Hallo, ich habe einen Step-Down Konverter LT3991 aufgebaut. Nun habe ich das Problem,dass ein pfeifen bzw. brummen zuhören ist zuerst hatte ich die Spule (ist geschirmt) in Verdacht ein Austausch konnte das nicht bestätigen. Durch genaues abhören der Platine fand ich raus,dass Cin extrem am pfeifen ist und Cout auch aber nicht so stark. Dieses Phänomen ist mit bisher bei Kerkos nicht bekannt gewesen. Kannst das vllt einer erklären? Mittlerweile habe ich alle Kerkos Cin & Cout durch Tantalkondensatoren ausgetauscht das Pfeifen ist dadurch fast nicht mehr zu hören ist aber immer noch da. Was kann noch ein Grund sein warum immer noch ein Pfeifen bzw. Brummen zuhören ist und zwar nur wenn einen Last (LEDs) PWM gesteuert gedimmt werden. Steuer ich die LEDs komplett durch ohne PWM hört man gar nichts mehr. Ist Jemanden sowas schon mal begegnet bzw. wie kann man sowas lösen? Beim Layout und bei der Auswahl der Bauteile habe ich mich an das Datenblatt des Hersteller vom LT3991 IC gehalten. Info: Vin -> 6,5-12V DC; Vout->4,7V DC; IoutMax-> 600mA; IoutMin->30mA
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Ein 2. Generator mit der gleichen Frequenz könnte die Lösung sein. Das Pfeifen würde sich dann durch Überlagerung aufheben lassen.
Welche Frequenz hat denn deine PWM? Nicht das du die hörst, was naheliegend ist auf Grund deiner Beschreibung.
> Dieses Phänomen ist mit bisher bei Kerkos nicht bekannt gewesen. Kannst > das vllt einer erklären? Das neumodische hochkapazitive Keramikmaterial hat einen starken piezo-elektrischen Effekt. Nimm doch mal einen und lege per Tastspitze 12V an. Das Ding knackt... Geht auch andersrum. Für die Siebung von präzisen Referenzspannungen oder NF-Koppelungen sollte man sie auch nicht verwenden, sonst wird das alles sehr klopfempfindlich. Mit einem Lüfter in der Gegend kann man sich auch nette Dauerstörungen einfangen... > Mittlerweile habe ich alle Kerkos Cin & Cout durch Tantalkondensatoren > ausgetauscht Teufel und Beelzebub. Gerade am Eingang, wo abrupt die Spannung angelegt werden kann und das Aufladen mit viel Strom passiert, kann das im wahrsten Sinne des Wortes ins Auge gehen. Tantalkondensatoren sind deswegen schon länger nicht mehr so ganz in... > Was kann noch ein Grund sein warum immer noch ein Pfeifen > bzw. Brummen zuhören ist Immer noch die Spule? Kann tatsächlich auch Chip-intern durch die Bonddrähte entstehen, aber eigentlich nur bei höheren Strömen.
1 | ich habe einen Step-Down Konverter LT3991 aufgebaut. |
Als PCB oder auf dem Steckbrett ? Und ist die PCB gut designed ?
Was machst du mit dem Enable Pin? Hängt der frei, dann könnte der Schaltregler durch Einstreuungen (wie auch immer) ständig in den Shutdown gehen. Nur zur Sicherheit: du dimmst hoffentlich nicht über den Enable Eingang (PWM)?!
inside schrieb: > ich habe einen Step-Down Konverter LT3991 aufgebaut. > Nun habe ich das Problem,dass ein pfeifen bzw. brummen zuhören ist Dein Regler schwingt. Wie sieht das Layout aus? Was ist die Quelle, was die Last?
1.) Deine Schaltfrequenz ist sehr niedrig eingestellt! Ich würde dir raten RT kleiner,so dass du auf mind. 600KHz kommst. 2.) Wenn du ihn (fast)ohne Last betreibst, macht er Burst-Mode. Da taktet er sehr langsam. Das ist, was du hörst! 2.)Ist zwar unwahrscheinlich, aber hast du den exposed pad angeschlossen?
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Necro schrieb: > Welche Frequenz hat denn deine PWM? Nicht das du die hörst, was > naheliegend ist auf Grund deiner Beschreibung. die PWM-Frequenz liegt bei 195 Hz. Damit werden die LEDs gedimmt. Georg A. schrieb: > Teufel und Beelzebub. Gerade am Eingang, wo abrupt die Spannung angelegt > werden kann und das Aufladen mit viel Strom passiert, kann das im > wahrsten Sinne des Wortes ins Auge gehen. Tantalkondensatoren sind > deswegen schon länger nicht mehr so ganz in.. Das habe ich auch bisher gedacht. Aber mit Kerkos komme ich einfach nicht weiter daher war die "Lösung" Tantal Georg A. schrieb: > Immer noch die Spule? Kann tatsächlich auch Chip-intern durch die > Bonddrähte entstehen, aber eigentlich nur bei höheren Strömen. Die Spule denke ich nicht da ich die isoliert von der Platine abgehört habe und die ist es definitiv nicht. Der Chip selbst das habe ich auch gelesen aber konnte das bei mir nicht fest stellen. M. L. schrieb: > Als PCB oder auf dem Steckbrett ? > Und ist die PCB gut designed ? es ist eine 2 Lagen PCB Herbert schrieb: > Was machst du mit dem Enable Pin? Hängt der frei, dann könnte der > Schaltregler durch Einstreuungen (wie auch immer) ständig in den > Shutdown gehen. Nur zur Sicherheit: du dimmst hoffentlich nicht über den > Enable Eingang (PWM)?! Nein der EN-Eingang ist mit einer externe Schaltung verbunden die den DC/DC wandler schalfen legt bei Bedarf. Lothar M. schrieb: > Dein Regler schwingt. > Wie sieht das Layout aus? Was ist die Quelle, was die Last? Hi Lothar, deine Seite ist echt klasse dort konnte ich mir schon öfter tricks abschauen. Wie kommst du darauf das der Regler schwingt? Wie kann ich das Messen? Die Quelle ist entweder ein Akku 2x 4,2V Lio in Reihe oder ein Netzteil beim Laden 12V (wobei da die Beleuchtung aus ist) Alexxx schrieb: > 1.) Deine Schaltfrequenz ist sehr niedrig eingestellt! Ich würde dir > raten RT kleiner,so dass du auf mind. 600KHz kommst. > 2.) Wenn du ihn (fast)ohne Last betreibst, macht er Burst-Mode. Da > taktet er sehr langsam. Das ist, was du hörst! > 2.)Ist zwar unwahrscheinlich, aber hast du den exposed pad > angeschlossen? Die Schaltfrequenz habe ich auch schon mal testweise erhöht aber gleiches Verhalten (zudem möchte ich mit der Frequenz möglichst niedrig bleiben da besser für EMV) Exposed Pad ist mit GND verbunden. Welche Schritte sollte ich noch gehen um das Problem weiter eingrenzen zu können? Ich würde lieber Kerkos auf Grund niedrigerem ESR verweden aber wenn die brummen und Tantal nicht bzw ganz wenig dann ist mir das auch egal. Was ich aber schon wissen möchte ob der DC/DC Wandler richtig arbeitet oder dieses pfeifen bzw. brummen ein Zeichen dafür ist das irgendwas falsch dimensioniert ist. Über eine Info würde ich mich freuen.
Falls du einen Signalgenerator zur Verfügung hast, könntest du von dem aus mal einen Sinus (über einen Vorwiderstand) auf einen nicht eingebauten aber baugleichen Kerko legen und mit der Frequenz nach oben fahren, bis du das Geräusch von dem hörst. Ab da wäre dann eine Bestimmung der Bandbreite möglich, innerhalb der das Geräusch von sich gibt. Eventuell lässt sich mit der Info eine Optimierung vornehmen. Falls es bei einem Sinus keine Geräusche gibt, sind es wohl eher Pulsströme, die das verursachen. Solltest du hier gar nichts hören, so könnte auch die Nähe zur Spule dafür sorgen (mal gelesen in einem anderen Forum, Link fehlt aber leider).
inside schrieb: > deine Seite ist echt klasse dort konnte ich mir schon öfter tricks > abschauen. Wie kommst du darauf das der Regler schwingt? Wie kann ich > das Messen? Du zoomst mit dem Oszi heraus und kontrollierst, ob sich da irgendwas überlagert. inside schrieb: > Steuer ich die LEDs komplett durch ohne PWM hört man gar nichts mehr. Dann bringt diese PWM mit ihren Lastwechseln deinen Schaltregler ins Schleudern. Entkopple die doch mal mit einem RC-Glied. > Beim Layout ... habe ich mich an das > Datenblatt des Hersteller vom LT3991 IC gehalten. Naja, das ist etwas frei interpretiert. Du hast den Feedbackpfad an die Spule angeschlossen. Und auch die Last. Der C4 hängt irgendwo dahinter, der C5 verschlimmert die Sache dann komplett, denn der Feedbackpin bekommt ja gar nicht mit, was der Regler tut, wenn ihm seine Referenz quasi direkt vor der Nase mit einem 47uF Kondensator hübsch geglättet wird. Mach also erst mal den C5 da weg... > deine Seite ist echt klasse Merci. Aber offenbar noch (in Teilen) unverständlich... :-/
C4 und C5 sind doch parallel und glätten die Ausgangsspannung oder sehe ich da was falsch?
Lothar M. schrieb: > Du zoomst mit dem Oszi heraus und kontrollierst, ob sich da irgendwas > überlagert. Meinst du im DC-Bereich bestimmte spikes oder im AC-coupled noise? Lothar M. schrieb: > Dann bringt diese PWM mit ihren Lastwechseln deinen Schaltregler ins > Schleudern. Entkopple die doch mal mit einem RC-Glied. Das ist auch meine Vermutung gewesen. Kannst du vllt erläutern wie ich das RC-Glied auslegen sollte bzw. einfach direkt am Ausgang des DC/DC-Wandlers dran. Lothar M. schrieb: > Naja, das ist etwas frei interpretiert. Du hast den Feedbackpfad an die > Spule angeschlossen. Und auch die Last. Der C4 hängt irgendwo > dahinter, der C5 verschlimmert die Sache dann komplett, denn der > Feedbackpin bekommt ja gar nicht mit, was der Regler tut, wenn ihm seine > Referenz quasi direkt vor der Nase mit einem 47uF Kondensator hübsch > geglättet wird. Mach also erst mal den C5 da weg... Meinst du das der Feedbackpfad besser Durchkontaktiert auf dem Bottom-Layer direkt zu Cout geführt werden sollte? Felix A. schrieb: > C4 und C5 sind doch parallel und glätten die Ausgangsspannung oder sehe > ich da was falsch? genau so ist es aber vllt kann Lothar da aufklären?
Alexxx schrieb: > 2.) Wenn du ihn (fast)ohne Last betreibst, macht er Burst-Mode. Da > taktet er sehr langsam. Das ist, was du hörst! Ich nutze den LT3970. Die beiden Regler scheinen ja von der Arbeitsweise recht ähnlich zu sein. Der LT macht bei mir aus 24V 5V für meine Hausbuskonten. Gerade bei höherem Ausgansstrom (ca. 150mA) habe ich auch ein fiepen der Kerkos festgestellt. Bei geringeren Strömen nicht. Deshalb habe ich das auch auf den piezoelektrischen Effekt geschoben. Ich habe die Ausgangsspannung noch nicht mit dem Oszi gemessen. Das werde ich mal machen. Aber ich verwende die 5V Festspannungsvariante. Deshalb kann ich Feedback ausschließen. Schaltfrequenz sind so ca. 350kHz. Lothar M. schrieb: > Entkopple die doch mal mit einem RC-Glied. Am Ausgang des Reglers habe ich ja beim SR ein LC-Glied mit relativ hohen Werten. Das sollte doch Glättung genug sein, oder?
inside schrieb: > Felix A. schrieb: >> C4 und C5 sind doch parallel und glätten die Ausgangsspannung oder sehe >> ich da was falsch? > genau so ist es aber vllt kann Lothar da aufklären? Wie heißt es so schön? "Each mm has its nH" Gerade das vorliegende Design verletzt diese Regel aufs sträflichste: der C5 ist HF-mäßig eben ganz und gar nicht parallel zum C4. Und genausowenig wie die Ausgangsspannung ist der Feedbackpfad am Ausgangskondensator angeschlossen. Beim Schaltreglerlayout muss man die wichtigen Knoten und Strompfade kennen, beachten und umsetzen. Zeichne einfach mal den (bzw. die zwei) Ladestromkreise und die beiden Freilaufstromkreise ein. Dann merkst du schon, dass die Rückkopplung vom eigentlichen Laststrom gar nicht so arg viel abbekommt, und deshalb natürlich blöd herumregelt. Das ist, wie wenn du eine Gummischnur an den Fahrradlenker machst und damit lenken sollst... inside schrieb: > Meinst du das der Feedbackpfad besser Durchkontaktiert auf dem > Bottom-Layer direkt zu Cout geführt werden sollte? Der Feedbackpfad muss am Lastkondensator/Ausgangskondensator angeschlossen sein. Nicht an der Spule. Auch wenn die nur ein paar milliOhm davon entfernt ist... Und natürlich darf auf der Masseleitung nichts in den Feedbackpfad einkoppeln. Das kann aber beim vorliegenden Schaltregler auch fast nicht passieren.
Bad U. schrieb: > Ich nutze den LT3970. Die beiden Regler scheinen ja von der Arbeitsweise > recht ähnlich zu sein. > Der LT macht bei mir aus 24V 5V für meine Hausbuskonten. Gerade bei > höherem Ausgansstrom (ca. 150mA) habe ich auch ein fiepen der Kerkos > festgestellt. Bei geringeren Strömen nicht. Deshalb habe ich das auch > auf den piezoelektrischen Effekt geschoben. Ich habe die > Ausgangsspannung noch nicht mit dem Oszi gemessen. Das werde ich mal > machen. Aber ich verwende die 5V Festspannungsvariante. Deshalb kann ich > Feedback ausschließen. Schaltfrequenz sind so ca. 350kHz. Das scheint ja fast eine Krankheit bei den LT DC/DC Wandlern zu sein. Wäre schön wenn du deine Erkenntnisse bzw. Ergebnisse weiter teils, da ich auch noch an dem Problem arbeite vllt finden wir zusammen eine Lösung. Im Datenblatt vom LT3991 habe ich folgendes interessantes entdeckt: Ceramic Capacitors Ceramic capacitors are small, robust and have very low ESR. However, ceramic capacitors can cause problems when used with the LT3991 due to their piezoelectric nature. When in Burst Mode operation, the LT3991’s switching frequency depends on the load current, and at very light loads the LT3991 can excite the ceramic capacitor at audio frequencies, generating audible noise. Since the LT3991 operates at a lower current limit during Burst Mode op - eration, the noise is typically very quiet to a casual ear. If this is unacceptable, use a high performance tantalum or electrolytic capacitor at the output. A final precaution regarding ceramic capacitors concerns the maximum input voltage rating of the LT3991. As pre - viously mentioned, a ceramic input capacitor combined with trace or cable inductance forms a high quality (under damped) tank cir cuit. If the L T3991 circuit is plugged into a live supply, the input voltage can ring to twice its nominal value, possibly exceeding the LT3991’s rating. This situation is easily avoided (see the Hot Plugging Safely
Bad U. schrieb: > Deshalb habe ich das auch > auf den piezoelektrischen Effekt geschoben. Dann lohnte sich ja mal ein Experiment indem man den Wert in 2 Kerkos aufteilt, die evtl. eine andere Bauform haben? Da sollte sich die Resonanz ändern?
inside schrieb: > extrem am pfeifen Dann fragt sich natürlich, ob sie durch Resonanz sich in einiger Zeit sogar entlöten/herausfallen könnten! Bei Zeilentrafos z.B. hatte ich schon ähnliche Effekte mit einigen Anschlüssen, die sich durch feinste Bewegungen scheinbar entlötetet haben.
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Lothar M. schrieb: > Gerade das vorliegende Design verletzt diese Regel aufs sträflichste: > der C5 ist HF-mäßig eben ganz und gar nicht parallel zum C4. Und > genausowenig wie die Ausgangsspannung ist der Feedbackpfad am > Ausgangskondensator angeschlossen. > > Beim Schaltreglerlayout muss man die wichtigen Knoten und Strompfade > kennen, beachten und umsetzen. Zeichne einfach mal den (bzw. die zwei) > Ladestromkreise und die beiden Freilaufstromkreise ein. Dann merkst du > schon, dass die Rückkopplung vom eigentlichen Laststrom gar nicht so > arg viel abbekommt, und deshalb natürlich blöd herumregelt. Das ist, wie > wenn du eine Gummischnur an den Fahrradlenker machst und damit lenken > sollst... So ich habe jetzt das Design überarbeitet. Ich hoffe das es jetzt kein Schwingen mehr gibt. Nach wie vor verwende ich Tantal-Kondensatoren habe jedoch zusätzlich je einen 10nF am Eingang und Ausgang nah am IC plaziert um HF-Impulse abfangen zukönnen. Leider kann ich das optimierte Design nicht testen da die Platine so noch nicht gefertig wird. Meine Frage ist jetzt sollte ich bei den Tantal bleiben oder könnte ich doch jetzt auf Kerkos umsteigen da besseres Layout. Könnten die 10nF Kerkos auch pfeifen? Was könnte man am Layout noch besser machen, ich habe versucht die Regeln von Lothar mit den Strompfaden zu befolgen.
kann keiner Tipps geben bzw. meine Fragen beantworten? @Lothar Miller Habe ich die Strompfade jetzt korrekt eigezeichnet?
inside schrieb: > Wäre schön wenn du deine Erkenntnisse bzw. Ergebnisse weiter teils, Kein Problem. Das wird leider nur nicht sehr zeitnah sein. Ich muss ein Modul erstmal ausbauen und dann messen. inside schrieb: > Im Datenblatt vom LT3991 habe ich folgendes interessantes entdeckt: Sowas steht beim LT3970 auch dabei. Deshalb habe ich mir da auch keine Sorgen gemacht und das fiepen erstmal hingenommen. Ich schätze dass das durch die Pulsströme der PWM kommt. Was ich kurzfristig mal versuchen kann ist die PWM-Frequenz zu verändern ob sich dann auch der Ton ändert.
Ich sehe die Lösung NICHT in der Wahl der Kondensatoren. Wenn es hörbar pfeift, ist die Regelung instabil, und dagegen muß man etwas unternehmen. Austausch der Kondensatoren ist nur die Bekämpfung eines Symptoms! Praxistipp: Diese Instabilität hört man nicht nur in MLCC oder Speicherdrosseln, sie ist auch als ripple der Ausgangsspannung überlagert - man kann sie z.B. auf einen Kopfhörer koppeln und sich anhöhren. Mit LT3812 hatte ich auch derartige Probleme, die aber letztendlich alle hausgemacht waren und auf ungünstiges Layout zurück zu führen waren. Besonders kritisch sind hier offenbar Abwärtswandler im voltage mode mit ihrem Typ3-Kompensationsnetzwerk. Die von LT gemachten Dimensionierungen funtionierten bei unserem 2-seitigen Layout erstmal garnicht, auf dem LT-EVA board aber sehr wohl. Dieses ist aber 4-lagig - warum wohl?! Dies zeigt schon, wie kritisch derartige Abwärtswandler sind. In den Griff bekommen habe ich das Problem damals durch ein vollständig überarbeitetes Kompensationsnetzwerk.
inside schrieb: > @Lothar Miller Habe ich die Strompfade jetzt korrekt eigezeichnet? Das sieht jetzt dem Layout aus dem Datenblatt schon ähnlicher. Ich würde da aber noch ein paar Vias einbringen. Und die Sache beim Bild 9 im Datenblatt beachten: "-- OUTLINE OF LOCAL GROUND PLANE"
Ich habe jetzt mal beim Timer, der die PWM erzeugt, die Frequenz verstellt. Das Fiepen ändert die Tonhöhe damit auch. Bei DC=100% ist es weg. Mit der Belastung ändert sich die Lautstärke. Messen kann ich leider im Moment nichts, da ich erstmal alles auseinanderbauen müsste und leider grade noch andere Baustellen habe :(
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