Реле создает помехи по питанию, сделать фильтр Опции

[toweroff]

Добрый день!
Есть устройство, питающееся от внешнего БП 12в
Это напряжение подается на DC/DC на LM2576 и получаем 5в
5в подаются на линейный стабилизатор LM1117-3.3

К 12в через мосфет подключено реле NT90T-N-L-A-S-DC12V, контактная группа которого коммутирует 220в до 10А
От 5в работает дисплей DV20400 и 4 семисегментных индикатора под управлением STLED316SMTR
От 3.3в работает LPC1752

Ситуация такая. Без реле все работает сутками и без сбоев
После подключения реле, в моменты его включения/отключения, по питанию "скачут" помехи около 1мкс с амплитудой около +/- 10в относительно 12в
Те же самые всплески пролезают и в +5в и в +3.3в, заставляя сначала сбоить ЖК, а потом и МК
Дополнительная керамика немного улучшила ситуацию, но не намного

Как еще развязать реле? В наличии не так много разных компонентов и номиналов

[kovigor]

Как еще развязать реле?

Обмотка реле задемпфирована диодом ? Контакты реле задемпфированы RC - цепочками (вы ведь 220В переменки коммутируете) ? БП трансформаторный ? Если да, то задемпфируйте RC - цепочкой его первичку, иначе при выдергивании его из сети возможны крайне неприятные эффекты вроде порчи содержимого EEPROM в МК и проч. ...

[toweroff]

Обмотка реле задемпфирована диодом ? Контакты реле задемпфированы RC - цепочками (вы ведь 220В переменки коммутируете) ? БП трансформаторный ? Если да, то задемпфируйте RC - цепочкой его первичку, иначе при выдергивании его из сети возможны крайне неприятные эффекты вроде поорчи содержимого EEPROM в МК и проч. ...

1. Да, SS14
2. Нет, но даже без нагрузки на контактную группу, помехи лезут именно от обмотки реле
3. Нет, БП импульсный - 12в 5А

[tyro]

1. Да, SS14

Контур тока SS14 - обмотка реле минимизирован по площади?

[kovigor]

2. Нет, но даже без нагрузки на контактную группу, помехи лезут именно от обмотки реле

В затворе MOSFET'а есть низкоомный резистор ? Или затвор управляется напрямую от МК ?
БП не слишком слабый ?

[toweroff]

Контур тока SS14 - обмотка реле минимизирован по площади?

опа... а ведь правда. SS14 впаян вплотную к разъему, к которому подключается обмотка реле. Но до реле идут провода около 40см

[tyro]

А хорошо ли разведена "земля" ?

[toweroff]

В затворе MOSFET'а есть низкоомный резистор ? Или затвор управляется напрямую от МК ?
БП не слишком слабый ?

БП меняли на компьютерный 400 Вт - то же самое
В затворе мосфета 2 резистора - 100 Ом в контроллер, 10кОм на землю

А хорошо ли разведена "земля" ?

не очень
есть смысл кинуть землю от мосфета проводником ближе ко входу?
12в на реле примерно 1.5см/2мм дорожка

[Tanya]

2. Нет, но даже без нагрузки на контактную группу, помехи лезут именно от обмотки реле

А я вот посоветую перпендикулярно сообществу попробовать ... замедлить включение и отключение обмотки конденсатором в цепи затвора.
Полагаю, что реле не очень часто включается - не сильно разогреется транзистор. Можно еще что-то типа ШИМа. Но это как-то уж совсем изысканно.

[toweroff]

Значит так.
Перенес диод максимально близко к обмотке реле. Сбой МК не наблюдается, пульсаций гораздо меньше, амплитуда 1-2в, ЖК падает на 7-10 вкл/выкл
Подключил нагрузку к группе контактов. Пульсации увеличились немного, до 5в. ЖК падает на 1-3 вкл/выкл, МК не падает совсем
Насоветовали подключить реле через фильтр. Нашел дроссель только на 680мкГн.
Получается +12 - дроссель - 0.1мкФ на землю - на обмотку реле. Практически ничего не дало. Думаю, что дело в большой индуктивности - осциллограф показывает пики длительностью 50-100нс

Tanya, транзистор там маленький, в SOT23. Не поплохеет ему? И какой номинал емкости советуете?

[kovigor]

Думаю, что дело в большой индуктивности - осциллограф показывает пики длительностью 50-100нс

Возможно, дело в эффекте Миллера, обусловленном емкостью между стоком и затвором ПТ, через которую 12В при переключениях ПТ "пробираются" на сторону низковольтного управляющего МК. Для проверки этой версии попробуйте отпаять последовательный резистор, связывающий затвор ПТ с выходом МК и поуправлять затвором с помощью не МК, а кнопочки (вас интересуют, опять же, выбросы в линиях питания). Вообще, вы бы схемку управления реле показали ...

[toweroff]

Вы бы схемку управления реле показали ...

к сожалению, нет сканера, нет мыши, только нетбук. Рисовать с тачпада ужас какой-то

я попробую рассказать...

питание 12в через индуктивность. После катушки 0.1мкФ на землю
после катушки также идет на первый вывод обмотки реле
второй вывод обмотки реле на сток мосфета. Параллельно обмотке реле SS14 катодом на "после катушки с емкостью 0.1мкФ"
С пина контроллера через резистор 100 Ом в затвор мосфета. Исток на землю. Между затвором и истоком - 10кОм

[kovigor]

питание 12в через индуктивность. После катушки 0.1мкФ на землю

А индуктивность зачем ? Наверное, не стоит питать обмотку реле через LC - фильтр. Почему сразу нельзя подключить реле к линии питания ? И конденсатор зачем ? Чтобы получился паразитный колебательный контур ?

[toweroff]

А индуктивность зачем ? Наверное, не стоит питать обмотку реле через LC - фильтр. Почему сразу нельзя подключить реле к линии питания ? И конденсатор зачем ? Чтобы получился паразитный колебательный контур ?

это уже пляски с бубном до этого было напрямую.
Я так понимаю, на такой частоте звенит сам мосфет? если ему между стоком и истоком что-то типа 33 Ом и 0.1мкФ напаять?

[tyro]

это уже пляски с бубном

Если пляшете с бубном , то попробуйте организовать питание транзистора и реле отдельными проводами (например витой парой), отрезав остальные связи по питанию.

[andron86]

А я вот посоветую перпендикулярно сообществу попробовать ... замедлить включение и отключение обмотки конденсатором в цепи затвора.
Полагаю, что реле не очень часто включается - не сильно разогреется транзистор. Можно еще что-то типа ШИМа. Но это как-то уж совсем изысканно.

Я всегда так делаю, и демпферные цепочки ставлю.

[toweroff]

попробуйте организовать...

попробую.
Период колебаний, кстати, 60-80нс

Я всегда так делаю, и демпферные цепочки ставлю.

так какой номинал конденсатора-то?

[kovigor]

Поуправляйте МОСФЕТом кнопкой, а не от МК

[falling_stone]

У меня был похожий случай.
Мосфет с питания 5В управляет 220В контактами в реле, нагрузка - электромагнит.
Блокировка 0.1мкФ, пробовал увеличить до 47мкФ (не помогло), Мосфет, конденсатор, снаббер диод (Шоттки) - все СМД, распаяно под реле.
Площадь цепи управления - минимальна. Скачки питания при коммутации таковы, что управляющий процессор виснет или перезапускается.
Помогло применение снаббера с RCD, присоединенного на картинке.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[toweroff]

falling_stone, как я уже говорил, реле вынесено за плату, около 40см
К чему ближе это сделать? К разъему на плате или обмотке реле?

UPD
попробовал ближе к катушке. Там теперь к увеличившимся всплескам еще и колебательный процесс этак мкс на 15 добавился

колебательный процесс

это я забыл выдернуть RC с сток-исток

пульсации со снабером от falling_stone остаются. Еще интересный момент. Попробовал подключить утюг (2.5 КВт). У него там регулятор температуры включает тэн через секунду где-то после подачи питания.
Так вот, звон есть как при включении реле, так и после включения ТЭН в утюге...

Не тех я ведьм гоняю, похоже

[falling_stone]

Мне кажется, снаббер нужно ставить на обмотке реле.
Возможно, оптимальные параметры компонентов в Вашем случае другие.
Пробовали ли Вы подключать реле через "common mode choke"? (Второй провод - подаваемые на реле 5В, провода можно завить в пару)
На счет ведьм, мне кажется, что в плохо спроектированных (чаще в малогабаритных) реле, между контактами и управляющей обмоткой есть неслабая индуктивная связь, за счет которой реле может работать как трансформатор тока.

[toweroff]

Мне кажется, снаббер нужно ставить на обмотке реле.
Возможно, оптимальные параметры компонентов в Вашем случае другие.
Пробовали ли Вы подключать реле через "common mode choke"? (Второй провод - подаваемые на реле 5В, провода можно завить в пару)
На счет ведьм, мне кажется, что в плохо спроектированных (чаще в малогабаритных) реле, между контактами и управляющей обмоткой есть неслабая индуктивная связь, за счет которой реле может работать как трансформатор тока.

провода скручены.

Тип реле я привел, уж как там оно внутри - не разбирал...

[Plain]

Если здесь что-то и обсуждать, то только разводку.

[toweroff]

Если здесь что-то и обсуждать, то только разводку.

согласен. В любом случае это - пилот. Нужно завтра что-то отдать. Пока сделал, чтобы LCD инитился раз в 0.5сек, все вроде работает, но это явно не панацея

Так что принимаются советы по правильной разводке этой части и по схемотехнике в целом.

[toweroff]

Правильно ли я понимаю...

1.
Те 12в, которые ко мне приходят, изначально "грязные". Пусть реле в них и висит. Оттуда коротким перешейком в полигон +5в с DC/DC. Опять же - подвести с +12 на DC/DC - тоже по возможности коротко?
Из него таким же коротким в зону +3.3в

2. Какие фильтры вешать в переходах между каждой зоной (и надо ли)?

[Самоделкин]

Когда то давно с подобной пролеммой сталкивался .
Решение было - опторазвязка . МП управлял оптроном включеным в базовую цепь КТ829 кажись итд и реле запитано было от отдельного БП .

[toweroff]

и реле запитано было от отдельного БП .

не получается

у заказчика один БП

[Егоров]

Какой ток потребляет обмотка?
Неужели так много, что сбоит все питание процессора? Разведено все дорожками по 0.5-0.3мм, небось?
Земли да и все питание силовое нужно делать (разводить) раздельно от логики. Кроме этого популярного заклинания и повторить нечего если не видно конструкции...
Ну потыкайте осциллографом, определите где оно возникает при коммутации - сбой по питанию. Что на земляных дорожках, что на плюс 3.3 падает по пути к обмотке. Если увидите, пробросьте навесными проводами питание реле.
Тыкать в отчаянии где попало конденсаторы - ненадежный путь. В этом комплекте "вроде работает", в следующем - "вроде не помогло".
Удачи Вам к утру.

[toweroff]

Егоров, так оно и есть
когда-то заказчик в полном аврале заказал, было сделано за дня 3 все, причем плата делалась "лишь-бы-что-то-работало"
а теперь они схватились, когда получили реальный заказ. Плата-то пилотная, там просто на выставке лампочку маленькую подключили и особо "стоп-пауза" (с вкл/откл реле) не трогали. А теперь им хоть что-то нужно показать, которое работает как надо. А прошло уже пол года, я и забыл, практически, что там и как делалось. А тут вдруг как черт из табакерки..

Кстати по разводке

Сейчас этот мосфет максимально близко ко входу "грязного" питания (4мм дорожки, 5мм длиной), к самому мосфету еще 7мм дорожка 0.5мм, Вы правы
А вот от питания входного к остальным узлам земля гуляет как ВДВ 2 августа
я поэтому и спрашиваю - как оно должно быть? По поводу разделения земель, питания и подводки управляющих сигналов

ЗЫ
по паспорту реле:
180 мА на 12в, 2VA

[Alexashka]

ИМХО Вам предложили действительно верный путь -снизить скорость переключения транзистора (180мА это вообще ерунда!). Это избавило бы от выбросов в корне. Тот же ШИМ пробовали? Еще хороший способ -между затвором и стоком конденсатор воткнуть и увеличить затворный резистор. Правда это действует на скорость нарастания напряжения, а не тока, но тоже должно работать.

[Егоров]

Уменьшать скорость коммутации ключа - на что это повлияет существенно? Ну, снизим с 0.1мкс до 1 мкс. Рост тока больше индуктивностью ибмотки реле определяется и она на два порядка медленнее его удерживает.
180мА - очень незначительный ток. Было бы ампер 5 - понятно. Это как-то управление наихудшим образом разведено, чтобы максимально сбивать цифровые входы.
Широкие, короткие дорожки еще не полное лекарство. При коммутации больших токов и 5-10 мм общего провода вызывают сбои контроллера управления в источниках. Нужно взять разводку и прочертить путь тока от источника через ключ и реле. Посмотреть где этот контур проходит через цепи питания МК. Вот эти общие куски и исключить.
И земли и питание силовой части должны браться из одной точки, у входного конденсатора питания, дальше идти отдельными трассами. Т.н. "кельвиновская" земля.
Нужно не сидеть раскачиваясь в тоске , повторяя "помехи!", а попробовать их таки поискать осциллографом. Иногда хорошо видно прямо на отрезке дорожки как и какой величины они возникают.
Дело вообще-то нудное и кропотливое, но на то и специальность наща не ремесло, а "искусство схемотехники" называется.

[Tanya]

Уменьшать скорость коммутации ключа - на что это повлияет существенно? Ну, снизим с 0.1мкс до 1 мкс. Рост тока больше индуктивностью обмотки реле определяется и она на два порядка медленнее его удерживает.

Не очень согласна - кроме индуктивности есть еще и емкости.
А вот Вы согласны с тем, что если медленно-медленно напряжение на обмотке увеличивать, то и не будет выбросов?

я поэтому и спрашиваю - как оно должно быть? По поводу разделения земель, питания и подводки управляющих сигналов

Я вот всегда (интуитивно?) ставлю оптронную развязку на все такие дела..., кабеля в экране, диоды - непосредственно на выводах обмоток.

[Егоров]

Не очень согласна - кроме индуктивности есть еще и емкости.
А вот Вы согласны с тем, что если медленно-медленно напряжение на обмотке увеличивать, то и не будет выбросов?

Да в принципе согласен, помехи порождаются большей частью резкими фронтами, редко - совсем уж безобразными омическими потрерями в монтаже.
Кажется, 180мА - не тот порядок токов при котором что-то существенное должно проявляться. Емкость - да, может быть и емкость паразитная.
Реле - тот же оптрон по сути, метод гальванической развязки меж силовым контуром и схемой управления. Должно и с ним получаться.
Но это нужно ИСКАТЬ, выяснять причину в чистом виде, а не колдовать над следствием.
Все тут могут дать только общие полезные рекомендации и гадать. А с конкретной платой воевать самому разработчику.

[Tanya]

Реле - тот же оптрон по сути, метод гальванической развязки меж силовым контуром и схемой управления. Должно и с ним получаться.

Я вот (повторюсь) все токи больше 10 миллиампер на внешние цепи стараюсь развязывать. И реле с таким током обмотки...

[toweroff]

Всем спасибо за советы и пинки в нужном направлении
Плату по-любому нужно переразводить, буду стараться идти правильным путем

[Alexashka]

Уменьшать скорость коммутации ключа - на что это повлияет существенно? Ну, снизим с 0.1мкс до 1 мкс. Рост тока больше индуктивностью ибмотки реле определяется и она на два порядка медленнее его удерживает.

Само реле включается/выключается миллисекунды, возможно при включении ничего нелать и не надо, а вот при выключении...Если энергия, накопленная в обмотке реле, высаживается в виде короткого (как сказал ТС микросекундного) импульса, то возникает мысль -а если растянуть время выключения реле скажем до 1 мс, т.е увеличив время импульса по сравнению с тем что есть сейчас на 3 порядка, то его мощность пропорционально снизится на 3 порядка. При этом 1мс для такого медленного устройства как реле -это копейки.

Удивляет другое -то, что такое медленное устройство как символьный индикатор сбоит

[Егоров]

Так стабилитрон из шунта обмотки нужно убирать, тогда и время отпускания вырастет.
Чем меньше напряжение шунтирования тем медленнее отпускает реле, медленнее спадает ток в обмотке.
Я вообще-то промолчал сходу, не везде же встревать, но такой затейливый снаббер для такой блохи? 4148 диода бы хватило.

[zombi]

Есть изделие, правда на AVRе, с 5-ти вольтовым реле, обмотка подключена к 5V и через резистор к пину мк, реле включает 220V нагрузку.
Ничего не сбоит.
Чем тактируется Ваш мк?

[Егоров]

После подключения реле, в моменты его включения/отключения, по питанию "скачут" помехи около 1мкс с амплитудой около +/- 10в относительно 12в
Те же самые всплески пролезают и в +5в и в +3.3в, заставляя сначала сбоить ЖК, а потом и МК
Дополнительная керамика немного улучшила ситуацию, но не намного

Еще раз перечитал. Так а реле-то тут , похоже, ни при чем. его энергетики явно не хватит чтобы пролезть черед два стабилизатора на третий.
Ищите в источниках питания. Дополнительная символическая керамика тут не лекарство. Похоже, пролазит бросок по сети 220, а не от обмотки. Что там контакты коммутируют? Их режим кто-то смотрел?
Давить нужно саму помеху, а не ее последствия во всей округе.

[Axel]

Я вот всегда (интуитивно?) ставлю оптронную развязку на все такие дела..., кабеля в экране, диоды - непосредственно на выводах обмоток.

Я тоже, но абсолютно сознательно. И стараюсь, если бюджет позволяет, с изоляцией киловольт на 5 - чтоб емкости поменьше. Согласен с тем (практически уверен), что проблемы ТС лезут из контактов (через их емкисть с обмоткой). А если еще и провода там длинные...

[Herz]

Я тоже, но абсолютно сознательно. И стараюсь, если бюджет позволяет, с изоляцией киловольт на 5 - чтоб емкости поменьше. Согласен с тем (практически уверен), что проблемы ТС лезут из контактов (через их емкисть с обмоткой). А если еще и провода там длинные...

А я вот думаю, как же это масса бытовой техники (микроволновки, стиралки и прочая) со своими реле без оптронов управляется?

[Егоров]

Отключите нагрузку от контактов и пощелкайте этим реле. Почти 100% уверен что все помехи исчезнут.
Значит, лезет это из сети 220 через кое-какой источник 12В.

[Herz]

В сообщении №3 автор вроде указал, что явление наблюдается без коммутации нагрузки.

[Егоров]

Хм... действительно, просмотрел я это.
Тогда как в анекдоте
Не заводится "мерседес"? Дверью задней хлопал? Кассету в магнитоле перевернул? Стекло ветровое промывал? Не заводится все равно тачка?
Ну, тогда не знаю, мужик! В сервис тебе на эвакуаторе дорога.

[muravei]

Ну, тогда не знаю, мужик! В сервис тебе на эвакуаторе дорога.

Нет, надо еще колесо ногой попинать...

Срезать дорожки к реле, сильно подумать и соединить проводами. И питание МК и что там еще сбоит тоже.

[kovigor]

Хм... действительно, просмотрел я это.

Эффект Миллера - 12В, питающие реле, пролазят в низковольтную линию питания МК через емкость сток-затвор ПТ. Проверить это элементарно - выпаять низкоомное сопротивление от МК к затвору ПТ и поуправлять реле кнопочкой, замыкая затвор на землю и на +12В через резистор, а не от МК. Если дело в этом эффекте, то при таком управлении выбросы в линии питания МК должны исчезнуть (о том, чтобы провода, питающие реле, имели надлежащее сечение, я не считаю нужным упоминать). Я уже это предлагал, но ТС этого не заметил ...

[Axel]

А я вот думаю, как же это масса бытовой техники (микроволновки, стиралки и прочая) со своими реле без оптронов управляется?

Так не вопрос... На массовку вылизывается каждый фрагмент платы и жгутов, каждый резистор... А оптроны - если надо, чтобы заработало с листа, при не очень известном финальном дизайне устройства. Ну и PLC как правило, "предпочитают" без них не обходиться.

[terio007]

2. Нет, но даже без нагрузки на контактную группу, помехи лезут именно от обмотки реле
________________________

Ну так, в порядке бреда...
Обмотка реле имеет значительную паразитную ёмкость и при коммутации оной обмотки источник 12 В на несколько десятков наносекунд коротится через эту ёмкость на корпус.Увидеть такой короткий но мощный пичок осциллографом сложно, а любые цифровые схемы его "чуствуют".
Попробуйте для исключения этого варианта включить обмотку через резистор номиналом скажем 10% от активного сопротивления обмотки реле.