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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MC34063 audiotauglich entstören


Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Hoi,

für ein Audioprojekt mit symmetrischer Speisung hab ich mit dem MC34063 
die negative Versorgungsspannung konstruiert.
Den Schaltregler habe ich auf rund 50kHz geimpft, wodraus bei geringer 
Belastung (paar OPV usw.) allerdings noch knapp 5kHz werden -- der 
Regler lässt gemäß Datenblatt Schaltperioden aus.

Wie erwartet summt und pfeift die Konstruktion nun ganz ordentlich. 
Oszillogramm:
http://e.imagehost.org/download/0103/image
Das wurde am Ausgangselko aufgenommen.

Ich habe einen Linearregler hinterhergeschaltet, sodass die große Spitze 
schonmal weg ist; es bleibt dennoch eine hörbare Störung übrig (bei 
Bedarf mach ich noch ein Oszillogramm davon).

Wie bügel ich die nun am besten platt?

Vielen Dank schonmal,
MfG Sven

PS: Nicht schlagen, ist mein erster Schaltregler... nach Referenzlayout.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Zeig mal den Schaltplan mit Bauteilwerten.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Da isser. Die mit "Coil" bezeichneten Klemmen verbindet eine 
Drahtbrücke; da könnte man was Entstörendes zwischenhängen.
Der Speicherkern ist "L-PISM 220" von Reichelt.
Ansonsten bitte noch die (einzige) Massebrücke zwischen Analog- und der 
übrigen Masse oben rechts beachten.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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1000µF am Ausgang sind etwas viel. Besser: 100µF - >100µH - 100µF. 
Dieses LC Filter sollte die Spitzen gut unterdrücken. Weiterhin fehlt 
die Strombegrenzung, weshalb der Spitzenstrom sehr hoch wird, und das 
dürfte die Spitze verursachen. Bau mal den Rsc wie er im Datenblatt 
genannt wird, ein. Dimensionier den so groß wie möglich, damit der 
Spitzenstrom möglichst klein bleibt.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Ich dachte, der Sense-Widerstand würde nur als Überstromschutz verbaut 
werden, deshalb hab ich ihn weggelassen :-}
Ich probiers mal aus -- Danke!

Autor: Hannes Jaeger (pnuebergang)
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Bei 9V Eingangsspannung wird es mit dem 7808 schon ziemlich knapp, und 
die virtuelle Masse GNDA wird dir bei Belastung wenig lustig 
wegschwimmen. Ob die Linearregler jeweils die Querströme über ihren 
GND-Pin aushalten würde ich mir nochmal sehr genau ansehen.

Alternative: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063#In...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Hannes Jaeger wrote:
> Die virtuelle Masse GNDA wird dir bei Belastung wenig lustig
> wegschwimmen.

Siehe hier:
Sven Pauli wrote:
> Ansonsten bitte noch die (einzige) Massebrücke zwischen Analog- und der
> übrigen Masse oben rechts beachten.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Ich mach aus den 9V da mal 12V, dann hauts auch ohne Super-LDO-Regler 
noch hin.
Zur Info: Der Schaltregler ist auf -12V geimpft.

Autor: A. K. (prx)
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Sven Pauli wrote:

> Ich dachte, der Sense-Widerstand würde nur als Überstromschutz verbaut
> werden, deshalb hab ich ihn weggelassen :-}

Wenn du hast, dann schau dir mal per DSO den Stromverlauf über einem 
kleinen Rsc an - also beispielsweise den Spannungsverlauf bei 0,22 Ohm. 
Und zwar bei unterschiedlicher Last. Dann kriegst du evtl. eine Idee 
warum der nicht (nur) Kurzschlussschutz ist. Mit eine Analogscope kannst 
du das allerdings vergessen, damit kommt man dem MC34063A nicht bei.

Generell ist der MC34063A aufgrund seiner Arbeitsweise und dem dabei 
entstehenden teilweise recht niederfrequenten Frequenzmix alles andere 
als Ideal für diese Anwendung. Ein Festfrequenz-Schaltregler wie LM2574 
(oder neuere) ist besser geeignet, invertieren kann der auch.

PS: Siehe Beitrag "Re: Getaktete Stromquelle - wie mit µC Sollwert vorgeben?"

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Hab den Sense-R mal eingelötet. Im Anhang das Oszillogramm: Kanal 1 ist 
die Spannung über dem R, Kanal 2 ist die Spannung am Ausgangselko.

Unterm Strich konnte ich allerdings außer einer geringen Erhöhung der 
Schaltfrequenz keine Veränderung feststellen --

Autor: A. K. (prx)
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Yep, das ist offenbar ohne Last, d.h. er vorsorgt nur sich selber. Ist 
der Elko am Ausgang ein low-ESR Typ?

Um was für Spannungen/Ströme geht es dabei eigentlich? Mindest- und 
Höchstlast.

Autor: A. K. (prx)
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Sven Pauli wrote:

> Hab den Sense-R mal eingelötet.

Welcher Wert? Bei den besagten 0,22 Ohm wäre der Spitzenstrom bei ca. 
1,4A und damit weit oberhalb der Sättigungsgrenze der Spule. Ich hatte 
die 0,22 aus der 1,5A-Grenze berechnet, mir die Spule erst jetzt 
angesehen.

Jedenfalls muss der Spitzenstrom vorher grösser gewesen sein, denn er 
hat ja etwas bewirkt.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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- Elko sollte Low-ESR sein, hab mal einen aus nem alten Netzteil 
verbaut.
- Sense-R ist ein halbes Ohm.
- Spannung: aus +12V sollen -12V werden, beide werden hinterher auf 
+/-8V mit Linearreglern gebracht. Als Strom hab ich allerhöchstens 100mA 
veranschlagt, das reicht dicke für das bisschen Analogkram.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Sven Pauli wrote:
> - Elko sollte Low-ESR sein, hab mal einen aus nem alten Netzteil
> verbaut.

Hast du mal den LCL Filter ausprobiert?

> - Sense-R ist ein halbes Ohm.

Ist OK. Damit sollte der Spitzenstrom bei etwa 0,6A liegen, was rund 
150mA maximal ergibt.

Versuch mal die Spule kleiner zu machen, so dass der Regler regelmäßig 
in die Begrenzung läuft. Dadurch ist die in jedem Zyklus übertragene 
Energie kleiner, was die Schaltfrequenz erhöhen sollte.

Autor: A. K. (prx)
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In die Begrenzung läuft er wie man sieht ja schon. Und mit der Spule ist 
es umgekehrt: Je kleiner die Spule desto grösser die übertragene 
Energie.

Erhöhung der Induktivität kann was bringen, aber um die Regelfrequenz 
ohne grösseres Redesign aus dem Audiobereich raus zu bekommen ist der 
einfachste Weg eine entsprechend hohe Mindestlast (z.B. 50mA 
Weihnachtsbaum aus LEDs dran ;-). Ist nicht elegant, aber einfach, da 
die Dimensionierung für 150mA taugt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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A. K. wrote:
> Und mit der Spule ist es umgekehrt:
> Je kleiner die Spule desto grösser die übertragene Energie.

Nein, hier nicht:
E=1/2*L*I²
Imax=konstant (wenn der Regler in die Begrenzung läuft)

Demnach ist die Energie proportional der Induktivität.

Autor: A. K. (prx)
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Yep, aber nur wenn er mit grösserer Induktivität innerhalb einer 
Einschaltzeit in die Begrenzung läuft. Ab einer bestimmten Induktivität 
wird er das nicht mehr tun und von da an ist die Energie pro 
Schaltzyklus umgekehrt proportional zur Induktivität.

Dem Bild nach zu urteilen liegt t(on) derzeit bei grob 15µs. Sehr viel 
Luft ist da nicht mehr.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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A. K. wrote:
> Yep, aber nur wenn er mit grösserer Induktivität innerhalb einer
> Einschaltzeit in die Begrenzung läuft. Ab einer bestimmten Induktivität
> wird er das nicht mehr tun und von da an ist die Energie pro
> Schaltzyklus umgekehrt proportional zur Induktivität.

Stimmt, da hast du natürlich auch wieder recht.

> Dem Bild nach zu urteilen liegt t(on) derzeit bei grob 15µs. Sehr viel
> Luft ist da nicht mehr.

Ich habe da eben auch gerade rumgerechnet:
12V*1mH*15µs=0,18A
Demnach sollte das IC eigentlich nie in die Strombegrenzung fahren 
müssen.
Die Simulation liefert auch diesen Wert.

Daher würde ich darauf schließen, dass die Spule kleiner ist (rund 
300µH) oder die Spannung sehr viel höher (rund 40V).

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Zum Versorgen von OVs hätte es doch auch eine Ladungspumpe getan. Oder 
halt ein/mehrere Single-Supply-taugliche OVs. Man sollte tunlichtst 
vermeiden, in Audioprojekten Schaltregler einzusetzen, deren 
Nominalfrequenz unter 250kHz liegt, weil der Rest der Schaltung diese 
Störungen geradezu ausaugt und hörbar verstärkt. Je höher die 
Schaltfrequenz, desto besser läßt sich später filtern.

Autor: A. K. (prx)
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Benedikt K. wrote:

> Ich habe da eben auch gerade rumgerechnet:
> 12V*1mH*15µs=0,18A

Die 1000µ im Schaltbild beziehen sich auf den Elko. Die Spule hat 220µ.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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A. K. wrote:

> Die 1000µ im Schaltbild beziehen sich auf den Elko. Die Spule hat 220µ.

Stimmt. Da sieht man es wieder: Korrekte Einheiten sind wichtig, auch im 
Schaltplan...

Ok, das heißt also jetzt entweder <75µH (um auf >25kHz zu kommen) oder 
>1mH (um die Spitzen kleiner zu machen). Die zweite Lösung müsste die 
bessere sein, da der Spitzenstrom niedriger ist. Die erstere müsste 
einen höheren Wirkungsgrad haben und kompakter sein.

Autor: A. K. (prx)
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Travel Rec. wrote:

> Nominalfrequenz unter 250kHz liegt, weil der Rest der Schaltung diese
> Störungen geradezu ausaugt und hörbar verstärkt.

Hörbar für wen? Die 52KHz eines auch schon steinalten LM2574 
jedenfalls...

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Also nächste Messung:
- ohne Sense-R: 4,6 kHz
- mit Sense-R: 5,8 kHz
- mit Sense-R und 50mA Belastung: rund 24 kHz

Am Höreindruck (Lautsprecher, Eingangsimpedanz 600 Ohm) ändert sich 
allerdings nichts: Rauschen/Summen, wie auch immer :-/

LCL probier ich aus, sobald ich an L rankomme.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Frequenzen, die über der Hörschwelle des Menschen liegen, erzeugen als 
Einstreuung in Verstärkerschaltungen dennoch hörbare Signale, die sich 
als Rauschen oder Schwebefrequenz bemerkbar machen oder einfach nür den 
Verstärker überlasten und dieser dann mit seinen elektrischen Kennwerten 
nicht so reagiert, wie man es erwartet hat. Ohne ausreichende Filter 
geht da gar nichts, wobei es besser wäre, erst gar keine Störungen in 
direkter Nähe zu erzeugen.

Autor: Rainer (Gast)
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Ich habe ein ähnliches Problem.
@Sven P. hast Du eine Lösung für das Problem gefunden ?
Danke
Rainer

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