Control de ruido PWM en la fuente de alimentación

Tengo un problema que no he podido resolver experimentalmente y estoy buscando ayuda de alguien que sepa más que yo. Estoy haciendo un accesorio portátil con efectos de audio e iluminación. En el pasado, usé un amplificador de mano comercial (Aker VoiceBooster) como base, aprovechando la energía de la batería conmutada desde su placa de circuito. Esa potencia aprovechada hará funcionar los controles, el generador de audio, los LED, etc., y usaré el amplificador del Aker para la salida de audio. Pero esta vez tengo un problema con un circuito LED que genera ruido en la fuente de alimentación que está estropeando el audio en el Aker. el problema parecepara ser que estoy usando un ATTiny85 y modulación de ancho de pulso para controlar una cantidad de LED (con un MOSFET de canal N porque necesitan más energía de la que puede generar ATTiny). Muestra de circuito simple en la imagen, LED a la derecha, el ruido aparentemente regresa a la batería de Aker a la izquierda. ingrese la descripción de la imagen aquí¿Cómo puedo arreglar esto? Creo que la respuesta debería ser condensadores de derivación, pero la integración de varios tamaños diferentes en las líneas de 5 V cerca de los LED no parece cambiar nada. (Probé 0.1 microF - 10 microF MLCC). No tengo un alcance para poner esto, así que realmente no sé la naturaleza del ruido (más allá de sus efectos audibles). Es posible que me esté perdiendo algo básico, esto es solo un pasatiempo y soy un tipo de software. Alguien me podria explicar?

EDITAR: La frecuencia PWM es la predeterminada para ATTiny85, que parece ser 500 o 1000 Hz. Estaba tratando de evitar tener que averiguar cómo cambiarlo, pero ese podría ser el mejor enfoque. En realidad, hay 6 LED (solo dibujé 3), tirando 20 mA cada uno. Las resistencias son de 100 Ohm. Probé tapas en la batería y en la fuente Q1 al lado caliente de los LED, sin mucha suerte. Pero no estoy seguro de la frecuencia de PWM, o exactamente qué valores/tipos de límite probablemente sean efectivos.

¿Puedes oír que el ruido está en la frecuencia de conmutación del PWM? Si no, tienes otros problemas.
PS ¿Cuál es su frecuencia de conmutación? Si está por debajo de 20kHz, amplíelo fuera del rango de audio.
cuanto poder ¿Usó líneas separadas para ATtiny para que la corriente del LED no induzca el cambio de tierra o la caída del suministro... tapas de desacoplamiento de entrada y salida? cual es tu verdadero problema ¿Qué valores de R?
podría ser la impedancia de la batería, intente colocar el condensador en la batería.
El ruido puede ser de suministro o de tierra.

Respuestas (4)

Consigue dos baterías idénticas.

Alimente el amplificador de audio con una batería y su circuito LED completo con la otra batería.

Asegúrese de que ambos circuitos estén completamente desconectados (incluida la tierra). ¿Tienes ruido? Tiene acoplamiento de campo magnético o electrostático. Este es un problema de diseño, por ejemplo, un cable de alta corriente para un LED pasa cerca de un cable que transporta una señal de audio.

Si no tiene ruido, conecte ambas baterías juntas, solo en el punto de tierra. ¿Tienes ruido ahora? Eso es probablemente acoplamiento electrostático.

Si no tiene ruido con 2 baterías que tienen sus tierras unidas, entonces sabe que no es un acoplamiento magnético o electrostático de los cables. Puede quitar la segunda batería, volver a conectarla como estaba antes e investigar más.

Es importante verificar esto porque la solución para el acoplamiento entre, digamos, los cables LED y la parte de audio será completamente diferente (es decir, mover los cables) que la solución para los problemas de suministro de energía.

1) Acoplamiento de impedancia compartida

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los cables de tierra resaltados en púrpura transportan corriente PWM pulsada. Esto significa que se desarrollará un voltaje pulsado a lo largo de estos cables debido a su impedancia, por lo que varios puntos a lo largo de los cables morados tendrán diferentes voltajes.

Los problemas surgen cuando diferentes circuitos (como amplificadores de audio) usan "GND" como una referencia de 0V y están diseñados asumiendo que el voltaje a lo largo de "GND" es constante mientras que no lo es. Por lo tanto, no pase esta corriente de tierra pulsada a través de la pista/plano PCB "GND" de su amplificador, ya que esto introducirá ruido. Debe conectar esta tierra resaltada en púrpura directamente al terminal negativo de la batería.

¿Esto resuelve el problema?

2) Ruido de la fuente de alimentación

Si el problema no es el ruido del suelo, entonces puede ser el ruido de la fuente de alimentación que ingresa al amplificador, si su relación de rechazo de la fuente de alimentación no es tan buena. Luego, puede usar un filtro u otras estrategias, pero antes de eso, debe encontrar cuál es realmente el problema. Pruebe un enfoque de divide y vencerás e intente aislar varios escenarios en los que haya ruido y no, usando una o dos baterías. La diferencia entre los casos ruidosos y limpios le dará información sobre el problema real.

Del mismo modo, intente agregar una resistencia de compuerta de alto valor al FET para realmente ralentizarlo como prueba, como 10kOhms. Esto también aumentará las pérdidas de conmutación. ¿Esto hace que el ruido desaparezca? En caso afirmativo, el problema es que el amplificador es sensible al ruido de conmutación de alta frecuencia. Si no, entonces el amplificador es sensible a la ondulación del suministro de baja frecuencia causada por el PWM. Tal vez sea sensible a ambos, pero estos requerirán soluciones completamente diferentes para deshacerse de ellos.

Buena respuesta, aunque sospecho que no recibirá una respuesta del OP (que no ha sido visto desde el 24 de octubre de 2017).
¡Diablos, me perdí la cita otra vez!
No hay nada de malo en responder una pregunta anterior si (como en este caso) no ha envejecido y su respuesta agrega algo útil, pero es posible que desee eliminar el bit "... Me gustaría que hiciera las pruebas anteriores". . ¡He marcado esta página para futuras referencias!.

El filtrado solo ocurre con un comportamiento de divisor de voltaje.

Por lo tanto, use el consejo de 'laptop2d' y arroje una ferrita entre el accesorio LED y el amplificador. Luego agregue esa tapa de derivación a través del accesorio LED.

¿Dónde atar el extremo RTN/GND de la tapa de derivación? En el pin de origen del interruptor FET.

Probaré con la ferrita si se me ocurre una. ¿Pensamientos sobre el valor/tipo de tapa de derivación? He probado electrolíticos y MLCC (porque eso es lo que tengo a mano).

Lance una ferrita o enrolle el cable alrededor de un estrangulador de RF en el cable entre el accesorio LED y el amplificador (si comparten la misma fuente de alimentación). Las ferritas bloquean el ruido de alta frecuencia.

Otra cosa que podría tener que hacer es proteger el amplificador de la placa con el ATtiny85 y los LED, ya que podría estar emitiendo interferencias de radiofrecuencia (RFI).

Lo último sería cambiar la frecuencia del LED.

Gracias. Probé blindaje para RFI, pero no vi ningún cambio, así que creo que esa no es la respuesta. Veré si puedo encontrar una ferrita y probarla. También estoy tratando de resolver el cambio de la frecuencia PWM en el ATTiny.
Apuesto a que está pasando por el suministro. Si te proteges, tiene que ser continuo.

Huh, podría ser resistencia en los cables de tierra, la forma en que dibujaste el circuito. Pruebe con una estrella, diferentes rutas de retorno para LED y audio.