Störningar från DC-motor genom hela kretskortet

[opatagio]

Hej

Har ett problem som jag önskar lite input på gällande störningar som dyker upp på ett kretskort när en DC-motor styrs av PWM. Det är så att när motorn pulsas med en PWM så får jag oönskade spänningstoppar som vandrar genom hela kretskortet på logiksidan 5V, 3.2V men även på 24V (matningsspänning).
Topparna varierar beroende av last på motorn och olastat ligger dessa runt 0.4V över respektive switchregulators utspänning (2st, en 3.2V och en 5.3V). Dessa toppar dyker upp i samma frekvens som PWM, 20kHz. Har än så länge kunnat se ett samband med att dessa toppar skapas vid tillslag av mosfeten och inte vid frånslag som jag först misstänkte.

Försök att eliminera topparna innefattar common-mode drossel på motorkablarna, skärmade motorkablar, kondensatorbank (6600uF/50V) på 24V matning, jorda (kretskortets GND) motorns hölje, 100nF parallellt över motorpolerna, 2200uF/50V på 24V i direkt anslutning till PMOS. Inget av ovanstående gjorde någon nämnbar skillnad, som mest några 10-tal mV mätt på logikspänningen.

Konstruktionen som sådan är en full H-brygga (2st PMOS och 2st NMOS) där NMOS PWM:as med frekvensen 20kHz och flyback-dioder av typen schottky. En mosfetdriver sitter mellan MCU PWM-ben och NMOS och är av typen MCP14E4E.

Typ av motor och datablad finns här: http://www.tme.eu/se/details/111.3761.3 ... orer/doga/#
Mosfetdriver typ och datablad finns här: http://www.microchip.com/wwwproducts/De ... e=en531146

Nedan scope-bilder är med motor olastad och utan ovanstående "extra" filter och drosslar.

[Swech]

Fungerar kortet i övrigt?
Är du säker på vad du ser? så att det inte är skopet som fångar upp störningar
men verkligheten egentligen är annorlunda?

Swech

[Tekko]

Har du en sk flybackdiod över motorn ? Om inte så kan du få störningar som dessa, ibland kan det även behövas en lite avstörningskonding över motorn.

[opatagio]

>>Swech
Japp, kortet i övrigt fungerar och PWM:en är ren och fin med branta flanker. Har kontrollerat alla gjorda mätningar med ett gammalt analogt scope av modellen Tektronix TDS 320 och samma fenomen syns även där. Det var inkopplat på samma 230V fas som nätaggregatet till kretskortet. Separerat kablarna också med så mycket avstånd från varandra som möjligt.

>> Tekko
Avstörningskondensator i alla dess former är testat. Parallellt med motorpoler, motorpol till kretskorts GND osv utan nämnbar förbättring. Även testat i kombination med common-mode drossel.
Flybackdioderna sitter i anslutning till vardera mosfet, NMOS och PMOS och är av typen schottky. Spec på dessa är 40V/3A, kanske underdimensionerade för den stora motor jag testar med?
Ska för säkerhetsskull byta till något större och mäta igen.

__Edit: Har nu testat byta flybackdioderna till 1N4007 med skillnaden att det nu syns mera "ringing", förväntat iof, och spänningstopparna ökade till 550-620mV på logiksidan.

[Icecap]

Hur är spänningsmatningskedjan?

Är det:
24V in -> motor OCH 5V-omvandlare?
Skapas 3,2V från 5V?

Har du mätt med oscilloskopets GND till inkommande GND och sedan kollat på GND vid motordrivningen?

[Pucco]

Jag tycker att det ser ut som mätproblem. Speciellt om man ser på sista bilden så sjunker 24 volten till -8V i transienten.
Dessutom ser signalen lika ut på alla ställen frånsett amplitud och invertering. Kapacitiv eller inguktiv koppling.

Kontrollera jordarna som nämnts tidigare. Inga loopar får finnas.
Bryt jordströmmar (högfrekvent) genom att sätta ferritblock på kablar.

[opatagio]

Slängde ihop ett väldigt primitivt övergripande blockschema på hur det är byggt för tillfället.

>> Icecap
Ska kolla GND, återkommer med resultat.

>> Pucco
Helt rätt så kan det vara mätfel/problem då jag inte kan verifiera något i nuläget.
Ska ta en näve ferriter och testa med direkt efter jag mätt GND.

[svanted]

flybackdioderna ska sitta så nära motorn som möjligt....

[opatagio]

Ok då ska vi se.
Jag spänningssatte kretskortet igen för att ha samma förutsättningar vid GND mätningen som vid alla tidigare mätningar. Kontrollmätte några punkter för att se att det var lika. Det var det inte! Ok, enda skillnaden mot tidigare var att programmeringskabel till mcu var nu ansluten. Ryckte ur den och fick samma resultat som tidigare mätningar. Ok, då har GND definitivt något med detta att göra.
Bytte till dyrare mätprob (Tektronix originalprob, första proben var modell äldre av okänt ursprung) och nu visade topparna en amplitud på 200mV men fortfarande lika långa (~180ns). Under alla mätningar hittills har jag använt krokodilklämman som är ansluten på en 10cm lång kabel till proben. Tar av den och lindar lödtenn runt kroppen på proben och mäter igen. Resultatet är nedan.

Markant förbättring och på 3.2V är nu Vp-Vp ~ 70mV när motorn PWM:as.
Jag tar på mig den folieklädda dumstruten och ska nu göra alla mätningar från början igen för att verifiera att det är mätfel ända från början.

Vill också passa på att tacka för alla tips som givits. Tack!

[Swech]

Se bara till att du jordar foliehatten

Swech