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Forum: HF, Funk und Felder Seltsames EMV - Problem mit DC/DC - Wandler


Autor: Bastler0815 (Gast)
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Hallo,
momentan habe ich hier ein sehr seltsames EMV  - Problem.
Eine empfindliche analoge Schaltung wird über einen galvanisch 
getrennten DC/DC - Wandler versorgt. Dieser Wandler hat einen 
Eingangsspannungsbereich von 18 - 36 Volt.
Jetzt habe ich bemerkt, dass der Analogteil gestört wird, wenn der 
Eingangsspannungsbereich des Wandlers zwischen 18,5 und 19 Volt liegt. 
Bei Spannungen darüber und darunter funktioniert alles normal.
Eine Übertragung der Störungen über die Luft habe ich bereits 
ausgeschlossen (Wandler ausgelötet, in ein geschirmtes Gehäuse gepackt 
und über Kabel mit der Schaltung verbunden).
Mein Problem ist jetzt, dass ich mit meinem Oszi auch keine auffälligen 
leitungsgebundenen Störungen sehe.
Ferrite an den Leitungen bringen keinen Effekt, mit LC - Filtern habe 
ich eine leichte Besserung hervorrufen können.
Ich habe zwar schon einen anderen Wandler bestellt, würde aber trotzdem 
gerne dem Problem auf den Grund gehen.
Hat jemand eine Idee für weitere Testmöglichkeiten?

Autor: Georg A. (Gast)
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Kann es sein, dass das gar kein "echtes" EMV-Problem ist, sondern nur 
die Ausgangsspannung leicht schwankt, weil die Nachregelung mit zuwenig 
Eingangsspannung noch etwas weich ist und evtl. langsame Schwingungen 
produziert? Wenn einige zigtausend uF das Problem beheben, könnte es das 
sein...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Eine empfindliche analoge Schaltung wird über einen galvanisch
>getrennten DC/DC - Wandler versorgt.

Das muß, von einzelnen Ausnahmen abgesehen, IMMER richtig gut mit einem 
fetten Pi-Filter am Ausgang gefiltert werden! Nimm einen 100µF/35V Elko, 
schalte diesem einen 100nF/X7R parallel und schalte diese Kombination 
direkt und mit kürzesten Anschlüssen an den DC-DC-Wandler. Dann folgt 
eine Hf-Drossel von 10µH, ebenfalls ganz dicht am Wandler montiert und 
schließlich noch einmal eine Parallelschaltung aus 100µF/Elko und 
100nF/X7R. Das ganze muß jetzt wie ein PI aussehen. Schalte den 
Massepunkt der zweiten Kondensatoren ganz in die Nähe des Massepunkts 
der ersten Kondensatoren und verbinde diese Masse mit der 
OPamp-Schaltung.

Bei zu guten Elkos, kann das Pi-Filter einen Peak im Frequenzgang haben. 
Schalte dann einen Widerstand von >1R in Serie zur Drossel.

Ein solches Pi-Filter sollte auch am Eingang sitzen, allerdings mit 50V 
Elkos.

Ein anderes Problem entsteht aus der galvanischen Trennung im 
DC-DC-Wandler. Auf den Ausgang durchschlagende Gleichtaktstörungen haben 
keine Chance mehr zum Eingang zurückzufließen und können ganz gewaltige 
Störungen machen. Oft fällt das Produkt dann bei den CE-Messungen durch 
den Abstrahltest durch.

Abhilfe: Schalte einen Kondensator von 10...22nF mit so kurzen 
Anschlüssen wie möglich zwischen die Eingansgmasse und Ausgangsmasse des 
DC-DC-Wandlers. Achtung, hier zählt jeder Millimeter Leitungslänge!

Wenn dein Produkt später auf Surge getestet wird oder über der 
galvanischen Strecke größere Spannungen anliegen können, sollte dieser 
Kondensator hochspannungsfest sein. Ein Y-Kondensator eignet sich ganz 
hervorrangend.

Kai Klaas

Autor: Otto J. (Gast)
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Vor ALLEM nicht den Eingangszweig deines DCDC Wandlers vergessen! 
Oftmals rühren solche Probleme nicht vom Ausgangszweig her, da dort 
meist eine rel. große Speicherdrossel sitzt, welche die meisten 
unerwünschten Spitzen wegfiltert.
Aber am der Eingang wird gern mal vernachlässigt und somit Störungen in 
die Versorgung gekoppelt. Dort kannst du auch eine 10uH Speicherdrossel 
anstatt einer HF Drossel verwenden.
Auf jeden Fall die von Kai Klaas erwähnten Filter am Ein und Ausgang 
verbauen.

Autor: arno nyhm (Gast)
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...oder ändert sich die Schaltfrequenz deines DC/DC-Wandlers mit der 
Eingangsspannung und löst gerade in einem gewissen, schmalbandigen 
Bereich, durch Resonanzeffekte in Deiner Schaltung, die Probleme aus?
Eine gewisse Restwelligkeit (im mV-Bereich) sollte ja stets 
festzustellen sein, bei den normalen DC/DC-Wandlern ohne spezielle, 
hochgradige Filterung - die selten intern stattfindet und eher dem 
Anwender vorbehalten bleibt).

Autor: arno nyhm (Gast)
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Ach ja, ganz vergessen zu fragen: Was für einen DC/DC-Wandler 
(Typ/Hersteller) nutzt Du eigentlich?

Autor: Testfall (Gast)
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> stört zwischen 18,5 und 19 Volt Ue

Wenn die gründliche Siebung noch nicht geholfen hat, könnte die Ursache 
wohl in einem ungünstige Arbeitspunkt des DC/DC Wandlers zu suchen sein 
?

Falls der Wandler immer genau in diesem Spannungsbereich arbeiten muß, 
würde ich als Test/Notlösung eine Si-Diode zur Verringerung der Spannung 
vorschalten.

Autor: Bastler0815 (Gast)
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Danke schon mal für die vielen Ratschläge.
Es ist tatsächlich so, dass bei der genannten Spannung eine Oberwelle 
der Arbeitsfrequenz des Wandlers in den Bereich einer Arbeitsfrequenz 
der Schaltung kommt.
Richtig weg bekomme ich den Effekt aber noch nicht.
PI - Filter am Ausgang haben keinerlei Besserung gebracht.
Ein 10nF - Kondensator zwischen Eingansgmasse und Ausgangsmasse hat den 
Effekt sogar noch etwas verstärkt.
Drosseln und Ferrite im Eingangszweig haben zu einer leichten Besserung 
geführt, aber verschwunden ist der Effekt nicht.
Ich werde mal versuchen, den kompletten Eingangszweig neu auszulegen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Es ist tatsächlich so, dass bei der genannten Spannung eine Oberwelle
>der Arbeitsfrequenz des Wandlers in den Bereich einer Arbeitsfrequenz
>der Schaltung kommt.
>Richtig weg bekomme ich den Effekt aber noch nicht.
>PI - Filter am Ausgang haben keinerlei Besserung gebracht.
>Ein 10nF - Kondensator zwischen Eingansgmasse und Ausgangsmasse hat den
>Effekt sogar noch etwas verstärkt.

Dann hast du wohl ein ganz anderes Problem, wenn diese Filtermaßnahmen 
nicht fruchten. Poste mal deine Schaltung.

Kai Klaas

Autor: Olaf (Gast)
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> Ich werde mal versuchen, den kompletten Eingangszweig neu auszulegen.

Ich wuerde eher empfehlen die Massefuehrung auf deiner Platine nochmal 
zu ueberdenken.

Olaf

Autor: smarti (Gast)
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Hallo,

hier mal eine richtig gute Zusammenfassung zu DC/DC Wandlern:

http://www.recom-international.com/pdf/RECOM-Appli...

Viel Erfolg

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Smarti,

hervorragender Link!!!

Endlich wird mal auf den notwendigen Kondensator zwischen Ausgangsmasse 
und Eingangsmasse bei isolierten Switchern hingewiesen. Achtung, dieser 
Cap muß im industriellen Bereich oft Surge, Burst und ESD aushalten. Ich 
verwende deshalb dort gerne einen Y-Kondensator, weil dieser in der 
Regel bezüglich Flankensteilheit spezifiziert und bei Durchsschlägen 
selbstheilfähig ist.

Kai Klaas

Autor: Hans Elektro (Gast)
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Ich habe ein ähnliches Problem, die üblichen Methoden greifen nicht. Wie 
wurde dieses Problem gelöst?

Autor: Sebastian Wendel (Gast)
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Hallo,

die galvanisch getrennten DC/DC Wandler sind so das übelste was es 
gitbt!

Kai Klaas hat da schon ein paar sehr gute Hinweise gegeben, der PI 
Filter ist das Mittel der Wahl, eventuell sollte das Layout auf möglich 
parasitäre Effekte geprüft werden, z.B. sollten keine Planes unter dem 
Wandler und dem Filter sein. Schau Dir mal das Spektrum an was aus dem 
DC/DC Wandler raus kommt und optimier mit SwitcherCAD oder einem 
ähnlchen Tool dein Filter, auf jeden Fall soltest Du reale Werte für die 
Kondensatoren eingeben, nicht nur die Kapazität.

Viel Erfolg.

Sebastian Wendel

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>die galvanisch getrennten DC/DC Wandler sind so das übelste was es
gitbt!

Naja. Man kann den EMV Problemen vorbeugen, indem man gesteuerte Flanken 
verwendet. zB mit einem LT1683. Bei einer galvanischen Trenning muss man 
mit dem feedback etwas tricksen. Die noetige Schaltung kann man in 
Applicationnotes von anderen Switchern finden.

Autor: Sebastian (Gast)
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Hallo,

vielleicht was das "sind so das übelste was es gitbt" etwas drastisch, 
aber meine Erfahrung ist das galv. getrennte DC/DC Wandler sowohl Traco 
wie auch Recom starke Störungen verurachen können und die Befilterung 
nicht einfach ist.

Trotzdem würde ich zu fertigen Wandlern greifen, denn die garantieren 
eine definierte Trenn-Spannung, sonst muss man sich einen passenden 
Transformator suchen etc.. Das selbst aufzubauen lohnt sich nur in ganz 
wenigen Fällen.

Sebastian

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Kai Klaas schrieb:
> Endlich wird mal auf den notwendigen Kondensator zwischen Ausgangsmasse
> und Eingangsmasse bei isolierten Switchern hingewiesen.

Bei mir fliegt der grundsätzlich raus, wenn das Netzgerät zu öffnen ist.
Grund: Der Ausgang läuft durch den Kondensator auf ca. 1/2 Netzspannung 
hoch, die gespeicherte Energie reicht aus, um z.B. einen BC107 zu 
killen. Das angeschlossene Gerät steht dann unter der gleichen Spannung, 
schließt man dann ein weiteres Gerät an, so kann es dann beim Einstecken 
z.B. einer Logik- oder Audioleitung zu Schäden kommen. Heftigste war ein 
Sony-Tuner (ST-S390ES), da war nur ein konventionelles Netzteil drin, 
trotzdem fand sich auch hier ein solcher Kondensator zwischen Netz und 
Sekundärseite. Nach Entfernen bekam man keine mehr gewischt und der 
Empfang -speziell auf MW/LW- war deutlich störärmer.

Gruß
Jadeclaw.

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