Tiefpass für PWM

[drakon]

Hallo!
Ich möchte die Einstellung von Hintergrundbeleuchtung und Kontrast eines LCDs mittels PWM realisieren. Ich konnte keine Antworten auf folgende Fragen finden:

1) Wie wählt man die richtige PWM-Frequenz?
2) Welche Grenzfrequenz vom Tiefpass braucht man für die Glättung?
3) Man kann im Tiefpass R und C beliebig nehmen, solange R*C gleich bleibt. Sollte R>C oder R<C sein?
4) Welche Kondensatoren verwendet man am besten?

[Besserwessi]

Für die Hintergrundbeleuchtung braucht man das PWM Signal nicht zu glätten, denn das sind in aller Regel LEDs. Da wird man wohl aber einen Transistor oder FET für mehr Strom brauchen. Die PWM Frequenz solle > ca. 100 Hz sein damit es nicht flimmert. Viel mehr bring keine Vorteile.

Die Kontrastspannung wird man glätten müssen. Wenn man keinen so großen Anstand zwischen PWM-Frequenz und Filter Grenzfrequenz hat, sollte man einen Filter höherer Ordnung nehmen. Das kann auch noch ein einfacher passiver bleiben, wenn die Last es zuläßt.

1) Wenn man die Spannung glätten will, hilft eine möglichst hohe PWM Frequenz. Sonst wählt man eher eine niedrige.
2) Die Grenzfrequnez des Tiefpasses sollte so niedrig wie praktikabel sein. Für den Kontrast kann das z.B. 1-10 Hz sein. Sie sollte wenigstens 5-10 mal unter der PWM Frequenz liegen.
3) Den Widerstand wählt man in der Regel nach der Belastung. Direkt am Controller nicht weniger als 220 Ohm, besser 470 Ohm. Für eine niedrige Grenzfrequenz eher etwas größer wenn die Last es zuläßt.
Den Kondensator wählt man dann entsprechend der Grenzfrequenz.
4) Die Kondensatortypen richten sich nach der größe. Für kleine kann man Keramik oder Folien Typen Wählen. Für große, ab etwa 1 µF gehen auch Elkos. Bei Elkos sollte man einen 100 nF Keramik prallelschalten um die ganz hohen Frequenzen zu flitern.

Bei der Kontrastspannung müßte man im datenblatt nachlesen wie viel Strom gebraucht wird. Wenn weniger als 100 µA gebraucht werden, dann man als Widerstand z,B. 2,2 K Ohm nehmen und als Kondensator ein 10 µF bis 100 µF Elko. Wegen der Störungen noch ein 100 nF Keramik dazu.

[drakon]

Danke für die ausführliche Antwort!


Sie sollte wenigstens 5-10 mal unter der PWM Frequenz liegen

Ich habe bis jetzt unterschiedliche Empfehlungen gesehen. Es wird aber nie angegeben wie man die Grenzfrequenz aus der PWM-Frequenz berechnet.


Direkt am Controller nicht weniger als 220 Ohm, besser 470 Ohm. Für eine niedrige Grenzfrequenz eher etwas größer wenn die Last es zuläßt.

Warum braucht man für eine niedrige Frequenz einen größeren Widerstand?

[PICture]

Nur bei gleichem Kondensator im Tiefpassfilter, damit R*C sich vergrößert.

MfG

[drakon]

Ich habe noch ein wenig über Tiefpassfilter gelesen.

Der Strom, der durch den Kondensator fließt ist gegeben durch:

Ic = Vin/R* e^(-t/RC)

Da der Ausgangspin eines Mikrocontrollers nicht belibig viel Strom liefern kann,
muss R so gewählt werden, dass der maximale Strom nicht überschritten wird.

Die Grenzfrequenz muss so niedrig wie möglich gewählt werden. Allerdings je niedriger sie ist, desto niedriger wird auch die Spannungsamplitude am Filterausgang. Also es ist diejenige zu wählen, bei der die Amplitude noch akzeptabel ist.

Was meint ihr, liege ich mit meinen Gedanken richtig?

In http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00538c.pdf von microchip gibt es die Formel:
(dB) 20 kHz = -10log[1+ (2pfRC)2] = -14 dB

Ich verstehe im Moment nicht wie man auf die Formel kommt.

[PICture]

Weil die Spannung durch den Tiefpass geglättet werden soll, sollte die Amplitude der Schwingungen im Idealfall Null sein.

Die Grundformel für Berechnungen mit dB ist:

U1/U2 (dB) = 20 log U1/U2 (V)

und umgekehrt:

U1/U2 (V) = 10 ^ U1/U2 (dB) / 20

Die von dir o.g. Formel verstehe ich auch nicht, weil jeder Wert in dB bezieht sich immer auf Quotient zwei Werten, wovon einer als Referenz dient. In Deinem Beispiel ist die Referenz nicht bekannt.

Es werden oft abgekürzte Referenzen angegeben, z.B. für

1µV -> dBµ

1mV -> dBm

MfG