¿Cómo suprimir los picos de voltaje causados ​​por el ventilador USB en el riel ATX 5V?

Compré un ventilador USB grande y barato y lo conecté al riel de 5V en mi fuente de alimentación de banco ATX adaptada. Inmediatamente, el ATMega328P que está presente en la fuente ATX adaptada comenzó a actuar de manera errática . El '328 está ahí para medir voltajes y corrientes y para controlar pantallas de 7 segmentos y se alimenta del mismo riel de 5V. (La imagen y los esquemas están al final de la publicación).

Revisé el riel de 5 V con el osciloscopio (captura de pantalla a continuación) y, para mi sorpresa, el ventilador estaba causando que el voltaje del riel subiera a 6,3 V a 160 Hz. Eso es mucho más allá del pobre voltaje de suministro máximo absoluto de 5.5V '328.

Captura de pantalla del alcance: picos de voltaje de riel de 5 V

Sé lo que me está causando problemas, pero no sé por qué ni cómo solucionarlo. Pero pensé que debería aprender algo de esto. Mis preguntas entonces son:

1. ¿Cuál es probablemente la causa de esos picos?

Supongo que el problema proviene de la inductancia de las bobinas del motor. Cuando los conmutadores pierden contacto con las escobillas, la corriente a través de las bobinas se interrumpe repentinamente, y de acuerdo con las fórmulas de inductancia V = L d i d t , hay un aumento en el voltaje para contrarrestarlo. Me arriesgo a adivinar que la frecuencia que medí (160 Hz) es el doble de las RPM del ventilador (supongo que 4800 RPM).

¿Estoy en la dirección correcta? Lo único que no cuadra es que creo que el pico debería ser negativo (la misma señal que d i ), no positivo.

2. Basándome únicamente en las lecturas de mi osciloscopio, ¿puedo considerar que el diseño del ventilador tiene fallas? Si es así, ¿qué circuito es probable que falte en el ventilador, que de lo contrario evitaría que ocurran esos picos de voltaje?

Supongo que el pico de voltaje es algo que todos los motores de CC con escobillas producen por diseño, pero se colocan circuitos adicionales (posiblemente filtros) para suprimir sus efectos. Pero no sé cuáles serían estos filtros.

3. ¿Cómo puedo mejorar el diseño de mi fuente de alimentación de banco ATX adaptada para protegerla de tales sobretensiones?

¿Es este un caso en el que se debe aplicar un diodo flyback?


El ventilador es de 1,5 W (2,5 W de potencia de arranque). Tengo otros dos ventiladores USB más pequeños (1 W) que no producen picos como ese.


Esquemas del adaptador de fuente de alimentación ATX:

Esquemas del adaptador de fuente de alimentación ATX

Mi adaptador conectado a la fuente de alimentación ATX en segundo plano (en realidad son dos unidades separadas) y los ventiladores.

Imagen de todo el montaje

Posiblemente el efecto del bombeo de la fuente de alimentación. .. Puede intentar conectar el ventilador a los 5V a través de un diodo y un condensador más grande (2200uF). La tapa capturará el voltaje bombeado y el diodo evitará que fluya hacia atrás en su fuente de alimentación.

Respuestas (1)

Eso parece un buen anillo resonante en lugar de ruido. Intente colocar un pequeño filtro LC en el suministro del ventilador, eso debería evitar que cualquier ruido retroceda al suministro. También en el ATmega, puede aplicar un filtro LC o RC pequeño para reducir nuevamente el ruido que ingresa al sistema. Parece que el osciloscopio es de ~500kHz, por lo que algo como un filtro de paso bajo de 10kHz funcionaría bien. Un dispositivo sensible como un ATmega realmente debería tener un regulador de voltaje dedicado en lugar de funcionar directamente con un suministro ATX. Considere traer 12V a un regulador lineal de 5V para el ATmega, esto eliminará cualquier ruido no deseado.

Aquí hay una ecuación de filtro. Puede reemplazar L con R.

F C = 1 2 π L C

Excelentes ideas, gracias por tu respuesta!! Con el riel de 5V tan fácilmente disponible desde el suministro ATX, nunca se me ocurrió que también podría lanzar un regulador lineal para obtener un suministro limpio desde el riel de 12V. Dado que la demanda de corriente de ATmega es tan baja (~50 mA), ni siquiera tendré que preocuparme por la disipación de calor, especialmente si puedo alimentar la pantalla de 7 segmentos desde el riel de 12 V. Estudiaré los filtros también. Ese es un buen consejo, gracias!
Mi único elemento a destacar con este método sería tener una L más pequeña y una C más grande para ayudar a reducir cualquier timbre resonante del filtro. También Sí, su disipación térmica sería ~ 0.35 W, un paquete T220 debería poder soportar esto incluso sin un disipador de calor.