EMV Probleme mit Step-Up Converter (12V auf 130V)

[Michael (Gast)]

Guten Abend Forum,

nachdem ich hier schon oft mitgelesen und viele hilfreiche Hinweise 
erhalten habe, wende ich mich nun mit einer Frage an euch.

Konkret geht es um den angehängten Step-Up Wandler welcher aus einem 
bestehendem Projekt so übernommen wurde. Dieser soll von einen 3s 
LiPo-Akku auf eine Spannung von ca 130V hochwandeln und 2 Kondensatoren 
mit jeweils 3,9mF laden (diese sind über die MPX-Steckerleisten 
angebunden). Der Messverstärker IC3A dient als Abschaltung bei Erreichen 
der gewünschten Spannung.

Die in den Kondensatoren gespeichterten Energie soll anschließend über 2 
mögliche Spulen entladen werden können und dort in mechanische Energie 
umgesetzt werden. Ausgelöst wird dies über "KICKER_SHOOT".

Prinzipiell funktioniert die Schaltung ja und wandelt auch 
korrekt.....doch beim Aufladevorgang werden massive Störungen erzeugt 
(nebenliegendes Mobiltelefon verliert sogar den Empfang) und somit ist 
ein praktischer Einsatz absolut nicht möglich.

Hat irgendjemand von den hier anwesenden Profis den einen oder anderen 
Tipp wie man die Schaltung verbessern könnte um die EMV-Probleme in den 
Griff zu bekommen? Zugegebenermaßen das Platinenlayout ist auch nicht 
optimal, doch wurde hier bereits experimentiert und der Grad der 
Verbesserung war relativ gering.

mfg Michael

[Ben _. (burning_silicon)]

fußballroboter?

das erste was mir auffällt, besitzt der FET treiber eine ladungspumpe 
für die high side oder wie heiß wird T2?

ansonsten probier einen snubber über T4 oder ein paar 100nF/200V 
kondensatoren am ausgang des wandlers.

[Michael P. (the_mike)]

Jep Fußballroboter :)

Das mit dem FET-Treiber werde ich mir nächste Woche im Labor ansehen, 
dann kann ich dazu was sagen.

Zum Snubber, was wäre denn eine geeignete Snubber-Schaltung. Man findet 
ja von RC-Kombinationen über reine Kondensatoren relativ viele 
Möglichkeiten.

lg

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Wie sieht denn das Layout aus?
Insbesondere die Bauteile C7, L2, T4, (R16), C3 und die Anbindung der 
externen Elkos sind interessant. Die Elkos sind nämlich Bestandteil des 
Freilaufstromkreises (T4 ausgeschaltet). Wie lange sind die Leitungen zu 
diesen Elkos?

Zum Hintergrund siehe das da:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Auch ein Step-Up hat einen Lade- (T4 ein) und einen Freilaufstromkreis 
(T4 ausgeschaltet). Und jetzt zeichne mal den Lade- und den 
Freilaufstromkreis in deinen Aufbau ein.

[Timon (Gast)]

Hay,

dein Plan kommt mir merkwürdig vor.
Die Schaltung aus L1, T2, D2 und dem Highside-Treiber macht keinen Sinn.

Die Kondensatoren für den Ausgang sollten so niederinduktiv und 
niederohmsch wie möglich hinter D3 liegen. Selbst wenn die 3,9mF 
Kondensatorbatterie über eine niederinduktive Blechzuführung 
angeschlossen wird, ist ein Kondensator (MKP-Typ) direkt hinter der 
Diode eine gute Wahl.
Doch auch damit darf die Zuleitungsinduktivität zu den 3,9mF nicht zu 
hoch sein, sonst hast du einen Schwingkreis am Ausgang.

Bei Wandlern ist sind Schaltplan und Layout wichtig. Anders ausgedrückt:
Die Probleme eines Wandler kann man nicht immer nur am Schaltplan 
erkennen. Oft ist das Layout das größere Problem.

Bevor du über Snubber nachdenkst, solltest du die anderen Teile 
überarbeiten.

[Jörg R. (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)]

Michael schrieb:

> Prinzipiell funktioniert die Schaltung ja und wandelt auch
> korrekt.....doch beim Aufladevorgang werden massive Störungen erzeugt
> (nebenliegendes Mobiltelefon verliert sogar den Empfang) und somit ist
> ein praktischer Einsatz absolut nicht möglich.

Das ist ein typisches Symptom von zu klein dimensionierten 
Gatewiderständen. R11 scheint mir sehr niederohmig. Der kann sicher um 
den Faktor 10 größer sein. R11 sollte einerseits so klein wie möglich 
sein, um die Schaltverluste zu minimieren. Andererseits muß er umso 
größer sein, je länger die Leitungen sind und je ungünstiger das 
Leiterplattendesign ist.
Wenn R11 für das verwendete Design zu klein ist, kann der Transistor in 
den Umschaltphasen heftige HF-Schwingungen bis in den UKW-Bereich 
produzieren. Meistens kommt es dabei auch zu massiven Funktionsstörungen 
der Schaltung selbst.
Gatewiderstände sollte man zunächst sehr großzügig dimensionieren. Wenn 
alles richtig funktioniert, kann man sie dann optimieren.

Jörg

[Klaus R. (klara)]

Hallo Michael,
ich habe einen guten Artikel zum Thema entdeckt. "Top oder Flop – Eine 
Frage des Layouts".
http://www.channel-e.de/fileadmin/Bilder/designcorner/ti_zimnik/Zimnik-_Flesch_Top_oder_Flop.pdf
Gruss Klaus.

[Michael P. (the_mike)]

Danke mal für das viele Feedback :)

Wir haben die Woche mal die Platine ansich in Gang gesetzt (bei der 
Logik waren einige Bauteile defekt) und begonnen einige Sachen zu 
messen. Prinzipiell tut der Wandler das Richtige.
T2 soll die Versorgung beim Kicken wegschalten um keinen Kurzschluss 
über die Spulen zu erzeugen.

Ich habe das Layout an meinen Beitrag angehängt, wobei die 
Kondenstatoren an den großen Flächen außen angeschlossen werden. Ein 
Layout-Verbrechen wie wir bereits wissen und daher haben wir sie 
testweise auch mit kurzen Leitungen an die Mitte der Platine geklebt, 
doch keine signifikante Verbesserung erzielt.

Über die Multiplexstecker erfolgt die Entladung und der 12-Polige 
Stecker in der Mitte der Platine übernimmt die Verbindung nach "außen".

Was wir uns als nächste Schritte überlegt haben zu testen:
- Den R11 vergrößern wie von Jörg vorgeschlagen
- Mit verschiedenen Caps hinter D3 testen (welche Größe wäre hier 
sinnvoll?)
- Den Leitungsteil des Wandlers über einen eigenen Akku versorgen um die 
positive Versorgung störungsfrei zu bekommen.
- Die Abschaltung erfolgt ja über einen eigenen Komperator und nicht 
über den Feedback-Eingang. Wir haben uns gedacht wir beschränken den 
Strom indem wir am FB-Eingang eine Spannung anlegen und nehmen etwas 
längere Ladezeit in Kauf. Derzeit zieht die Schaltung zu Beginn ca 4A 
und genau an diesem Punkt brechen umliegende Schaltungen zusammen und 
rebooten.
- Würde eine Variation der Wandlerfrequenz einen Einfluss machen?

mfg und danke :)

edit:
Kurz zur Erklärung, ja es handelt sich um einen Fußballroboter der 
Smallsize Liga. Ein Redesign ist derzeit leider kaum machbar, daher 
versuchen wir derzeit mit relativ wenigen Mitteln die bestehende 
Hardware spielbereit zu machen, was auch einen größeren Werbeeffekt 
besitzt, als zerbaute Roboter, welche nicht spielen können g