PWM控制LED驱动ic带来干扰造成串口无法通信

sunpeng7801567 · 发表于 2014-7-30 22:37

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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。
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

sunpeng7801567 · 发表于 2014-8-1 16:35

fallen 发表于 2014-8-1 15:413 u4 u3 d/ a5 o$ g/ j
你的功能我了解了。- b* U+ }5 {( Z) p" s
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 ...

你好，很感谢您的答复
  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
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）如果可能，把铝基板接GND
   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；
                        3) 输入端使用10uF/16V的陶瓷电容滤波。
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；
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？

fallen · 发表于 2014-8-1 15:41

sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 15:05) ^. N% a  n7 t' t7 z
非常感谢你的回答
( {* n7 r5 I7 M2 o) g; x0 L  你描述的很对！
7 D2 [  C" o+ I6 D7 k4 S 我描述一下我的实现的功能：用PWM控制DIM调光端，其实驱动 ...

你的功能我了解了。
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。
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。
3 可以尝试以下方法，看是否能减小干扰
（1）减小电感的工作频率。规格书上有计算公式
（2）如果可能，把铝基板接GND
（3）输入端使用10uF/16V的陶瓷电容滤波。

sunpeng7801567 · 发表于 2014-8-1 15:05

fallen 发表于 2014-8-1 13:46
7 w) f1 H# m7 {, \7 w5 y感觉描述的有点乱，重新整理一下。
" t2 e; A( \) V# i1 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。8 W3 v. p% @3 `" ` b1 m$ h% Y- I
...

  非常感谢你的回答
  你描述的很对！
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
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？
  这个如何解决呢?

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

风吹摇摆 · 发表于 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

fallen · 发表于 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？
2 功率的GND本来就有很强的干扰，需要隔离或者远离。
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。

sunpeng7801567 · 发表于 2014-7-31 21:42

本帖最后由 sunpeng7801567 于 2014-7-31 21:44 编辑

fallen 发表于 2014-7-31 16:28
/ W1 h; W3 Z+ ?3 o. p1 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？
7 \* `5 f' H% ?, K" y+ v2 功率的GND本来就有很强的干 ...

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
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
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

风吹摇摆 · 发表于 2014-8-1 08:41

1、PWM信号直接上拉，是否OK？
2、电感改小是否OK

fallen · 发表于 2014-8-1 10:42

sunpeng7801567 发表于 2014-7-31 21:42
; F# \; @, y: W: ]! `& z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 ...

主板与外壳的GND不连接。看下是否可行。

sunpeng7801567 · 发表于 2014-8-1 11:11

fallen 发表于 2014-8-1 10:42# a/ s5 u6 n) R/ S& c9 ]* l
主板与外壳的GND不连接。看下是否可行。

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

sunpeng7801567 · 发表于 2014-8-1 11:12

风吹摇摆发表于 2014-8-1 08:41: h" M ~! h9 V: ^3 O
1、PWM信号直接上拉，是否OK？8 z+ ~1 f2 F' e. q. b/ i: i8 p
2、电感改小是否OK

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

fallen · 发表于 2014-8-1 13:46

sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 11:11
) u3 ?, p9 l* N) d+ L$ H6 W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

感觉描述的有点乱，重新整理一下。
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。
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。
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。
4 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。
5 你的PCB已经做了功率GND和主板GND的隔离。
以上是否跟你的实际情况一致，请确认。

问题，
1 你如何确定铝基板的信号？示波器是如何测量的？
2 串口通讯的干扰波形实测是如何？
3 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。

风吹摇摆 · 发表于 2014-8-1 15:58

MOS管单点接到电容C4的地上，能消除干扰吗？

fallen · 发表于 2014-8-1 17:01

sunpeng7801567 发表于 2014-8-1 16:35" {/ {4 W2 n3 W- W
你好，很感谢您的答复
3 j+ L) {5 V+ _: b4 ^: {: P. K 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& X4 @9 b- `' h
我的 ...

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
2 我的意思是铝基板跟LED端的GND连接在一起。
3 C10改成10uF的陶瓷电容，降低输入端的电源干扰。

方案公司说的可能性不大。
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。

sunpeng7801567 · 发表于 2014-8-1 17:21

fallen 发表于 2014-8-1 17:01
* E1 f$ r& j0 f7 v/ A1 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
; p+ Y' w$ v! N2 我的 ...

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

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