А, нейтрали
источник +24 подключен к фазе С, нейтрали

"Земля" розеток в щитке соединяется с нейтралью (т.е приход 380 - АВС и N)

Пробовал подключить источник +24 на физическую землю, пробовал запитывать источники +12 и +24 с одной фазы и с разных...

Один фиг - источник +24 фонит...

ЗЫ Источник тоже менял

Цепь +24 выглядит так: Выход импульсного блока питания (+V) - вход блока управления приводом - выход блока управления приводом - возврат блока питания (-V) В блоке питания -V соединено с корпусом и с землей (FG)... парралельно к выходам (+V - V) включен конденсатор 450V 6800 mF (привод работает с большими ускорениями - блок без конденсатора просаживает напряжение)
Пробовал включение без конденсатора - все равно - фон...

Ну вот собственно что делается в цепи +24 (относительно земли)

Выключенное и включенное состояние...

А источник то на какой частоте работает? С этими шумами можно побороться и фильтрацией (высокочастотные емкости, например 0.1 - 4.7 мкФ )

Сообщение отредактировал gray.k - Dec 7 2007, 09:15

[CrazyIgels]

А земли -V 24V и -V +5V, +12V соединяются? И еще направление - соединение корпуса испочника и земли - нет ли соединения между корпусами источников? Такое соединение желательно проводить через емкостную связь, чтобы недопустить проникновение высокочастотных помех наружу (а в Вашем случае может и на цифровую часть)




А источник то на какой частоте работает? С этими шумами можно побороться и фильтрацией (высокочастотные емкости, например 0.1 - 4.7 мкФ )

Земля +24 источника (FG) соединена с контактом (-V ) конструктивно в корпусе.
Земля +12 +5 источника (FG) соединена с контактом 0 конструктивно в корпусе

Земли источников соединены между собой через розеточный контакт....

Земля +24 источника (FG) соединена с контактом (-V ) конструктивно в корпусе.
Земля +12 +5 источника (FG) соединена с контактом 0 конструктивно в корпусе

Земли источников соединены между собой через розеточный контакт....

А вот источник на какой чистоте работает - не знаю. В описании частота реобразователя не указана.

[gray.k]

Земля +24 источника (FG) соединена с контактом (-V ) конструктивно в корпусе.
Земля +12 +5 источника (FG) соединена с контактом 0 конструктивно в корпусе

Земли источников соединены между собой через розеточный контакт....
А вот источник на какой чистоте работает - не знаю. В описании частота реобразователя не указана.

Не понял. Вопрос не в подключении цепи земли к выводам самих источников, а в том как эта земля оттрассирована на самой плате. В какой точке земли +24 и +5, +12 соединяются. Не текут ли возвратные токи всех источников по одному и тому же пути (в Вашем случае возвратный ток от +24 течет вместе с +5В, +12В). Земли источников +24 и +5, +12 гальванически связаны?

Земля +24 источника (FG) соединена с контактом (-V ) конструктивно в корпусе.
Земля +12 +5 источника (FG) соединена с контактом 0 конструктивно в корпусе

Земли источников соединены между собой через розеточный контакт....
А вот источник на какой чистоте работает - не знаю. В описании частота реобразователя не указана.

Не может быть!!! Но похоже это 100 кГц по Вашей картинке. Поставьте ВЧ емкости по выходу

[CrazyIgels]

Не понял. Вопрос не в подключении цепи земли к выводам самих источников, а в том как эта земля оттрассирована на самой плате. В какой точке земли +24 и +5, +12 соединяются. Не текут ли возвратные токи всех источников по одному и тому же пути (в Вашем случае возвратный ток от +24 течет вместе с +5В, +12В). Земли источников +24 и +5, +12 гальванически связаны?
Не может быть!!! Но похоже это 100 кГц по Вашей картинке. Поставьте ВЧ емкости по выходу

Прицепляю описание источника +24 вольта.

Цепи +24 и +12 никак не связаны по земле. Это физически три независимых цепи (платы).
+24 идет на плату-драйвер привода
+12 идет на плату контроллера и там превращается в питалово контроллера
+5 идет на дачик положения.

Земля +24 (V-) возвращается на источник совй источник

Земля +12 объединена с землей +5 на источнике (физически одна клемма)

Сообщение отредактировал CrazyIgels - Dec 7 2007, 09:50

Прикрепленные файлы

 SP_480_spec.pdf ( 339.56 килобайт ) Кол-во скачиваний: 59

 

[gray.k]

Прицепляю описание источника +24 вольта.

Цепи +24 и +12 никак не связаны по земле. Это физически три независимых цепи (платы).

Ну как же не связаны, если помехи из одной цепи попадают в другую? Чудес не бывает. Может провода земель +24 и +12 идут вместе? И еще раз обратите внимание на соединение корпуса и земли (по Вашему Datasheet - хотя мне кажется это не полная версия, а информационный лист с общими параметрами, вроде конденсатор между корпусом и землей стоит и фильтры по выходу вроде бы присутствуют). Точно корпуса не соединяются через железяку например?

[CrazyIgels]

Ну как же не связаны, если помехи из одной цепи попадают в другую? Чудес не бывает. Может провода земель +24 и +12 идут вместе? И еще раз обратите внимание на соединение корпуса и земли (по Вашему Datasheet - хотя мне кажется это не полная версия, а информационный лист с общими параметрами, вроде конденсатор между корпусом и землей стоит и фильтры по выходу вроде бы присутствуют). Точно корпуса не соединяются через железяку например?

Корпуса лежат на деревянном монтажном столе. и если они и соеденины - то только через контакт земли в розетках...

Земляные провода +12 и +24 не замкнуты между собой... Идут в разные места

У меня уже только одна идея - и с бубном вокруг попрыгать....
Может поможет....

[Stanislav_S]

Корпуса лежат на деревянном монтажном столе. и если они и соеденины - то только через контакт земли в розетках...

Земляные провода +12 и +24 не замкнуты между собой... Идут в разные места

У меня уже только одна идея - и с бубном вокруг попрыгать....
Может поможет....

Y конденсаторы у вас стоят? То есть между вторичной землей и входной фазой (нулем).

[CrazyIgels]

Y конденсаторы у вас стоят? То есть между вторичной землей и входной фазой (нулем).

Нет. Если таковых внутри блока питания нет - то не стоят.

правильно ли я понимаю что
включаться они должны так

(нуль 220) FG

(ноль +24) -V

(Фаза 220) L

Емкость между Fg и -V и емкость между L и -V?

Каковы нгоминалы данных емкостей должны быть?

Еще меня смущает то, что -V и FG соединены конструктивно в блоке питания....

[gray.k]

Нет. Если таковых внутри блока питания нет - то не стоят.


Еще меня смущает то, что -V и FG соединены конструктивно в блоке питания....

Как это соеденены? По Datasheet такого не должно быть. Как Вы это проверили? Если это так, тогда вот Вам и связь. А попробуйте от входных цепей отключить корпус. Изменится ся ли ситуация с наводками. Найдите полное Datasheet я думаю конденсаторы должны стоять в таких источниках (обычно покупные источники не требуют внешних цепей фильтрации)

[syoma]

Прикол, но картинки очень смахивают на мои в этой теме: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=39226
И у меня тоже два DC-DC конвертера, и когда включается мощный, везде возникают такие же помехи, как и у вас. Правда у меня оба источника питаются от одних и тех же +24В.
Но я думаю Вам стоит попробовать - я для своего случая пришел к выводу, что DC-DC начинают между собой резонировать и в итоге маленький DC-DC просто начинал "заводиться" от большого и выдавать такие шумы на выходе.
Попробуйте на входе каждого DC-DC установить ЕМС фильтр - такой как на частотниках используются. В этом случае они резонировать должны перестать. Правда это было бы понятно, если бы они питались от одной фазы - а у вас от двух разных. Но по моему опыту выходило, что это пролазит, даже если хотя бы один провод связан - в вашем случае нейтраль.
У меня при запитке DC-DC от двух разных источников проблема исчезала полностью.

Попробуйте для проверки запитать 24В DC-DC через изолирующий трансформатор - тогда помеха должна пропасть полностью.

[HardJoker]

На осцилограммах - питание +12 до включения +24 и после....

Как задавить эти пички? реально мешают нормалной работе схемы.

Задавить помеху в полосе свыше 50kHz, использую штатные 78xx/79xx не получится ни под каким видом. По данным, приведенным в даташитах, их полоса ограничена значением 40...60kHz в зависимости от вендора. Если, тем не менее, речь идет об активной стабилизации, можно попробовать мощный ОУ (AD815, AD8016). Альтернатива в лице LC фильтра не менее хороший выбор. Однако, седует помнить, что пассивные компоненты имеют свой диапазон рабочих частот. Танталовые емкости - до 200kHz, X7R керамика - до 1,0MHz, NPO керамика до 100MHz в зависимости от номинала емкости. Чем выше номинал, тем ниже рабочие частоты. NPO керамика вообще понятие собирательное, учитывая что ее разновидностей может быть около десятка. Точные цифры и софт для расчета допустимого диапазона работы емкостей по напряжению и частотам - www.murata.com

[CrazyIgels]

Прикол, но картинки очень смахивают на мои в этой теме: http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=39226
И у меня тоже два DC-DC конвертера, и когда включается мощный, везде возникают такие же помехи, как и у вас. Правда у меня оба источника питаются от одних и тех же +24В.
Но я думаю Вам стоит попробовать - я для своего случая пришел к выводу, что DC-DC начинают между собой резонировать и в итоге маленький DC-DC просто начинал "заводиться" от большого и выдавать такие шумы на выходе.
Попробуйте на входе каждого DC-DC установить ЕМС фильтр - такой как на частотниках используются. В этом случае они резонировать должны перестать. Правда это было бы понятно, если бы они питались от одной фазы - а у вас от двух разных. Но по моему опыту выходило, что это пролазит, даже если хотя бы один провод связан - в вашем случае нейтраль.
У меня при запитке DC-DC от двух разных источников проблема исчезала полностью.

Попробуйте для проверки запитать 24В DC-DC через изолирующий трансформатор - тогда помеха должна пропасть полностью.

Фильтр стоит на входе блока +12 +5... Поставлю на вход +24 блока - попробую - может быть поможет....

Как это соеденены? По Datasheet такого не должно быть. Как Вы это проверили? Если это так, тогда вот Вам и связь. А попробуйте от входных цепей отключить корпус. Изменится ся ли ситуация с наводками. Найдите полное Datasheet я думаю конденсаторы должны стоять в таких источниках (обычно покупные источники не требуют внешних цепей фильтрации)

звонятсья между собой

[Stanislav_S]

Фильтр стоит на входе блока +12 +5... Поставлю на вход +24 блока - попробую - может быть поможет....
звонятсья между собой

Еще раз, как у вас соеденины земли +24В и +12В, они должны соединяться в одной точке, на клемах источников питания. Как у вас передаются сигналы управления, через оптроны?

[Евгений Германов...]

А чем вы замеряли эти пички.Может быть ,и это не шутка ,24в наводят на осциллограф через сеть.Поробуйте провести измерения незаземленным осциллографом и замерьте уровень переменки вольтметром,хотя может не помоч.Если не лень воткните на сеть источника питания сетевой фильтр.

Сообщение отредактировал Евгений Германович - Dec 7 2007, 14:05

[Wildcat]

Судя по описанию преобразователя, на входе у него уже стоит EMI фильтр. ставить еще один перед входом...ну не знаю, если только как эксперимент...
Потом, там же указаны максимальные значения шума и пульсаций, Вы должны были быть готовы к такому повороту событий .
Я в свое время похожие помехи убил установкой LC фильтров сразу после выхода источников. И переразводкой платы . Попытайтесь еще пофильтровать такую помеху конденсаторами. В Вашем даташите действительно, к сожалению не указана ни частота преобразования, ни максимальная емкостная нагрузка. Может, в этом дело ?

P.S. А как у Вас физически расположены платы относительно источника и друг друга ?

[Евгений Германов...]

Только как эксперимент,кроме того некоторые осциллографы берут помеху через сетевой шнур и затем отображают ее на экране.

[alexander55]

Хороших советов уже много, добавлю для комплекта.
Поставьте керамику на самих источниках 5, 12, 24 В.
Поставьте керамику на входе платы по 5 и 12 В.
Проверьте, чтобы провода прямой и обратный от 24 В шли рядом (скрутка приветствуется).
(с парами 5 В и 12 В можно проделать то же).
Разберитесь с соединением земель (оно должно быть в одном месте и желательно как можно ближе к источникам.
С корпусами источников непонятно, сидят они на земле или нет.
Корпуса обычно соединяются для выравнивания потенциалов (по ТБ).

[kipmaster]

Лекарства не предлагаю, и так много сказано. Поделюсь наблюдением. При работе с мощными импульсными преобразователями на осциллографе можно увидеть солидную помеху, которой в схеме нет. То есть то, что наводится на петлю земляного шнурка щупа с крокодайлом. Можно проверить, замкнув щуп на крокодил.

[Wildcat]

При работе с мощными импульсными преобразователями на осциллографе можно увидеть солидную помеху, которой в схеме нет. То есть то, что наводится на петлю земляного шнурка щупа с крокодайлом. Можно проверить, замкнув щуп на крокодил.

Ха, еще как есть Это помеха на частоте работы внутреннего преобразователя источника. И если не принять меры, она наводится на все, что рядом с конвертером. А замкнув щуп на крокодил, мы можем не только ее увидеть, но и локализовать

[bav]

были у нас такие пики. осциллограф их чувствовал по земле. мы решили их следующим способом:
- блок заэкранировали
- все входы/выходы через проходные емкости (даже линии с нулевым потенциалом)
- на каждый вход/выход поставили ферритовые чип фильтры (на проводящую поверхность нанесена ферритовая пленка). где-то ставили проволочки в ферритовой трубке (в старых проектах)
- питающие линии (+U, 0) через дифференциальные дроссели (они режут сразу на 40...50 дБ)

после этого осциллограф показывал только собственные шумы, даже следов от этих иголок не осталось. Анализатор спектра - обычный фон.

[CrazyIgels]

Всем спасибо за советы. Помеху отловил - прет по земле (-V) источника +24 вольт.
Сейчас вот сижу думаю как развязаться правильно.
В принципе у меня в схеме контроллер двигателя управляется тремя сигналами: 2 релейных, один - напряжение от 0 до 5 вольт. Если с развязкой релейных - все понятно - развяжусь через оптопары, то вот как разделять управляющее напряжение - пока не очень ясно.
т.е моя идея такова: полностью разорвать цепи +24 вольта и грязную землю относительно цепей +5 +12 и чистой земли.

[alexander55]

Помеху отловил - прет по земле (-V) источника +24 вольт.

Уже легче.

один - напряжение от 0 до 5 вольт. ...вот как разделять управляющее напряжение - пока не очень ясно.

Если не удается разделить землю, то объединение земли не делайте на источнике (только на плате и ближе к выходу силы).

т.е моя идея такова: полностью разорвать цепи +24 вольта и грязную землю относительно цепей +5 +12 и чистой земли.

Идея правильная, но иногда нереализуемая без изменения схемотехники.

[Alexandr]

Если с развязкой релейных - все понятно - развяжусь через оптопары, то вот как разделять управляющее напряжение - пока не очень ясно.

Может попробовать управлять током, а не напряжением?

[alexander55]

Может попробовать управлять током, а не напряжением?

Хорошая мысль.
Добавлю. А если аналоговое напряжение пораньше перевести в дискретный сигнал, а затем через опторазвязки.
PS. Но это все изменения в схемотехнике.

[CrazyIgels]

Может попробовать управлять током, а не напряжением?

Не понял. Как реализовать
На плате силовых ключей стоит свой контроллер который преобразует напряжение (0-5 или 0-10) вольт в частоту ШИМ - короче скорость задается напряжением. В прошивку данного контроллера я залезть не могу потому как готовое устройство это.
Плюс два входа задающих направление 0 1 - вперед 1 0 - назад - управляющий сигнал 0-5 или 0-10 относительно земли, единичке соотвествует +5 или +10

На плате что у меня есть - кстати тоже готовое устройство - установлен 12битный ЦАП напругу с выхода которого я подаю на плату ключей. Напругу он выставляет относительно земли. Т.е у платы ключей должна быть общая земля с платой контроллера. И вот здесь - настает кирдык
логику то я отвяжу через реле или оптроны. А как с напряжением быть? которое скорость задает...

[alexander55]

Не понял. Как реализовать
На плате силовых ключей стоит свой контроллер который преобразует напряжение (0-5 или 0-10) вольт в частоту ШИМ - короче скорость задается напряжением.

Понятно.
В данной ситуации выход ШИМ надо гальванически отвязать от силы. А еще лучше ШИМ с развязками разместить на главной плате .

[Stanislav_S]

Не понял. Как реализовать
На плате силовых ключей стоит свой контроллер который преобразует напряжение (0-5 или 0-10) вольт в частоту ШИМ - короче скорость задается напряжением. В прошивку данного контроллера я залезть не могу потому как готовое устройство это.
Плюс два входа задающих направление 0 1 - вперед 1 0 - назад - управляющий сигнал 0-5 или 0-10 относительно земли, единичке соотвествует +5 или +10

На плате что у меня есть - кстати тоже готовое устройство - установлен 12битный ЦАП напругу с выхода которого я подаю на плату ключей. Напругу он выставляет относительно земли. Т.е у платы ключей должна быть общая земля с платой контроллера. И вот здесь - настает кирдык
логику то я отвяжу через реле или оптроны. А как с напряжением быть? которое скорость задает...

Тогда можете попробовать использовать аналоговый оптрон типа LOC110, IL300, я их использовал для измерения напряжений в мощном инверторе. Конечно там есть свои подводные камни, но как вариант стоит рассмотреть. Либо как вариант, поскольку ЦАП у вас внешний (наверное?), то его перенести на высокую сторону, а развязать интерфейс, благо сейяас это не проблема, будь то SPI или I2С.

[alexander55]

Тогда можете попробовать использовать аналоговый оптрон типа LOC110, IL300, я их использовал для измерения напряжений в мощном инверторе. Конечно там есть свои подводные камни, но как вариант стоит рассмотреть. Либо как вариант, поскольку ЦАП у вас внешний (наверное?), то его перенести на высокую сторону, а развязать интерфейс, благо сейяас это не проблема, будь то SPI или I2С.

Хорошие предложения.
Для коллекции аналоговых развязок. HCNR201

[Wildcat]

т.е моя идея такова: полностью разорвать цепи +24 вольта и грязную землю относительно цепей +5 +12 и чистой земли.

Вот это, на мой взгляд, правильная мысль
В принципе, это должно заметно улучшить ситуацию. Рекомендации по переносу ЦАП и аналоговой развязке, если речь идет об уже готовой конструкции, трудновыполнимы. Попробуй просто фильтровать сигнал на входе блока.

[Alexandr]

Не понял. Как реализовать

Ну раз у Вас уже готовые устройства, тогда сложно. А так, можно было бы на одной сотороне сделать источник тока, управляемый напряжением, а на другой стороне преобразователь тока в напряжение. Между устройствами 2 провода, но земли устройств соединять не надо.