Filtrado del ruido de PWM del motor de corriente continua cepillado del sensor de corriente

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Estoy tratando de medir la corriente a través de algunos motores de CC con escobillas ( midwest motion S22-346F-24V GP52-079 ) usando un pequeño sensor de corriente USB personalizado basado en INA226 y FT-232H .

El dispositivo funciona de manera confiable durante las pruebas con una fuente de banco y funciona con la lectura de la corriente del motor mientras la detección lateral baja, pero cuando los motores cambian de dirección, el dispositivo se convierte en un sensor del lado alto y el PWM de 24 V resultante en IN + e IN crea. El ruido de 20 V aumenta en la línea USB5V, por lo que los dispositivos USB se reinician / apagan.

He medido la amplitud de la señal PWM (24 V), la frecuencia (~ 15 kHz), el aumento (94 ns) y la caída (150 ns) veces y no entiendo por qué se están acoplando los picos de ruido en el DC autobús. Por lo que entiendo, este tipo de acoplamiento debería ocurrir si:

  1. los rastros / cables transportan alta corriente
  2. la longitud del rastreo es lo suficientemente larga como para actuar como una antena

El caso # 1 no debería ocurrir porque el INA226 es un sensor de voltaje de alta impedancia, el caso # 2 no debería ocurrir porque el cable de la resistencia de detección tiene solo ~ 15 cm, y la longitud de la traza en la PCB es solo otro cm. que es muy corto para el PWM de 15 kHz, o incluso el rango de ruido de MHz de los tiempos de subida y caída de 94-150 ns.

Estoy buscando consejos sobre:

  1. Cualquier suposición o error incorrecto en el análisis
  2. Cómo se acopla el ruido en el bus de alimentación de CC.
  3. Filtros que puedo usar para reducir los picos de voltaje (he estado considerando un choque de ferrita diferencial de Rs, o implementando algo como esta nota de aplicación de TI )

Se adjuntan los esquemas y diagramas de bloques. También creé un álbum imgur con algunas 'lecturas de alcance

    
pregunta ty.b

3 respuestas

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Si alguien lee esto antes de comenzar a fabricar un sensor de corriente para un motor eléctrico, definitivamente vaya con La respuesta de Maple de usar una sala sensor de efecto.

Sin embargo, descubrí que al crear un filtro inspirado en "supresor de interferencia de Nophead" de esta pregunta , los picos de ruido en las líneas de bus de CC se reducen lo suficiente como para poder utilizar el INA226. El filtro utiliza 2 100uH B82144F2104J000 inductores y an 1uF RDER72A105K2M1H1M03A .

Los picos de ruido se redujeron de 20 Vpp con una duración de ~ 2 uS a 2 Vpp con una duración de ~ 0,3 uS en los 5 V Vcc, y picos de ~ 7 Vpp con una duración de ~ 20uS a 6Vpp con una duración de ~ 0,3 uS en los 3,3 V Vcc. Esto no es ideal, pero sigue siendo funcional.

    
respondido por el ty.b
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"el dispositivo se convierte en un sensor de lado alto", entonces el sensor está en el lugar equivocado.

En el lado de la fuente de alimentación del puente, percibirá la corriente del motor igualmente bien y seguirá siendo un sensor del lado bajo, independientemente de la dirección.

    
respondido por el Brian Drummond
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Creo que INA226 no es adecuado para este tipo de aplicaciones. Consulte 6.1 en la hoja de datos: "IN + e IN– pueden tener una tensión diferencial entre –40 V y 40 V. Sin embargo, la tensión en estos pines no debe exceder el rango de –0.3 V a 40 V."

Usted tiene una conexión IN a VBUS (también con un rango permitido de –0.3 V a 40 V), lo que significa que puede tener un voltaje negativo completo en VBUS.

Sugiero reemplazarlo con un sensor de efecto Hall como (clasificado a 18kHz)

ACTUALIZACIÓN:

La inductancia del motor puede producir picos de alta tensión en ambas direcciones, muy por encima de la tensión nominal máxima. La protección contra descargas electrostáticas (ESD) en el chip tratará de purgar estos cables en las líneas eléctricas, lo que provocará picos de voltaje allí. Ver 7.4.2 en la hoja de datos.

La introducción de filtros y zener TVS como sugiere la hoja de datos podría ayudarlo, pero el uso del sensor de efecto Hall aislará completamente los voltajes de la línea de alimentación de su circuito, lo que ampliará casualmente el rango de aplicaciones adecuadas.

    

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