Hallo,

kurz zur Vorgeschichte: ich arbeite an einem Brushlessregler für meinen Quadrocopter (siehe Schaltplan: BLC-VOC.pdf). Dazu habe ich eine zweiseitige Platine geätzt und bestückt - momentan stecke ich bei der Inbetriebnahme fest.

Ich habe die Schaltung - wegen des größeren Umfangs - in mehrere Teilbereiche eingeteilt; während des Aufbaus habe ich diese dann schrittweise getestet (funktionieren soweit zufriedenstellend): ein dsPIC33 erledigt die ganze Rechnerei und gibt 6 PWM-Signale (je ein highside und lowside Signal für insgesamt 3 Kanäle) mit 3,3V-Pegel aus. Diese Signale werden durch einen Standard-Logikbaustein auf 5V-Pegel für die FET-Treiber umgesetzt. Eine Strommessung ist auf dem Board ebenfalls vorhanden, für mein Anliegen aber nicht von Interesse.

Zum Testen habe ich nun ein kleines Programm auf den dsPIC geladen, welches 3 idente PWM-Signale ausgibt. Sowohl die Ausgabe der Signale, als auch die Wandlung auf 5V-Pegel, als auch die Treiberbausteine für die FETs funktionieren einwandfrei (15V-Gatespannungssignal sieht in Ordnung aus, kein Überschwingen etc.).
Allerdings gibt es große Probleme, sobald die Lastseite der Brücken versorgt wird. Konkret treten Störspitzen im Takt der PWM auf, die den DSP anscheinend zum "ausflippen" bringen (PWM-Peripherieeinheit hört auf zu arbeiten / es wird kein PWM-Signal mehr erzeugt / ein Programm, das eine LED zum Blinken bringt wird aber weiterhin korrekt ausgeführt):
Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht Name: EMV.jpg Hits: 59 Größe: 47,1 KB ID: 23890
(3,3V-Versorgungsspannung direkt am Controller gemessen ; AC-Kopplung ; 500mV/div ; 10us/div)

Die Spitzen treten immer bei einer Flanke des PWM-Signals (30kHz) auf (nur die Gates der FETs werden angesteuert, die Brücken sind ansonsten unversorgt!). Dass bei diesen Amplituden der Controller den Dienst verweigert, scheint mir noch vernünftig zu sein - allerdings würde mich interessieren, wodurch solche extremen Spitzen entstehen können, wenn nicht mal Querströme auftreten können (da die Brücke ja nicht an der Versorgung hängt). Eine Vergrößerung der Stützkondensatoren brachte leichte Verbesserung (zuvor führte der Controller manchmal sogar einen Brownout-Reset aus).

Wird die Brücke über einen 390Ω-Widerstand mit der nominalen Betriebsspannung von 12V verbunden, vergrößert sich die Amplitude der Störungen nochmals. Wird die Brücke direkt versorgt, so (und das ist meine Vermutung) dürften die Spitzen so hoch werden, dass die PWM-Einheit des Controllers abschaltet. So nebenbei: wenn mit dem Oszi den Spannungsabfall an diesem Widerstand messe, so erhalte ich ein Signal mit großer Ähnlichkeit zu obigem Bild. Es muss also Strom in die Brücke fließen; da keine Last angeschlossen ist und ich Querströme beinahe vollständig ausschließen kann (betrachtet man beide Signale am Oszi, so zeigt sich eine deutliche Totzeit zwischen dem Einschalten des einen und dem Ausschalten des anderen FETs) - könnte dieser Strom der Ladestrom der Bootstrap-Kondensatoren der Treiberbausteine sein?

Habt ihr eine Idee, woher die Störungen kommen könnten bzw. wie ich sie beseitigen könnte (mit der derzeitigen Situation ist natürlich an die Bestromung des Motors gar nicht erst zu denken)? Abschirmung? Drossel in Serie zur Brückenversorgung? "Besseres" Layout?

Ich habe zuvor eine ähnliche Schaltung mit einem ATMega 8 aufgebaut und bilde mir im Nachhinein (die Schaltung habe ich wieder abgebaut) ein, auch dort ähnliche Störungen (über die Amplitude kann ich nichts mehr sagen) gesehen zu haben. Allerdings blieben diese dort ohne sichtbare Auswirkungen.

Bevor ich aber Modifikationen an der Schaltung vornehme, möchte ich zuerst die Ursache des Effekts verstanden haben, um nicht nur "Symptomsbekämpfung" zu erledigen.

Schöne Grüße & vielen Dank!