EDA365电子工程师网

标题: PWM控制LED驱动ic带来干扰造成串口无法通信 [打印本页]
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-7-30 22:37
标题: PWM控制LED驱动ic带来干扰造成串口无法通信
  小弟有四个灯条，一个灯条上接有3串27并的灯珠，灯条基材是用铝基板制作的，四个灯条分别用两颗驱动ic MH8015来驱动，并有PWM控制DIM端来调光，上电后pwm控制调光端，用示波器测量铝基板有频率同灯条的接口一样的频率波形产生，造成将灯条用螺丝订固定在镁铝外壳的机器设备上，串口通信就产生很强的干扰，以至无法正常通信。 如果不用螺丝钉固定的话，干扰会很小，可以正常通信。
0 [* E) R) a3 d; W8 r   我想问一下，这个在铝基板上的有一定频率波形的信号是如何产生的呢？是天线效应，将灯珠上的这种信号耦合到了铝基板上吗？如何消除这个信号呢？还是说这个信号时无法消除的。如何解决这个正常通信问题呢？ 有的人说在入口加个磁环，或是加个PAI型滤波 但是 用pwm控制DIM端本来最终控制的是DIV端的导通频率，来达到调光的目的，这无疑会将这种信号引入到灯条上，滤波滤的是尖峰脉冲吗？？这好像对解决正常通信没有多大用改善吧？还就是说这个方案就是错误的呢？ 大家帮我想想办法ba  

灯条驱动ic.png (19.63 KB, 下载次数: 0)

灯条驱动ic.png
作者: 风吹摇摆    时间: 2014-7-31 15:24
是不是LED灯的功率地没有单点接地，把干扰传到了GND上
作者: fallen    时间: 2014-7-31 16:28
1 灯条用螺丝订固定在镁铝外壳的机器设备上-----这个是的GND连接在一起了？
) [& m$ Q0 z; P) Y2 功率的GND本来就有很强的干扰，需要隔离或者远离。
  I. S# E( Z4 r  O7 G* ]3 解决办法是通讯电路的GND跟功率的GND隔离，电阻或者磁珠等。降低串口的速率，并在串口上并联电容做滤波。
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-7-31 21:42
本帖最后由 sunpeng7801567 于 2014-7-31 21:44 编辑   i* V9 |# g7 R; L
fallen 发表于 2014-7-31 16:28
% O9 m9 d5 G8 f6 ^: Y1 灯条用螺丝订固定在镁铝外壳的机器设备上-----这个是的GND连接在一起了？+ M$ d5 J2 B9 ]1 r& I$ e
2 功率的GND本来就有很强的干 ...
" I. x- q" R: v1 h* Z

& Z- N3 h+ d5 u( b( q   非常感谢你的答复，灯条的gnd没有连接到外壳上，而是灯条背面的铝基板为了散热用螺丝钉固定在了镁铝外壳上了，灯条为了达到调光的目的，灯珠上会有占空比为1khz左右的电平流经，铝基板紧贴镁铝外壳，而且用螺钉将铝基板和外壳固定在了一起，外壳上也接收到了这样频率的干扰波形，导致在外壳内部的串口通信受到干扰2 ~# p6 T" H2 f2 c* i. a
   我单独做了一个灯板并固定在外壳上跟主板连接只用几个接插件，所以功率地 和gnd已经分开了. m  k* y$ S4 h. T$ r7 S7 }
   关键的问题是铝基板为什么会带有这种干扰信号，而且幅度还很高
作者: 风吹摇摆    时间: 2014-8-1 08:41
1、PWM信号直接上拉，是否OK？, W9 W2 C! T  Q
2、电感改小是否OK
作者: fallen    时间: 2014-8-1 10:42
sunpeng7801567 发表于 2014-7-31 21:42
) F# d# i; Y6 t  v非常感谢你的答复，灯条的gnd没有连接到外壳上，而是灯条背面的铝基板为了散热用螺丝钉固定在了镁铝 ...

4 P* U( w* t4 f8 A主板与外壳的GND不连接。看下是否可行。
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-1 11:11
fallen 发表于 2014-8-1 10:42
8 J( ^8 D; c0 \' i5 H主板与外壳的GND不连接。看下是否可行。

# t. o1 L! X" N7 K# d" f7 s) D主板与外壳的gnd没有连接，是灯条背面的铝基板跟灯条连接上了，将这种干扰信号传到了整个外壳上
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-1 11:12
风吹摇摆 发表于 2014-8-1 08:417 j; N1 O6 w) A( r
1、PWM信号直接上拉，是否OK？
) s8 f/ h  B) C3 K2 n2 l$ c5 n& D2、电感改小是否OK
" j& E3 u% b1 z0 j" e
PWM信号直接上拉 那肯定是好的，流经灯条的电压波形是平滑的，没有高低波形，这样也不会耦合到灯条背面的铝基板上
作者: fallen    时间: 2014-8-1 13:46
sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 11:11
3 U5 E& U$ ^; E4 a; R3 y( M主板与外壳的gnd没有连接，是灯条背面的铝基板跟灯条连接上了，将这种干扰信号传到了整个外壳上

2 T5 p+ Y7 s7 I( t% |$ K$ r感觉描述的有点乱，重新整理一下。, q* D4 Y& B% S
1 灯条的背面的铝基板是用来散热的，然后跟镁铝外壳用螺丝孔固定。
; ^4 i, E& |6 o' r# x0 @2 镁铝外壳就是主板的外壳，主板的GND跟镁铝外壳没有连接。0 T. O' _+ W6 f6 b
3 只要铝基板跟外壳连接好了（通过螺丝孔），那么干扰就很大，导致你的串口不能通讯。
$ m5 t3 W1 Q: q4 只要铝基板跟外壳没有连接好，干扰很小，你的串口就能通讯。
* T' F  e! p! c0 |3 V' ]  d  z5 你的PCB已经做了功率GND和主板GND的隔离。' M! Z# r- ~) m) R% h
以上是否跟你的实际情况一致，请确认。" A5 e0 H0 `& t* k

; `( O7 D( `2 ?5 a" F7 R问题，
& j" H6 G' R  \3 A; g3 C1 你如何确定铝基板的信号？示波器是如何测量的？2 G: ?  v; B+ K
2 串口通讯的干扰波形实测是如何？
$ n8 e& a2 |3 D! p% v+ k. A3 如果无法解决干扰，就需要滤除干扰。所以需要你提供步骤2的波形。
) c9 |/ y/ M( ]* D
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-1 15:05
fallen 发表于 2014-8-1 13:46$ Z2 J* N) e2 O) l4 B
感觉描述的有点乱，重新整理一下。
9 J$ a# J" [- }. Y0 v: U" b1 灯条的背面的铝基板是用来散热的，然后跟镁铝外壳用螺丝孔固定。
- x0 ~4 V( h, k! \6 V3 F6 a- \ ...
3 S% D* N8 p, w9 {$ \# l0 K
  非常感谢 你的回答 7 d9 F- G6 l4 j* c
  你描述的很对！ ) [$ @7 L2 ]9 v; _5 w
   我描述一下我的实现的功能：用PWM控制DIM调光端，其实驱动ic是通过控制mos管来达到调光的目的的，也就是通过mos管的开关频率来达到调光效果的，这样灯珠上就加有一定频率的电压，灯珠背面就是一个长约35cm的铝基板，相当于是一个又窄又长的导体，就把这个一定频率的波形耦合到了铝基板上了 铝基板与外壳连接就会把这个信号传到外壳上，这样导致串口通信失灵
: z! N0 ]: k. ~   我想问的是，任何有一定频率的波形与其紧贴的窄长导体，这个导体都会像天线一下将这个信号耦合到吗？
, L% i$ I8 g0 F; ?! h1 Z# L" S7 [  这个如何解决呢?
) t' I7 `% Q/ l; B3 b" Y* f" @) u  f7 h5 B" _' n
4 j% V( v+ q5 v: ]2 o# d1 e$ Y
示波器测试方法：探针的地连接灯板的地以最短的距离和最小的回流面积测结果

qfile_00.jpg (45.19 KB, 下载次数: 0)

这是灯条入口电压波形

这是灯条入口电压波形

qfile_05.jpg (58.24 KB, 下载次数: 0)

灯条入口波形与灯条上铝基板上的波形 两波形完全重合

灯条入口波形与灯条上铝基板上的波形 两波形完全重合

qfile_04.jpg (85.54 KB, 下载次数: 0)

两波形的整体 重合

两波形的整体 重合

qfile_06.jpg (46.81 KB, 下载次数: 0)

铝基板的局部波形

铝基板的局部波形
作者: fallen    时间: 2014-8-1 15:41
sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 15:057 J) e3 Q% W% J
非常感谢 你的回答
; T2 D- P6 v' K) S1 G  你描述的很对！
! {- E, r  }7 p   我描述一下我的实现的功能：用PWM控制DIM调光端，其实驱动 ...
8 i# e0 x4 C/ m; c. l" A' p( W
你的功能我了解了。9 U/ ^* p* O) z
1 纠正一下你的认识。DIM相当于ON/OFF控制，DRV是控制功率管。这句“也就是通过mos管的开关频率来达到调光效果的”不太正确。DIM的功能是ON/OFF的开关，DRV在DIM=1的时候才有输出，并且是按照一定的频率（规格书上有计算）开关MOS管。所以调光是通过开关电源来实现的，不是MOS管的开关频率来实现的。0 p: [* M" M8 M! o4 N+ @
2 “我想问的是，任何有一定频率的波形与其紧贴的窄长导体，这个导体都会像天线一下将这个信号耦合到吗？”会耦合，耦合的强弱跟频率的高低，功率的大小，导体的长短有关系。
" {2 {: D' y' N, d" x3 可以尝试以下方法，看是否能减小干扰
: w* X" K+ q8 g（1）减小电感的工作频率。规格书上有计算公式3 t, c0 u2 K8 ^: Q
（2）如果可能，把铝基板接GND8 f" T/ E+ I/ [& a
（3）输入端使用10uF/16V的陶瓷电容滤波。
作者: 风吹摇摆    时间: 2014-8-1 15:58
MOS管单点接到电容C4的地上，能消除干扰吗？
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-1 16:35
fallen 发表于 2014-8-1 15:41
& x4 Q9 N/ X/ w# |你的功能我了解了。
7 e$ j$ p. p4 z4 A% a1 纠正一下你的认识。DIM相当于ON/OFF控制，DRV是控制功率管。这句“也就是通过mos ...

  w: ?* `& U5 N. \* w% P8 Z你好，很感谢您的答复   / z+ R: [$ R9 ?5 F( Z
  您给的解决方法： （1）减小电感的工作频率。规格书上有计算公式
4 m- b8 e5 _/ i7 q6 ^! P3 |8 k" l    我的灯条3串27并，每颗灯珠是3v的， 我现在用的是47uh的电感，这个如何计算呢？附图有计算公式：
2 d& n; D9 S9 m; b% L; l                             2）如果可能，把铝基板接GND
6 f$ X0 t6 K+ Z- a     铝基板连接到了外壳，外壳可以接到地，但是这个是手持设备，不可能每次放在地上使用，这种方法难以解决；' o( X/ s. l' I4 \: h% T
                            3) 输入端使用10uF/16V的陶瓷电容滤波。4 y6 V% G  ?* |8 r5 j  B# F0 q
    您说的是在灯条的入口端接这个电容吗？灯条的正极接到电容的正极再到地；: V; i1 |) w! q8 M
补充一下：芯片厂家给的答复是，这个波形有毛刺现象，这个毛刺现象造成通信失灵，而不是这个开关频临波形，不知道他说的有没有道理？

11.png (64.42 KB, 下载次数: 0)

电感的计算公式

电感的计算公式
作者: fallen    时间: 2014-8-1 17:01
sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 16:35
" R& M8 P4 A- {7 c! }你好，很感谢您的答复   
: T: v3 j- k! K1 C% v3 W5 x" _  您给的解决方法： （1）减小电感的工作频率。规格书上有计算公式2 k7 \: n& f% v# U  @$ B
    我的 ...

$ p* t* n! f+ n/ s1  个人觉得，3串27并，按照N=3计算，dV=VSNSHI-VSHSLO用典型值去计算，具体数值我就不惨和了  H8 c# n; n0 V2 S7 W3 V
2   我的意思是铝基板跟LED端的GND连接在一起。8 b2 K  D* Q; `0 ]  M
3  C10改成10uF的陶瓷电容，降低输入端的电源干扰。* i) D, ?9 h, Y1 [

: }3 {3 P6 w+ B+ B, \) R方案公司说的可能性不大。8 s, t: o) C8 y4 z- C3 i" W" B
因为我感觉这些毛刺也有可能是你的示波器测量方法的问题，比如你用接GND的弹簧测量，可能就不太一样。
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-1 17:21
fallen 发表于 2014-8-1 17:019 k  i) G# j  q! B; n& [: l9 e
1  个人觉得，3串27并，按照N=3计算，dV=VSNSHI-VSHSLO用典型值去计算，具体数值我就不惨和了% C6 V1 e! n6 w1 |& y" v  `
2   我的 ...
9 [* b- P1 E* f! n( m1 |
  现在是如果我不开启灯条，供电端是12v波形 很规整，一旦我用pwm来调，12v电压上就会叠加这样的信号，而且无处不在，这个主板上就会叠加上这种干扰信号
作者: 风吹摇摆    时间: 2014-8-1 17:25
楼主你先把PWM拉高，测下开关频率是多少，是否在通信的范围内加上呢？另外楼主最好对这个电路的原理了解下，当MOS管导通时电源给电感充电，并使LED电流增加，当电流增加到设定值时，MOS管断开；电感L相当于电池通过二极管D2对LED放电维持电流，当电流减小时导通MOS依次循环； 如果开关频率在通信频率内，调整开关频率避开
作者: fallen    时间: 2014-8-1 18:00
sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 17:211 Z3 X2 H4 p8 Z1 T& s7 {
现在是如果我不开启灯条，供电端是12v波形 很规整，一旦我用pwm来调，12v电压上就会叠加这样的信号，而 ...

6 R3 v8 L" v8 o  l' e- p. U12V输入端是这个信号，很正常的，你的滤波没有做好。
, j  l  G8 R8 D你的12V跟主板的关系？! \7 V* ?$ ?$ Z/ e  O& }
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-4 09:36
fallen 发表于 2014-8-1 18:00) r0 W8 I% S5 c( a
12V输入端是这个信号，很正常的，你的滤波没有做好。6 V9 Q2 ?9 \6 S" i6 _
你的12V跟主板的关系？

. k: Q* E+ T0 V7 H
9 N. c2 v" L9 T( e   我12v提供给芯片的，当芯片用pwm控制的时候，12v也被污染了 叠加上了这种信号，跟滤波有关系吗？  还是说 我画的PCB有问题呢 ？4 r& h% r5 L- d
作者: fallen    时间: 2014-8-4 10:19
sunpeng7801567 发表于 2014-8-4 09:36
* c' r- P# m- n- G8 n# b$ r3 `我12v提供给芯片的，当芯片用pwm控制的时候，12v也被污染了 叠加上了这种信号，跟滤波有关系吗？   ...
; O# G, Q4 I2 s* J) t# B
12V跟主板也连接在一起了？通讯部分也是使用了这个12V吗？5 B: L  J- C0 ~" e
如果是的话，就跟这个地方有一定的关系。8 y/ a( p; q5 j' ~/ p8 g, ]5 [
那你就把这个地方滤波就好了，参考方法，使用大容量的陶瓷电容，根据效果看是否要并联多个来降低ESR。
作者: fallen    时间: 2014-8-4 16:13
楼主，你的问题解决了没有？
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-4 20:33
fallen 发表于 2014-8-4 16:138 i5 p8 p" V8 N
楼主，你的问题解决了没有？
  Q: b6 U# p( S6 `$ j- u! z( J4 L
  没有，整个机箱上都带一定频率的波形，愁死我了
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-4 20:34
fallen 发表于 2014-8-4 16:13
, P& P+ V8 {3 M6 g5 Z  @楼主，你的问题解决了没有？
. }& W' T  Q$ C1 \3 G
  是的12v跟主板连接到一起了，串口是由12v通过一个转接芯片转出3。3v的电压
作者: fallen    时间: 2014-8-5 10:08
sunpeng7801567 发表于 2014-8-4 20:34
9 R7 r* b6 C6 V! r" y1 U& Y) o是的12v跟主板连接到一起了，串口是由12v通过一个转接芯片转出3。3v的电压

& r6 n( w! e" ~1 y! M楼主加油，之前说的方法都尝试过了吗？
作者: sunpeng7801567    时间: 2014-8-5 10:25
fallen 发表于 2014-8-5 10:08& E/ I0 W% ]3 d% O/ E2 Q4 T- t! z9 w
楼主加油，之前说的方法都尝试过了吗？
3 E2 }) ]6 L& h- u" G* m
  尝试了 ，还不行呀
作者: wangshilei    时间: 2014-8-28 16:31
提高一点PWM的频率（尽量提到IC能接受的最高频率上。），若不行，改成FB调光的方法，这样输出是平坦的了。        在LED驱动电源的前端并联个很大的电容1000UF左右，先实验下找方向。
作者: kobeismygod    时间: 2014-8-29 11:58
最好定位下干扰具体是哪里产生的？开关MOS的driver端有震荡还是MOS本身寄生diode？



欢迎光临 EDA365电子工程师网 (https://bbs.elecnest.cn/) Powered by Discuz! X3.2