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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ausgangsfilter für Schaltnetzteil


Autor: sebi (Gast)
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Guten Abend allerseits,

ich versuche hier verzweifelt ein paar Opamps in einer Audioschaltung 
mit einem Schaltnetzteil 
(http://dsb.tracopower.com/upload/DSBUserFile/CPN_T...) 
zu versorgen. Das Problem ist, es brummt und rauscht.
Bis dato filtere ich die Ausgänge direkt am Netzteil mit 470µf parallel, 
dann 15µH in Reihe und anschließend nochmal 100nF parallel. Dann habe 
ich noch einen großen 8200µF Elko parallel vor den Opamps, die jeweils 
kleine Bypass-Kondensatoren haben.
Ich weiß nicht, was ich noch machen soll.
Ein herkömmliches Netzteil mit Trafo kriege ich aus Platzmangel leider 
nicht eingebaut.

Besten Dank und Gruß,
sebi

: Verschoben durch Admin
Autor: mhh (Gast)
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Welches von den Netzteilen ist es denn?

Für die "paar Opamps" reicht kein normales Steckernetzteil außerhalb?

Autor: sebi (Gast)
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Es ist das 15 Watt Netzteil mit +-15 Volt, wobei es alles in allem 14 
Opamps sind, die versorgt werden müssen.
Außerdem soll das alles mit in einen Lautsprecher eingebaut werden, an 
den ich dann gerne nur ein Netzkabel anschließen würde. Von daher ist 
ein zusätzliches Steckernetzteil schlecht.

Autor: Ronny Schmiedel (ronnysc)
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Hallo,
das mit dem LC-Filter am Ausgang ist schonmal IMHO der richtige Ansatz. 
Du musst aber auch das LC-Filter auf die Schaltfrequenz berechnen, bei 
Dir 100kHz. Die Grenzfrequenz Deines Filters ist 129kHz.
Die 8200µF machen an den Opamps wenig Sinn, IMHO zu groß.
Die Frage ist aber auch, woher die Störungen kommen. Würde mal als 
Ersatz 2x 9V-Block-Batterien nehmen. Damit hast Du die Störquelle 
"Versorgungsspannung" schonmal ausgeschaltet.

Gruss Ronny

Autor: sebi (Gast)
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Jo, das mit den Batterien hab ich schon gemacht - summen und brummen 
verschwindet. Das Netzteil wird schon die Ursache sein.
Wie müsste ich denn den Filter verändern um die richtige Grenzfrequenz 
zu treffen? Bzw. wie berechne ich den Filter richtig? Auf 129 kHz bin 
ich bisher nicht gekommen, hantiere aber auch das erste mal damit.

Autor: mhh (Gast)
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Durch die räumliche Nähe kann sich die Störung ebenfalls in den Eingang 
einkoppeln, muß also nicht unbedingt über die Betriebsspannungsleitungen 
sein. Sind die Störgeräuche bei kurzgeschlossenem Eingang auch noch da?

Autor: sebi (Gast)
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Neztteil und schaltung sind ca. 30 cm voneinander entfernt. Bei 
kurzgeschlossenem Eingang war das Rauschen fast weg.
Anfangs habe ich das Netzteil ohne LC-Filter angeschlossen, da war das 
Rauschen und Brummen noch deutlich lauter.

Autor: Ronny Schmiedel (ronnysc)
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LC Filter Berechnung:

siehe auch: http://home.arcor.de/d.mietke/analog/filter.html

Autor: sebi (Gast)
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Ja super! So hab ichs auch gemacht, aber mit nem falschen Kondensator 
gerechnet. Jetzt komme ich auch auf 129 kHz. Dann kann ich ja erstmal an 
der richtigen Grenzfrequenz feilen. Ich hab mal gelesen, dass man auf 
1/10 der Schaltfrequenz zielen soll - ist das der richtige Ansatz? Wären 
dann ja ca. 17 µF die ich bräuchte. Seht ihr das auch so?

Autor: Ronny Schmiedel (ronnysc)
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Ja sollte so funktionieren. Musst nur sehen wie groß die Stromaufnahme 
der 14 Opamps ist. Danach die Größe der Spule dimensionieren inbezug auf 
Leiterquerschnitt.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Sebi,

du brauchst für jede Versorgungsspannung serh wahrscheinlich ein 
Pi-Filter bestehend aus 100µF//100nF + 10µH + 100µF//100nF, welches du 
direkt am Ausgang des Schaltnetzteils anordnest. Alle langen 
Leitungswege hier zwischen Netzteil und Filter und im Filter selbst sind 
unbedingt zu vermeiden.

Statt der 10µH Drossel kannst du natürlich auch deine schon vorhandene 
15µH Drossel verwenden. Nur, viel größer sollte sie nicht werden, damit 
sie auch noch die Oberschwingungen der Schaltfrequenz dämpfen kann.

Für die Elkos stehende Ausführungen mit 25V Spannungsfestigkeit wählen, 
für die 100nF keramische Ausführungen verwenden, X7R, 50V, kleine 
Bauform.

Um die Resonanz des Filters zu dämpfen, sind ein paar Zehntel Ohm 
Serienwiderstand nötig, die dir aber schon die Elkos liefern sollten, 
wenn du Standardelkos verwendest.

Ein anderer wichtiger Punkt ist die Wahl des zentralen Massepunkts. 
Dieser sollte NICHT am Ausgang des Schaltnetzteils liegen, sondern am 
Ausgang des Pi-Filters, dort, wo die Masseanschlüsse der 
schaltnetzteilfernen Elkos der Pi-Filter zusammengeführt werden!

Falls das nicht reicht, kannst du in die Betriebsspannungszuleitungen 
der OPamps RC-Siebglieder einfügen, beispielsweise 47R und 100µF pro 
OPamp und Versorgungsspannung.

Kai Klaas

Autor: sebi (Gast)
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Moin moin allerseits,

ich habe letztes Wochenende sämtliche Vorschläge, die Ihr gemacht habt 
ausprobiert, aber leider hat nichts so richtig geholfen. Leider auch die 
Pi-Filter nicht, wobei ich die zusätzlichen RC-Siebglieder an den 
OPamps, aus Platzmangel, nicht reinkriege. Aber immerhin hat jeder OPamp 
sein eigenen Bypasskondensator direkt am Versorgungspin.
Könnte vielleicht ein zusätzlicher Spannungsregler helfen? Ich könnte, 
wenn dafür die Störungen weg sind, auch mit +/- 12 Volt leben.
Meint Ihr, dass das noch einen Versuch wert sein könnte?

Gruß und vielen Dank für all die Antworten,
Sebi

Autor: Gast (Gast)
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Hast du vl ein ungünstiges Layout bei deinen versorgungsleitungen? Vl. 
irgendwo schleifen gebildet bei denen sich die Störungen einkoppeln 
könnten? Oder zu scharfe Kanten in den Leitungen?

Autor: sebi (Gast)
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Scharfe Kanten habe ich nicht und mit Batterie-Versorgung waren die 
Beschwerden auch alle weg. Daran wirds wohl nicht liegen.

Autor: Gast (Gast)
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Deswegen frage ich ja nach Schleifen die sich in der nähe der 
Versorgungsleitungen befinden. Da koppeln sich dann gerne diese HF 
Störungen ein. Auch wenn dazwischen Filter liegen (Stichwort: Antenne).

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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kannst du prüfen ob die störungen vielleicht über die 
audio-masseverbindung enstehen? falls ja wird eine änderung des 
netzteils nichts bringen. ansonsten kannst du die spannungen linear 
nachregeln, das wird sogar oft gemacht. die 3V sollten für 7812/7912 
ausreichen, wenn nicht dann low-drop typen nehmen.

wie äußern sich diese störungen eigentlich? rumpeln oder pfeifen 
oder...?

Autor: sebi (Gast)
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Mmh, ich häng einfach mal das Layout mit den eingeblendeteten 
Spannungsleitungen an... Das Netzteil sitz etwa 30 cm entfern auf einer 
zweiten Platine und ist mit 3 Leitungen an den Pins oben links in der 
Ecke angeschlossen.

Autor: sebi (Gast)
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Ich hatte auch anfangs an die Masse gedacht, aber wie gesagt, bei dem 
Test mit den Batterien waren alle Beschwerden (Rauschen und vorallem 
Summen) weg.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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versuchs doch einfach mal mit einer linearen nachregelung, sowas wird ja 
nicht selten gemacht. allein deswegen denke ich schon, daß es was 
bringen könnte.

Autor: Peter R. (pnu)
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Die Störeinkopplung kann auch über die Netzzuleitung eingekoppelt 
werden, ich versuche einmal, ein Schaltbild anzuhängen:

Die im Netzteil entstehende Störspannung findet am Netz ihren 
Massepunkt, also ist die gesamte "Masse" des Empfängers 
Störspannung-führend.

Am Eingang entsteht in dem Augenvblick eine steuernde Störspannung, 
wenn, die Antenne angeshclossen wird, sie bildet dann die Eingangs-Masse 
für die am Empfänger anliegende Störspannung.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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hmm das kann er probieren wenn er das schnaltnetzteil mit 
angeschlossener masse im leerlauf betreibt, die eigentliche versorgung 
aber aus seinen batterien kommt. wenns dann noch stört ist es ein 
masseproblem.

Autor: Peter R. (pnu)
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Tut mir leid, da habe ich den falschen Dateianhang erwischt.
Nochmal einen Versuch, und Vorschläge zur Verbesserung.


1. An Masseanschluss des Eingangs eine eigene "Empfängermasse" 
anschließen, also irgendeine Leitung zum nächsten Heizungskörper, 
Wasserleitung...
2. Eine Drossel in die Netzzuleitung, die ist dann elektrisch in der 
Reihenschaltung Empfängermasse-Störgenerator-Drossel-Netz-Netzmasse
3.(und, bestens) ein nicht-schaltendes Netzteil nehmen, denn gerade 
zusammen mit Empfängern kommt es auf die mikrovolt an.

Hoppla, habe am Anfang "Audionschaltung" anstatt Audioschaltung gelesen, 
und bin völlig auf der Empfängerschiene.

Aber wenn eine Entstörung auf der Eingangsseite keine Wirkung hat, ist 
der Verdacht auf die Ausgangsseite noch immer berechtigt.

Den Vorschlag von BEN finde ich gut, nur nicht vergessen, das 
Schaltnetzteil richtig zu belasten.

Autor: Sebi (Gast)
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So, ich werde jetzt wohl den Weg mit der linearen Nachregelung 
einschlagen müssen. Ob die Masse des Netzteils dran ist oder nicht macht 
im Batteriebetrieb keinen Unterschied.
Die letzte Frage, die ich jetzt noch habe ist, ob ich vor der Regelung 
trotzdem das Netzteil filtern sollte oder ob das dem Regler dann egal 
ist?

Vielen Dank noch mal!
Sebi

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

der Spannungsregler regelt nur bis ca 10kHz. Für die höherfrequenten 
Störungen ist ein LC-Filter sinnvoll.

Autor: TrippleX (Gast)
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Das Layout ist dochder völlige Chaos.

Das Problem ist aber das die Dämpfung bzw. die Ausregelung von
höheren Freqeunzen gar nicht stattfinden und durch den
Spannungsregler einfach "durchgehen" da dessen Regelung nicht
unendlich schnell ist.

Verbessern kann man die Rauschspannungsdämpfung inden man ein
Ferrite am Eingang und am Ausgang des Spannungsreglers schaltet,
diese erhöhen die Dämpfung für höhere Freqeunzen und gleichzeitig
wird das Eigenrauschen des Regler gleich mitgedämpft.

Natürlich könntest du auch einfach ein T-Filter und je ein RC-Glied
pro OpAmp einbauen nur dann hast du ein riesigen fuhrpark an
Tiefpässen und gleichzeitig wird dein ganzes System sehr kapazitiv
durch die vielen Kondensatoren die du verbaust.


Eine ordentliche Versorgungspannung für die Operationsverstärker ist
oft schon die halbe Miete.
Nicht ohne Grund werden in Digitalen Regelungen eine Hilfspannung
von +-10V verwendet anstatt einfach Single Supply OpAmps zu nehmen.

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