HF pwm noise filter vraag

Alle wat schakelt stoort, dus pwm ook...
Hoeveel het stoort hangt van vele zaken af, zoals lengte en plaatsing van de strips, stroomverbruik,...

Ik zie op dat printje 120A aan zekeringen, daar mogen wel heel serieus dikke voedingssporen op zitten...

Ik zie op dat printje 120A aan zekeringen, daar mogen wel heel serieus dikke voedingssporen op zitten...

Ja, die zijn voor 5V led strips, 500W@5V is 100A, maar dat is wel heel extreem, zoals mensen die hun hele huis met kerst behangen met programmeerbare ledlampjes/

Maar voor mijn 12V strips, heb ik theoretisch 30A nodig, in de praktijk zal ik zeker niet vaak over de 5A gaan, en zal ik normaal rond de 1A zitten.
Ik ben voor dat boord gegaan omdat de bouw van mijn lamp simpeler maakte, qua data lijnen.

[Bericht gewijzigd door player-x op zondag 31 december 2023 18:37:17 (21%)]

Om een en ander te scheiden komt het er op aan goed te begrijpen hoe de storende en gestoorde stroomkringen lopen.

Twisten van een kring kan veel schelen, een data-draad met een grote lus van zijn bijbehorende GND wegleiden is vermoedelijk geen goed idee omdat zo in die HF kring een grote lus ontstaat. Ik ben zelf dol op UTP, en gebruikte dat indertijd ook wel voor data en voeding van WS2812's, op een schaal van meters.

Isolatie, bijvoorbeeld door wat snelle optocouplers of RS485 transceivers, kan het geheel sterk vereenvoudigen en bijvoorbeeld doorlussen van de voeding of het gebruik van SMPS met GND aan PE mogelijk maken.

Omdat er nu erg veel onbekenden zijn zou ik beginnen met wat systematische experimenten op de werktafel.

[offtopic]
In plaats van een wild knutsel van bestaande producten te maken zou het beter zijn het als één geheel op te bouwen, maar dat vereist een ander soort kennis. Ik begrijp dat dat u niet helpt.

Ik kan het op de pagina van die analoge bordje geen schema vinden, dus ik zou in ieder geval een vrijloopdiode plaatsen als je die spoel toevoegt, anders kon het wel eens slecht aflopen met de MOSFETs.

Op 31 december 2023 17:42:30 schreef player-x:
Maar zou dat helpen met de hoeveelheid storing dat pwm kan genereren?

Ik zou om te beginnen eerst alle bedrading twisten, dat neemt al veel eventuele storing weg.

Of ben ik nu alles aan het overdenken, en zal de pwm storingsstraling wel mee vallen.

Eigenlijk zou je het moeten meten.

En als je met spoelen aan de gang gaat, volg het advies van SparkyGSX.

En nog even een vraag aan jou:
Hoe is het met de tuinautomatisering afgelopen?

Op 1 januari 2024 02:19:58 schreef SparkyGSX:
ik zou in ieder geval een vrijloopdiode plaatsen als je die spoel toevoegt, anders kon het wel eens slecht aflopen met de MOSFETs.

Zou het volgende werken?

• Zit de diode de goede richting op, en welk type diode zou ik moeten gebruiken. (bij voorkeur van AliExpress)
• De ferriet ringen die wil gebruiken zijn 13x7.5x5mm is dat een goede maat, en kan kiezen tussen deze gewonden ringen met 60 windingen, en ze zelf winden met de draad die ik gebruik en dan kom ik op max 20 windingen, is 20 genoeg, of beter de 60 windingen ringen gebruiken.
• Of grotere ringen gebruiken, en alle draden samen winden op een ring?
• Is een condensator nuttig, en welke waarde zou ik dan moeten nemen, is deze HF 25V 2200uF bijvoorbeeld een goede keuze?, en kunnen ze beter voor of na de spoel geplaatst worden?

Dit zijn waardes en omgeving waar op deze schakeling zou moeten werken:

• PWM = 2KHz
• A = 4.5A max op de gemeenschappelijke coil, in de praktijk zal er niet meer dan max 1.5A en normaal gesproken op 0.1A ~ 0.2A dagelijks gebruik.
• Data draad loopt max. 60cm langs een de analoge (pwm) strips met een lengte van 120cm, gescheiden door 2mm aluminium profiel, en afgeschermd door aluminium folie, kan de folie aarde met 2 kleine popnagels, indien dat verstandig is.

Weet net genoeg om domme dingen te kunnen doen, kunnen jullie me beschermen tegen mij zelf.

Ik zou het eerst proberen zonder extra onderdelen, wel de draden bij elkaar twisten, en dan verwacht ik dat het wel goed gaat eigenlijk. En degelijk filter kun je altijd nog toevoegen.

Op 1 januari 2024 12:57:50 schreef Lambiek:
Ik zou om te beginnen eerst alle bedrading twisten, dat neemt al veel eventuele storing weg.

Dat werkt toch alleen met differentiële data lijnen?
Maar ik zou een tweede draad kunnen gebruiken, is het een probleem om een kant niet aan de min te leggen, voor voeding gebruik ik AWG 20 en data AWG 26, die AWG 26 zou kunnen doorbranden als die aan de min ligt.
Zie dwarsdoorsnede op plaatje 4.

Hoe is het met de tuinautomatisering afgelopen?

Het werkt redelijk, gebruik Home Assistent samen met netwerk relaisboardjes, en PWM-frequentie generator bordjes om de stappen motoren snelheid te regelen.

Heb dus nu een paneel met 11 rijen voor planten, en 9 rijen voedingspompen met ingebouwde PWM-bordjes, kreeg een leuke deal toen ik er 100 in een keer bestelde.

Wil er wel weer tijd in stekken, maar ze hebben me uitvoerder gemaakt, en heb tegenwoordig dus wat minder tijd over, en het werkt, en je weet vast wel hoe het gaat met projecten die goed genoeg werken.

Maar nu wil de baas een nieuwe lamp, dus ben ik hier mee bezig. ^_^

En als je met spoelen aan de gang gaat, volg het advies van SparkyGSX.

Ga ik zeker doen, heb alleen wat vervolg vragen gesteld.

Eigenlijk zou je het moeten meten.

Op 1 januari 2024 13:34:19 schreef SparkyGSX:
Ik zou het eerst proberen zonder extra onderdelen, wel de draden bij elkaar twisten, en dan verwacht ik dat het wel goed gaat eigenlijk. En degelijk filter kun je altijd nog toevoegen.

Ja,... Hum ..., en dat gaat eigenlijk alleen tijdens het bouwen, maar als ik problemen heb, dan moet ik weer 2 tot 4 weken wachten op onderdelen.
Dus wil ik het voor zijn, om de spoelen (en eventueel condensatoren) alvast te bestellen.

De 30 spoelen kost €9 (plus de dioden) en eventuele 30x 25V 2200uF condensatoren kosten ongeveer €4, is voor mij iets waar ik liever mee dan om verlegen zit.

Maar heb ik de juiste onderdelen gekozen, en welke dioden moet ik gebruiken?

Op 1 januari 2024 14:09:21 schreef player-x:
Dat werkt toch alleen met differentiële data lijnen?

Ik twist alle bedrading als ik vermoed dat het eventueel storing op gaat leveren. Of je moet afgeschermde kabel gaan gebruiken, dat kan ook.

Maar ik zou een tweede draad kunnen gebruiken, is het een probleem om een kant niet aan de min te leggen

Hoe bedoel je dat precies, bij iedere ader een tweede draad leggen en die twisten?

..., voor voeding gebruik ik AWG 20 en data AWG 26, die AWG 26 zou kunnen doorbranden als die aan de min ligt.

Dat zegt mij niet veel, ik werk altijd met mm², als je de stroom weet zoek je daar je bedrading bij.

Het werkt redelijk, gebruik Home Assistent samen met netwerk relaisboardjes, en PWM-frequentie generator bordjes om de stappen motoren snelheid te regelen.

Heb dus nu een paneel met 11 rijen voor planten, en 9 rijen voedingspompen met ingebouwde PWM-bordjes, kreeg een leuke deal toen ik er 100 in een keer bestelde.

Wil er wel weer tijd in stekken, maar ze hebben me uitvoerder gemaakt, en heb tegenwoordig dus wat minder tijd over, en het werkt, en je weet vast wel hoe het gaat met projecten die goed genoeg werken.

Oké, leuk om te horen. Was nog aardig wat werk denk?

Maar nu wil de baas een nieuwe lamp, dus ben ik hier mee bezig. ^_^
....,en welke dioden moet ik gebruiken?

De diodes moeten de stroom aan kunnen die er gaat lopen en ik zou voor 1000V types gaan. En het beste neem je een fast recovery diode.

1000V is onzin, dat kunnen de MOSFETs ook niet sterren. Ik zou juist Schottky diodes gebruiken om de verliezen laag te houden, en dan ben je automatisch beperkt in de sperspanning. 60V lijkt me ruimschoots voldoende.

Op 1 januari 2024 16:40:24 schreef SparkyGSX:
1000V is onzin, dat kunnen de MOSFETs ook niet sterren.

We weten totaal niet wat voor fet's erin zitten. Ik niet tenminste, ik ken de besturing niet. Ik heb laatst nog 1200V fet's gekocht voor een project.

Ik zou juist Schottky diodes gebruiken om de verliezen laag te houden, en dan ben je automatisch beperkt in de sperspanning.

Dat kan ook.

60V lijkt me ruimschoots voldoende.

En dat weten we dus niet, je weet niet hoe ver de spanning opgeslingerd wordt door die spoelen.

Persoonlijk zou ik dat eerst eens meten en bekijken met een scoop.

Persoonlijk denk ik dat twisten voldoende is.

Op 1 januari 2024 15:58:27 schreef Lambiek:
Of je moet afgeschermde kabel gaan gebruiken, dat kan ook.

Hoe bedoel je dat precies, bij iedere ader een tweede draad leggen en die twisten?

Naar mijn weten is aansluiten volgens Nr1 mogelijk en Nr2 niet aan te raden, en maak je op die manier niet een lus.

Kan de data draad wel verzwaren en zijn twisted pair, naar eventueel 0.5mm².

Dat zegt mij niet veel, ik werk altijd met mm², als je de stroom weet zoek je daar je bedrading bij.

AWG 20 = 0.5mm²
AWG 26 = 0.14mm²

Oké, leuk om te horen. Was nog aardig wat werk denk?

Jep, ongeveer 100 uur, maar dat is het voordeel van offshore werken veel vrij tijd, en op een of andere manier nog steeds niet genoeg. ^_^

De diodes moeten de stroom aan kunnen die er gaat lopen en ik zou voor 1000V types gaan. En het beste neem je een fast recovery diode.

Dit is mijn bestel lijstje:

• 30x 6A Toroid Core Inductors Wire Wind Wound DIY mah--100uH Coil For LM2596
• 100x 1N4007 DO-41 4007 1A 1000V High quality Rectifier Diode IN4007
• 30x 25V High Frequency Low ESR Aluminum Capacitor 2200uF

Mijn vraag is nog steeds is een condensator aan te bevelen, of is die nutteloos?

Op 1 januari 2024 16:40:24 schreef SparkyGSX:
1000V is onzin, dat kunnen de MOSFETs ook niet sterren. Ik zou juist Schottky diodes gebruiken om de verliezen laag te houden, en dan ben je automatisch beperkt in de sperspanning. 60V lijkt me ruimschoots voldoende.

De 1N4007 wordt in meerdere ontwerpen gebruik als vrijloopdiode voor relais, die ik vond toen ik er zocht wat een vrijloopdiode was.

Maar zijn deze dan een betere keuze?
40x SR5100 SB5100 DO-27 schottky diode 5A/ 100V DO-27

En dat weten we dus niet, je weet niet hoe ver de spanning opgeslingerd wordt door die spoelen.

Die dioden zorgen er juist voor dat er niks opgeslingerd wordt.

Op 1 januari 2024 17:01:57 schreef player-x:
Naar mijn weten is aansluiten volgens Nr1 mogelijk en Nr2 niet aan te raden, en maak je op die manier niet een lus.

Bedoel je het zo. Nr1 is de beste manier, gewoon ieder paartje apart twisten.

Kan de data draad wel verzwaren en zijn twisted pair, naar eventueel 0.5mm.

Zoals ik al zei, naar de stroom kijken en daar je bedrading op uitleggen.

Jep, ongeveer 100 uur, maar dat is het voordeel van offshore werken veel vrij tijd, en op een of andere manier nog steeds niet genoeg. ^_^

Dat zijn wel wat uurtjes ja. Tijd is altijd een dingetje.

Dit is mijn bestel lijstje:

Lijstje is oké, behalve de 1N4007

Mijn vraag is nog steeds is een condensator aan te bevelen, of is die nutteloos?

Ligt eraan waar je die plaatst.

Op 1 januari 2024 17:03:56 schreef deKees:
Die dioden zorgen er juist voor dat er niks opgeslingerd wordt.

Is het echt, dat wist ik niet.

Op 1 januari 2024 17:13:56 schreef Lambiek:
Zoals ik al zei, naar de stroom kijken en daar je bedrading op uitleggen.

Als lay-out 1 prima is, dan kan ik 0.14mm² prima gebruiken.

Lijstje is oké, behalve de 1N4007

Okay, en welke diode zou je deze n00b dan wel kunnen adviseren?

Ligt eraan waar je die plaatst.

Ik dacht zo:

Maar ze zouden uiteraard ook na de spoelen geplaatst kunnen worden.
(of zelfs voor en na de spoel, +€4 zijn ook de kosten niet op €350)

En is 25V 2200uF een goede waarde?

Op 1 januari 2024 18:17:04 schreef player-x:
Okay, en welke diode zou je deze n00b dan wel kunnen adviseren?

Je had er zelf al een gevonden.

https://www.aliexpress.com/item/32843729433.html

Maar ze zouden uiteraard ook na de spoelen geplaatst kunnen worden.
(of zelfs voor en na de spoel, +€4 zijn ook de kosten niet op €350)

Ik blijf er nog steeds bij dat je het eerst zonder kan proberen.

En is 25V 2200uF een goede waarde?

Waar wil je die plaatsen, ik zie daar het nut niet van in.

Het zou mij verbazen als er niet al rekening mee gehouden is op de led drivers. Maar dat kan ik mis hebben hoor.

Op 1 januari 2024 19:06:08 schreef Lambiek:
Je had er zelf al een gevonden.

Prima dan bestel ik die.

Waar wil je die plaatsen, ik zie daar het nut niet van in.

Op alle filter die ik op Ali zag, zat ook een condensator, maar met €5+ per stuk, en dat keer 27, werden die erg duur, vandaar mijn vraag, of ik voor mijn doel ook een condensator nodig had.

Op 1 januari 2024 17:01:57 schreef player-x:
Mijn vraag is nog steeds is een condensator aan te bevelen, of is die nutteloos?

Zoals ik eerder zij: weet net genoeg om domme dingen te kunnen doen, kunnen jullie me beschermen tegen mij zelf.

Op 1 januari 2024 16:59:11 schreef Lambiek:
We weten totaal niet wat voor fet's erin zitten. Ik niet tenminste, ik ken de besturing niet. Ik heb laatst nog 1200V fet's gekocht voor een project

Denk je echt dat er 1200V MOSFETs op dat board zitten? Doe even realistisch, dat heeft de TS meer aan.

@TS: in tegenstelling tot de situatie met de relais, waar de stroom door het relais alleen bij het uitschakelen heel kortstondig door de diode loopt, is dat hier niet het geval; als de spoel groot genoeg is, valt de stroom niet meer terug naar 0, wat betekent dat de stroom door de LEDs voor een groot deel dan de tijd (1- pulsbreedte) door de diodes loopt. Deze moeten dan ook geschikt zijn voor de stroom die je door de LEDs gaat voeren.

De condensators voegen dan niet zoveel meer toe, de spoelen doen waarschijnlijk meer, maar dat ligt ook aan de PWM frequentie en de stroom, in combinatie met de inductie van de spoelen. Je had het over 2kHz; dat is erg laag voor een schakelende voeding, wat dit dan is geworden. Kun je die frequentie verhogen?

Op 1 januari 2024 19:36:09 schreef SparkyGSX:
als de spoel groot genoeg is, valt de stroom niet meer terug naar 0

De ferriet spoelen die wil gebruiken zijn 100uH 6A 13x7.5x5mm is dat een goede maat?
Er zijn ook van 470uH 3A, waar ik er desnoods 2 parallel van zou kunnen plaatsen op de gemeenschappelijke +12V.

Geen idee wat de juiste oplossing is, had de 100uH 6A gekozen omdat die genoeg ampère had, en te krijgen voor een goede prijs.

de spoelen doen waarschijnlijk meer, maar dat ligt ook aan de PWM frequentie en de stroom, in combinatie met de inductie van de spoelen. Je had het over 2kHz; dat is erg laag voor een schakelende voeding, wat dit dan is geworden. Kun je die frequentie verhogen?

Wat ik heb begrepen is het een beperking van de gebruikte chip, die op het board gebruikt wordt, snellere chips zijn er wel, maar ook duurder, en dat is de reden van de 2KHz.

Al zijn andere oplossingen zijn wel sneller (20KHz), maar nog steeds in ontwikkeling, en had geen plaat voor 3 van zijn oudere borden, die je ook zelf nog moet bouwen.

Deze bordjes werken net als addressable led strips, alleen ipv een pixel aan sturen, stuurt het 4 analoge kanalen aan.

En heb al een quad controller van hem, dus bekend mee hoe het werkt in Home Assistant.

Even rekenen, stel dat de pulsbreedte 50% is, dan is de tijd voor het laden of ontladen van de spoel 250us bij 2kHz. De stroom door een 100uH spoel zou dan 2.5A/V veranderen in die tijd. De spanning over de spoel zou de halve voedingsspanning zijn (voor steady-state op 50% PWM), waaruit we kunnen concluderen dat je daarmee bij lange na niet in continuous mode komt.

Dan is het waarschijnlijk wel een goed idee om die elco's op de uitgang te zetten, maar 2200uF lijkt me best veel, 470uF of zo lijkt me meer dan genoeg, want je probeert alleen de hoge frequenties uit de flanken te halen. Mogelijk mogen ze zelfs nog kleiner, maar bij 5A voelt 470uF bij 100uH voor mij wel ongeveer goed.

Op 1 januari 2024 21:08:33 schreef SparkyGSX:
Even rekenen, stel dat de pulsbreedte 50% is, dan is de tijd voor het laden of ontladen van de spoel 250us bij 2kHz. De stroom door een 100uH spoel zou dan 2.5A/V veranderen in die tijd. De spanning over de spoel zou de halve voedingsspanning zijn (voor steady-state op 50% PWM), waaruit we kunnen concluderen dat je daarmee bij lange na niet in continuous mode komt.

Dan is het waarschijnlijk wel een goed idee om die elco's op de uitgang te zetten, maar 2200uF lijkt me best veel, 470uF of zo lijkt me meer dan genoeg, want je probeert alleen de hoge frequenties uit de flanken te halen. Mogelijk mogen ze zelfs nog kleiner, maar bij 5A voelt 470uF bij 100uH voor mij wel ongeveer goed.

Uhm.., de puls breedte zal meestal rond 8~10% zijn,(de led strips zijn 14.4W/M x 9M = 130W), denk dat 10~13W (+/-60~80W halogeen) wel het normale gebruik zal zijn, en tijdens films avonden misschien zelf wel 3~5%.

Wist dat het overkill was, maar waren de enige echt goede strips met een CRi95 waarde die daarnaast ook op secties van 5CM ingekort konden worden.

Maakt de grootte van de elco's uit?, ze zitten me iig niet in de weg, voor de +€3 die de 2200uF kosten over de 470uF elco's maakt het niet veel uit, en grote elco's gaan toch langer mee.

Op 1 januari 2024 19:36:09 schreef SparkyGSX:
Denk je echt dat er 1200V MOSFETs op dat board zitten? Doe even realistisch, dat heeft de TS meer aan.

En daar gaan we weer, zeg ik dat dan. Ik zeg alleen dat ze er zijn.

En ik blijf erbij, al die troep is waarschijnlijk helemaal niet nodig voor die paar Watt.

Edit:
Ik heb ooit een glijbaan beveiliging gemaakt/ontworpen voor een zwembad, daar zitten ook rgb ledspots in en ledstrips. De spots en strips worden via pwm aangestuurd, de data, voeding en het pwm signaal worden door één kabel gestuurd over zo'n 20 tot 40 meter zonder probleem.

De sturing gaat via mosfets zonder al die toeters en bellen die hier genoemd worden.

Er zijn inmiddels 10 tallen systemen in bedrijf, ook in het buitenland. En dan zou je voor een simpele lamp dit allemaal toe gaan voegen.

Ik verwacht ook dat het goed zal gaan zonder enige filters, misschien met een common mode choke (ferrietring) om de kabels maar meer ook niet.

Jij komt met 1000V diodes aan, wat dus automatisch silicium diodes zijn, die trager zijn en hogere verliezen hebben (en dus warmer worden) dan Schottky diodes. Idealiter zou je de spoelen zo groot kiezen dat de stroom nagenoeg constant wordt, maar dat is op 2kHz echt niet realistisch, wat wel betekend dat de diodes maar een klein deel van de tijd stroom voeren, en dus niet zo warm worden. Een constante stroom zou wel beter zijn voor het rendement van de LEDs.

Inderdaad, niet gaan knoeien met extra filters, dat is waarschijnlijk helemaal niet nodig, de kans dat je veel meer storing gaat inbouwen is ook niet aanwezig.
Die spoel diode constructie die je aan het verzinnen bent lijkt mee een aardige opzet voor meer ellende dan het oplost.

Twist de lijntjes (vooral die naar je PWM bestuurde strips) en je bent die storing in ieder geval al deels kwijt.

[Bericht gewijzigd door Sine op dinsdag 2 januari 2024 11:51:52 (32%)]