Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Versorgung Entstören bei StepUp Wandler


von Patrick E. (f4550tim)


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Hallo,
ich betreibe einen NCP1402 um aus 3V, 5V zu machen.
Da ich nur sehr wenig Strom (5mA) brauche, habe ich Ihn direkt an meine 
µC Pins (zwei Stück parallel) gehängt. Um Störungen zu vermeiden, wurde 
mir von einem erfahrenem Elektrotechniker geraten, in die 
Versorgungsleitung (zwischen uC und Eingang des NCP1402 eine Spule mit 
600Ohm bei Schaltfrequenz) zu hängen.

Nun meine Frage, der NCP1402 taktet (laut Datenblatt) mit 150KHz. Wenn 
ich nun diese Spule in die Versorgungsleitung schalte, dann drehe ich 
doch meinem StepUp Wandler den Hahn zu, wenn er mit einer Frequenz von 
150KHz Strom zieht ?

Wobei das doch egal sein sollte weil Pufferkondensatoren vorhanden sind. 
Und nur die Störungen bei 150KHz getötet werden, und die Stromaufnahme 
aus den C´s versorgt wird.

Habe ich die 150KHz richtig raus gelesen (f=1/t, weil die Frequenz nicht 
direkt angegeben ist?) Und welche Spule (am besten SMD) ist dafür ab 
besten geeignet ?

LG Patrick

: Verschoben durch Admin
von Pd G. (pdg)


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Das ist ja mal eine interessante Anwendung!
Du willst also aus den 3V, die aus zwei Pins einer MCU geliefert werden, 
5V machen?
Hat das einen tieferen Sinn?

Zurück zu deiner Fragestellung:

Der NCP1402 hat keine fixe Schaltfrequenz, sondern arbeitet mit 
PFM-Comparator und hat eine von der Last abhängige Frequenz (siehe auch 
Datenblatt). Insofern hast du 1/T zwar richtig umgerechnet, aber eben 
nicht berücksichtigt, dass es kein PWM-Regler mit fixer Frequenz ist.

Unabhängig davon kann man zwar eine Spule zwischen MCU und NCP1402 
legen, muss es aber nicht, wenn du keine Probleme erlebst. Den Hahn 
drehst du dem Wandler nicht zu, für Pufferung muss, wie du richtig 
sagst, dessen Eingangs-C sorgen.

Ich sehe eher Probleme darin, diesen evtl dicken Eingangskondensator des 
NCP1402 mit den IO-Pins (?) der MCU aufzuladen. In der Regel können die 
an High nämlich relativ wenig Strom liefern, so dass der Kondensator 
recht langsam geladen wird.

Als Spule kannst du bei dem Ausgangsstrom fast alles verwenden, was du 
findest. Allgemein gilt, dass der Sättigungsstrom der Spule immer größer 
sein muss, als der fließende Spitzenstrom.
Den Spitzenstrom kannst du grob schätzen zu 5V/3V * 5mA, also 8 komma 
zerquetschte, sagen wir 10mA. So dünnen Draht findest du sehr selten bei 
SMD-Spulen, wenn es nicht gerade 0201er Bauformen sind. ;-)

Hilft dir das?
PdG

P.S. um Störungen der Umgebung des Reglers und Instabilitäten zu 
vermeiden, ist es auch sinnvoll, den Knoten mit 
Spule/Pin5(LX)/Anode(Schottky) so klein und niederohmig wie möglich zu 
machen - das ist nämlich sonst eine spitzenmäßige Sendeantenne. 
Eigentlich optimiert man dann auch noch den Strompfad, aber bei 5mA ist 
wohl nicht wirklich viel zu optimieren.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Patrick E. schrieb:
> dann drehe ich doch meinem StepUp Wandler den Hahn zu, wenn er mit einer
> Frequenz von 150KHz Strom zieht ?
Der Schaltregler muss diesen Wechselstrom aus seinem Eingangskondensator 
ziehen. Die eingentliche Stromquelle darf diese Schaltfrequenz gar nicht 
mitbekommen.

Zeig doch einfach mal deinen Schaltplan...

von Michael K. (Gast)


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Das hier kommt aus dem Microchip 'Compiled Tips 'N Tricks Guide'

von Patrick E. (f4550tim)


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Vielen Dank an  Pd G. und  Lothar Miller!

Ja das der Regler an den Pins hängt, hat mit Stromsparen zu tun. Das 
Teil hat zwar einen EN Pin, aber so spare ich mir auch noch weitere 
Bauteile die mir das Display abschalten.

Ich habe meinen Schaltplan mal angehängt.

Der Controller soll durchgehen im SLEEP MODE bleiben, reagiert auf nen 
INT, startet, schaltet seine Spannung auf den Wandler, betreibt so das 
LCD und kann dieses dann nutzen.

Ich muss sowieso bei Reichelt bestellen und habe dort einmal nach Spulen 
gesucht, aber ich finde nur welche die ihre Resonanz irgendwo im 
Hertzbereich haben... : 
http://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-SMD/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=3178


@  Michael Knoelke Danke für die Idee! ich würde gerne den Schaltregler 
nutzen, da ich diesen habe.

Grüße Patrick

von Pd G. (pdg)


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Patrick E. schrieb:
> hre Resonanz irgendwo im Hertzbereich

Da hast du wohl ein paar Zehnerpotenzen übersehen, auf deiner URL ist 
soweit ich sehe von Mega-Herzen die Rede. :-)

Eine Spule ist dort m.E. tatsächlich nicht nötig. Wenn du unbedingt 
entkoppeln willst, kannst du stattdessen auch einen Widerstand von ein 
paar Ohm einsetzen, der einen Tiefpass mit C2 bildet.
Ich würde jedoch bei deinem Ausgangsstrom eher den C2 von 10u auf 2.2u 
oder sogar 1uF reduzieren, damit der ATMEGA beim Einschalten des LCD 
nicht so viel Strom liefern muss.

Darüber hinaus ist Michaels Idee aber schon die einfachere, wenn die 5V 
nicht unbedingt geregelt sein müssen.

von Selbst Gewickelt (Gast)


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bevor du die Filterspulen als Speicherdrosseln verwendest, benutze 
lieber
fürs selbe Geld die richtigen Spulen: L-1212FPS bei Reichelt als 
Suchbegriff.

von Selbst Gewickelt (Gast)


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maximale Strombelastbarkeit != Sättigungsstrom
Filterspule != Speicherdrossel

von Patrick E. (f4550tim)


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Selbst Gewickelt schrieb:
> bevor du die Filterspulen als Speicherdrosseln verwendest, benutze
> lieber
> fürs selbe Geld die richtigen Spulen: L-1212FPS bei Reichelt als
> Suchbegriff.

Leider liegen die ganzen Spulen weit im oberen MHz Bereich..

@ Pd G. - Die Idee mit dem C werde ich berücksichtigen. Evt. ist ein 
Tiefpass eine gute Idee, wobei mir eine Speicherdrossel.

LG

von MM (Gast)


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Für nur 5mA ist eine Ladungspumpe deutlich besser geeignet als ein 
Schaltregler. Z.B. der AAT3110-5: 
http://www.skyworksinc.com/uploads/documents/202126A.pdf

Viel weniger Bauteile und auch weniger Störungen.

Gruß, Marcus

von Patrick E. (f4550tim)


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Hallo MM,
mir gefällt der AAT3310 sehr gut.. Ich denke das wäre eine gute Idee, 
leider bekomme ich den weder bei Reichelt, Ebay noch banggood...

Grüße

Und wenn die 3V Knopfzelle unter 2,7V sinkt, dann ist Schluss mit 
StepUp.



MM schrieb:
> Für nur 5mA ist eine Ladungspumpe deutlich besser geeignet als ein
> Schaltregler. Z.B. der AAT3110-5:
> http://www.skyworksinc.com/uploads/documents/202126A.pdf
>
> Viel weniger Bauteile und auch weniger Störungen.
>
> Gruß, Marcus

: Bearbeitet durch User
von asdfasd (Gast)


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Wenn es nur darum geht, ein LCD-Backlight zu betreiben, reicht doch eine 
einfache Ladungspumpe.  Schau dir dieses Video an - ab 23:40 die 
praktische Umsetzung:

  https://www.youtube.com/watch?v=I4ED_8cuVTU

von Patrick E. (f4550tim)


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Danke für diesen Hinweis.
Das ist durchaus eine gute Idee. Ich möchte dennoch meinen NCP1402 
verwenden. Ich bitte nur noch um Hilfe welche Spule als Entstörung 
verwendet werden kann, da der Schaltregler auf ca. 150KHz arbeitet.

Grüße Patrick

von Michael K. (Gast)


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Patrick E. schrieb:
> mir gefällt der AAT3310 sehr gut.. Ich denke das wäre eine gute Idee,

Oh man...
Der macht nix anderes als die Schaltung die ich Dir vorgeschlagen habe, 
nur das Du den Takt dafür selbst erzeugst.

Also was nun ?
Aussage 1: Unbedingt Bauteile sparen
Aussage 2: Step up weil vorhanden (mit massig Bauteilen)
Aussage 3: Nun doch Kapazitiv aber mit einem nicht zu bekommenden IC.
Aussage 4: Nee, doch Step up

Nun mal Butter bei die Fische, und Schluss mit dem Schlingerkurs.
MACH ES EINFACH ! (wie auch immer ...)

von Patrick E. (f4550tim)


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Bist ja bloß beleidigt weil ich mich nicht für deine Lösung entscheide.

Schlechtes Image für die Firma... naja

quam in asinus, cacata

Patrick

von Michael K. (Gast)


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Patrick E. schrieb:
> Bist ja bloß beleidigt weil ich mich nicht für deine Lösung
> entscheide.
>
> Schlechtes Image für die Firma... naja
>
> quam in asinus, cacata
>
> Patrick

Ich bin nicht beleidigt, wie kommst Du darauf ?
Es ist aber faktisch einfach so das Du eine Lösung ablehnst um dann 
genau die gleiche Lösung wieder gut zu finden, ohne dabei zu verstehen 
das beides das gleiche ist.

Mir ist das doch völlig Schnuppe wie Du das machst.
Wenn Step up dann bitte mach das, aber wie lange willst Du Dich denn 
noch an einem so kleinen Problem aufhalten?
Wenn Du wissen willst wie man Schaltregler entstört, bitte, dann lese 
ein paar Tage was über EMI und Filterdesign um einen Eindruck von der 
Komplexität zu bekommen.

Wenn das ein schlechtes Image bedeutet jemanden darauf hinzuweisen das 
er rumeiert und Zeit verballert dann werde ich dieses Los wohl ertragen 
müssen.
Ich nenne das 'Ergebnissorientiert' Du nennst es 'beleidigt sein'.

>quam in asinus, cacata
Ja, es ist schon eine Eselei eine tote Sprache zu benutzen um zu 
beweisen das eine höhere Ausbildung und ein ausgebildeter Geist nicht 
viel miteinander zu tun haben.

von Achim K. (aks)


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> Bist ja bloß beleidigt weil ich mich nicht für deine Lösung entscheide.
>
Wieso sollte jemand beleidigt sein, nur weil jemand anderes auf einer 
unsinnig Lösung beharrt? Die meisten können problemlos die Bauteile 
zählen.

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Michael.

Michael Knoelke schrieb:
> Das hier kommt aus dem Microchip 'Compiled Tips 'N Tricks Guide'

Danke fuer den Tipp!

Der direkte Link ist:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/01146B.pdf

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de

von Patrick E. (f4550tim)


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Zuerst einmal möchte ich mich bei  Michael Knoelke entschuldigen.

Ich bin zur Zeit krank und leider geht gerade einiges im Leben schief.
Habe nun einmal gebadet und mir etwas Pause gegönnt...

Entschuldige bitte, dass ich so unhöflich auf deinen Post reagiert habe.

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Mir ist es wichtig, die 5V Versorgungsspannung für das LCD bei ca 8mA so 
zu erzeugen, dass möglichst wenig Störungen vorhanden sind. - Da hast du 
mit der Idee der Ladungspumpe eine gute Idee gehabt.
Die hat keine Induktivitäten und hat deswegen keine so hohen Peaks 
(keine Selbstinduktion).

Ich würde den StepUp bei mir raus schmeißen und ihn durch eine 
Ladungspumpe ersetzten. Ich habe mich informiert, und es wäre eine gute 
Möglichkeit den PWM Output zu verwenden. Somit kommt der Spaß an den 
ohnehin freien Pin PB1.

Wenn ich das Prinzip richtig verstanden habe, habe ich eine 
Ausgangsspannung von 4,7V bei 3V Eingangsspannung. (3V*2 - 2*0,6V).

Doch was mache ich, wenn die 3V Batterie Anfangs 3,2V hat und nach 
einiger Zeit nur noch 2,7V ? Dann sollten die 5V für das Display noch 
zur Verfügung stehen.
Was gibt es da für eine Möglichkeit die sinkende Batteriespannung zu 
kompensieren ?


Ich hoffe Ihr bzw. du möchtet mir bitte noch helfen.

Vielen Dank &
nochmals Sorry (meine schlechte Laune zur Zeit hat nichts mit dir zu 
tun, daher sollte ich sie auch von dir fern halten!)

Patrick

von Pd G. (pdg)


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Dann nimmst du halt Schottky statt normaler Dioden. Bei geeigneter Wahl 
findest du auch Schottky's mit besonders kleiner Vf in deinem 
Arbeitspunkt von ca 10mA.
Jedenfalls kompensiert deren kleinere Verluste die sinkende Vdd.

Und wenn die Vlcd dann bei bei voller Batterie zu hoch ist, kannst du 
sie im einfachsten Fall mit einer Z-Diode begrenzen.
Nur bitte dann keinen Step-Down statt Z-D nachschalten, sonst fangen wir 
wieder von vorn an... 8-) SCNR

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