Können Ferritperlen am digitalen PWM-Ausgang verwendet werden?

Ich denke darüber nach, wie ich das EMI-Rauschen der großen LED-Anzeigen reduzieren kann, die von tlc5947 angetrieben werden . Dieser Chip verfügt über digitale Ausgänge, die den Strom durch Leuchtdioden durch Ein- und Ausschalten begrenzen/regulieren. Der interne Oszillator läuft mit etwa 4 MHz und sieht aus wie eine ziemlich leistungsstarke Schaltung, 12 V, 600 mA für alle Baugruppen.

Eine der Ideen, die mir in den Sinn kommen, ist die Verwendung von Ferritperlen nacheinander mit LED-Dioden im Ausgang. Die Bedenken dagegen sind, dass diese Induktoren die Spannungsspitzen erzeugen können, wenn der Strom abgeschaltet wird. Auf der anderen Seite sagen einige Quellen, dass Ferrite nicht so viel Energie akkumulieren wie eine Relaisspule, die unbedingt eine Diode erfordern würde.

Es gibt 24 Kanäle pro Chip, und es gibt mehrere Chips, also viele Ferritperlen. Aber sie sind ziemlich klein und ziemlich billig, so dass sie wahrscheinlich montiert werden können, wenn die Perle ausreicht. Bei einer solchen Menge an Komponenten sieht das Hinzufügen zusätzlicher Kondensatoren und Widerstände für jeden Kanal nach keinem Spaß aus.

Könnte jemand mit Wissen sagen, wie gut die Idee ist, Ferritperlen auf den digitalen PWM-Ausgang des LED-Steuerchips zu setzen, der mit 4 MHz läuft? Ich verstehe, dass es am besten wäre, die beiden Prototypen zu bauen und mit einer Nahfeldsonde zu messen (das würde den Unterschied zwischen den Versionen zeigen, aber nicht "gut genug" - "nicht gut genug") oder zumindest direkt die Wellenform. Es gibt jedoch einen Job und Kosten für den Bau. Vielleicht gibt es ein allgemeines Wissen darüber, wie gut die Idee ist.

Das Ziel besteht lediglich darin, das mögliche EMI-Rauschen zu reduzieren. Die Blinker funktionieren sehr gut, sie haben nicht einmal etwas zu flackern oder ähnliches.

PS Antworten der Art, dass ich die Schaltung nicht entwerfen sollte, nur weil ich diese Frage stelle, sind außerhalb des Bereichs.

Warum möchten Sie Ferritperlen hinzufügen? Das klingt ... kontraproduktiv. Wenn Sie fragen, wie gut diese Idee ist, müssen Sie angeben, zu welchem ​​Zweck .
Was ist dein Ziel? Abgestrahlte EMI-Reduzierung? LED-Flimmern reduzieren? usw.?
Sie müssten zuerst wissen, ob das Schalten ein Problem ist oder nicht, bevor Sie Ferrite hinzufügen. Das Chip-Datenblatt gibt Ihnen die Anstiegs- und Abfallzeit der LED-Wellenformen an. Werden diese ein Problem darstellen? Außerdem ist der Ausgang eine Konstantstromsenke, und ideale Konstantstromgeräte haben eine unendliche Ausgangsimpedanz. Da es sich also nicht um eine Spannungsquelle mit einer Ausgangsimpedanz von Null handelt, wie groß ist das Problem überhaupt theoretisch? Das Datenblatt besagt, dass die Ausgänge nicht genau gleichzeitig angesteuert werden, sondern für eine verbesserte EMI-Kompatibilität leicht versetzt sind. Und während der Oszillator bei etwa 4 MHz liegt, läuft die PWM mit 1 kHz.
EMI-Reduktion ist das Ziel. Die LEDs flackern nicht, sie funktionieren sehr gut. Ich kann so viele Ferritperlen für den einzelnen EMV-Test kaufen, dass ich nichts dagegen hätte, wenn sie helfen, aber ich würde ohne sie bestehen.
Ferrite können Rauschspitzen verursachen, die EMI schlimmer machen, als wenn sie nicht vorhanden wären. Deshalb werfen die Leute nicht einfach blindlings Ferrite überall hin, wie sie es mit Kondensatoren tun. Sie könnten Platz für Ferrite haben und sie überbrücken, wenn sie nicht benötigt werden, aber Sie müssen testen, ob sie die Dinge tatsächlich verbessern oder nicht. Außerdem sättigen Ferrite weit unter ihrer tatsächlichen Stromstärke (wie 10 %).

Antworten (2)

Gesamtbild: Gute Signalintegrität bedeutet weniger EMI, selbst bei „nur“ 4 MHz. Diese Harmonien können heimsuchen, wenn Sie sich nicht mit ihnen befassen.

Schauen Sie sich also zunächst einige Dinge im SI-Bereich an.

  • Signalanstiegszeit. Hier könnten die Ferrite tatsächlich Abhilfe schaffen. Das Gleiche könnten Sie auch mit einem RC-Netzwerk erreichen.
  • Impedanzanpassung. Reduzieren Sie Signalreflexionen, indem Sie eine kontrollierte Impedanz und eine geeignete Terminierungsstrategie verwenden.
  • Schleifenbereich. Stellen Sie sicher, dass Ihre Signale und Rücksendungen so nah wie möglich beieinander liegen. Je kleiner die Schleifenfläche, desto geringer die Antennenwirkung.

Wenn das nicht genug ist, gibt es ein paar weitere Tricks in der Tasche, um EMI weiter zu unterdrücken.

  • Gleichtaktfilterung. Wenn Ihre Signale und Rückleitungen zusammen im selben Kabelbaum geführt werden können, legen Sie einen Ferrit um sie herum, um Gleichtaktrauschen zu unterdrücken.
  • Abschirmung. Haben Sie eine Gesamtabschirmung, die nicht als Masserückführung dient. Sehen Sie sich zum Beispiel ein USB- oder HDMI-Kabel an.
  • Verlustbehaftete Materialien (Ferrit). Wandeln Sie die EMI in Wärme um.

Ab Spezifikation 8.3.4 beschreiben sie die 6x4 Mux-Verzögerung, um die PWM-Stromspitzen konstruktionsbedingt um 4 zu reduzieren.

Die Anstiegszeiten liegen im und über dem 10-MHz-Band, können aber dennoch EMI-Übersprechen verursachen, das mit der 1-kHz-PWM-Rate auf hochohmigen Mikrofonen usw. moduliert wird.

Die beste Lösung besteht darin, die Impedanz langer Leitungen mit verdrillten Paaren zu minimieren, da lange Drähte allein 1 uH/m betragen. Eine kleine Fläche für den Stromrückpfad trägt wesentlich zur Reduzierung der EMI bei. Berücksichtigen Sie dies bei Ihrer Stromverteilung und entkoppeln Sie mit einer guten E-Kappe und einer Plastikkappe in der Nähe der Treiberquelle und speisen Sie Twisted Pair von der Versorgung. Durch die Wahl einer dünnen Isolierung wird die Impedanz verringert, was am besten geeignet ist, ein Klingeln zu verhindern, da Sie eine Last von 50 V / 1,6 A = +31 Ohm und einen Treiber mit niedriger Impedanz haben. Also ist etwas <=50 Ohm in Ordnung? Lose Drähte würden zu diesen wirklich verrauschten Oszilloskopsignalen führen, die Sie jemals gesehen haben, und std Twisted Pair 220 Ohm würde funktionieren, aber <=50 Ohm ist besser, um Reflexionsklingeln zu reduzieren.

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