Bauteile zur Entstörung SNT und PWM

[Jörg H. (dr_coolgood)]

Zum Einsatz kommt ein SNT L 5973 D mit 250 kHz, alternativ L 5973 AD mit 
500 kHz. (Interessanterweise soll trotz doppelter Frequenz für beide die 
gleiche Spule benutzt werden? Dies ist jedoch nicht die Haupt-Frage 
hier.)

In Foren werden pi-Filter am Ein- und Ausgang von SNT als das Mittel der 
Wahl zur Enstörung empfohlen.
Erste Frage: Da jedes SNT immer C’s am Ein- und Ausgang hat, kann ich 
diese für das pi-Filter “Mitbenutzen”? Oder muss das pi-Filter explizit 
als symmetrisches C - L - C ausgeführt werden?
Wie gehen die vorhanden C in die Berechnung der Filter ein?

Am SNT hängt ein uc der per PWM zwei Mosfet mit jeweils 5 V / 1 A 
treibt.
Die Mosfet sind je nach Ausführung der daran angekoppelten “Blackbox” 
Low- oder High side. Die Last geht durch die Blackbox über unverdrillte 
Leitungen => Sender/Antenne mit 5 W.

Wie enstöre ich diesen schwingenden Zoo am besten, sichersten, 
saubersten und einfachsten?
Noch je ein pi-Filter an jeden Mosfet-Ein- und Ausgang? Das wären 6 
pi-Filter - oder ist das Overkill? Problem: piA muss 2 A aushalten.

piE - SNT - piA - - - pi1E - FET1 - pi1A - - - Last1
                  | - pi2E - FET2 - pi2A - - - Last2
                  |
                  | - uc
Kompromiss:

piE - SNT - - - - - pi1E - FET1 - pi1A - Last1
              | - - pi2E - FET2 - pi2A - Last2
              |
              | - piuc - uc

Vorteil: Alle Filter führen nur max 1 A.

Ich habe kein Problem mit 6 pi-Filtern, wenn das die sauberste Lösung 
ist - nur mit der Bauteilauswahl: Breitbanddrosseln sind riesig!

Ich habe 06H-75 von r genommen, wobei die offiziell keine 2 A können. 
Andere supression coils von r sind noch grösser. 5-Loch Ferritte in SMD 
von Würth sind 8 mm lang :-(

Sind ferrite beads wie die EMI suppression filter von r einsetzbar? Dort 
finde ich keine Angabe zur Induktivität - wie wird damit gerechnet?

Welche (anderen) Bauteile aus dem Angebot der üblichen Verdächtigen, 
bevorzugt r, kann ich für die Ströme und Aufgabe einsetzen?

Merci!

[THOR (Gast)]

Bist du dir sicher, dass du nicht vielleicht doch Linearregler 
hinterherschalten willst?

Und gibts tatsächlich nen Grund dass du den Spannungsripple mit so 
harten Bandagen bekämpfst?

Soweit ich das verstehe ist das SNT nur für uC und Gate des FET da 
(LL-FET?).

Wenn deine Sorge ist, dass Vcc des uC in Ids reinmoduliert, dann würde 
es reichen den uC an nen Linearregler zu hängen.

[Jörg H. (dr_coolgood)]

Das SNT versorgt uc und Last, beide mit 5V.
Wenn ich durch wenige Bauteile für nen Euro ein EMV sauberes System und 
die Gewissheit bekomme, dass nie ein Funkmesswagen vors Haus fährt, 
möchte ich das investieren.

[voltwide (Gast)]

Du erwähnt nicht die Eingangsspannung, und unter SNT verstehe ich eher 
ein Schaltnetzteil, das aus der Steckdose gespeist wird.
Offenbar geht es hier um einen Abwärtswandler. Aus dem Bauch heraus 
würde ich erstmal sagen, dass Du damit kaum die BuNetza hinter dem Ofen 
hervorlocken wirst.
Aber wenn es Dir ernsthaft um EMV geht, d.h. Du willst irgendwann mal 
ein CE auf das fertige Gerät raufpappen, würde ich zuallerst das 
PCB-Layout kritisch ins Auge fassen. Eine 2-seitige Platine so wie 
gezeigt, ohne irgendwelche Erdflächen, ist kaum emv-gerecht.
Probleme gibt es ja nicht allein mit Störaussendung. Die ebenfalls 
geforderte Störfestigkeit kann hier durchaus die größeren Probleme 
bereiten.

[Joe F. (easylife)]

Ferrite, die ab 1MHz wirken, sind in der Regel ausreichend (zwischen DC 
IN und dem Rest der Schaltung). Es reicht allerdings nicht, sich nur um 
(+) zu "kümmern", die hochfrequenten Störungen sind auf GND genauso 
vorhanden.
Die Mischbestückung von SMT und THT ist beim Regulator eher schlecht. 
Gerade für die Bauteile in den Strompfaden (Diode, zusätzliche 
Keramik-Kondensatoren) würde ich SMT bevorzugen.
Die großen Bohrungen bohren das Centerpad an und lassen somit die 
Lötpaste abfließen.
Pin 7 (GND) sollte auch direkt mit der GND Fläche auf TOP verbunden 
sein, und nicht nur über Via->Bottom->Via->Top.
EMV kann deutlich verbessert werden, wenn am Eingang des Reglers nicht 
nur ein 47uF Eimer ist. Der ist für HF recht unwirksam. Nimm noch Kerkos 
(SMT) dazu (100nF, 1nF).

[Jörg H. (dr_coolgood)]

Danke für die Anmerkungen.
Mir geht es nicht um eine Diskussion des Layouts, sondern zunächst um 
die Auswahl der Bauteile, spezielll der Spulen/Drosseln/Beads.
Das (geänderte) Layout diskutieren wir im zweiten Schritt.

voltwide: Korrekt, Abwärtswandler. Eingangsspannung 12 - 28 V. Die 
Platine hat Masseflächen. Hatte beim ersten Screenie kein Ratsnest 
gemacht, um mehr Details zu sehen.

easylife: Aus Gewohnheit verbaue ich THT, weil ich das schneller 
zusammen bekomme als futzelige SMD. Bei der SB340 habe ich das falsche, 
zu kleine Gehäuse genommen. Muss ich einen SMD Ersatz suchen.
Große Bohrungen, damit ich mit der Lötspitze an das center pad zum Löten 
komme.
An Pin 8 ist C 30, keramischer 10 uF laut Datenblatt.
Pin 7 ist nach Ratsnest mit GND auf Top und Bot verbunden.

Soll ich C 33 durch eine Kombination von 100 nF und 1 nF ersetzen? Umso 
kleiner, umso näher an Pin 8? Und ein weitere Drossel in EXT_GND setzen?

r hat murata EMI supression Filter BLM21PG in 0805 und BLM31PG in 1206, 
Impedanz 300 od 600 Ohm bei 100 MHz und 1,5 A - sind die sinnvoll 
einsetzbar? Wäre vom Bauvolumen ein riesiger Gewinn!

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

Jörg H. schrieb:
> easylife: Aus Gewohnheit verbaue ich THT, weil ich das schneller
> zusammen bekomme als futzelige SMD.
Das passt aber nicht unbedingt zu den angestrebten Taktfrequenzen mit 
den dafür nötigen steilen Schaltflanken...

> An Pin 8 ist C 30, keramischer 10 uF laut Datenblatt.
Der hat die 10uF aber nur bei 1V Prüfspannung. Je höher die wird, um so 
weniger Kapazität bleibt über. Und so kann es sein, dass ein 50V/10uF 
Kerko bei 25V nur noch 3-4uF hat...

Jörg H. schrieb:
> Interessanterweise soll trotz doppelter Frequenz für beide die
> gleiche Spule benutzt werden?
Sie muss nur für die 250kHz ausreichend Induktivität haben.

> In Foren werden pi-Filter am Ein- und Ausgang von SNT als das Mittel der
> Wahl zur Enstörung empfohlen.
Ich habe bisher jeden Schaltregler ohne weitere Filter problemlos ans 
Laufen bekommen. Die Platzierung der Eingangs- und 
Ausgangs"filter"kondensatoren war zusammen mit dem richtigen Layout 
jeweils der Schlüssel zum Erfolg.
Aber man kann sich sicher auch mit Filtern behelfen: mein EMV-Spezi 
hatte bei einem ungünstigen Layout mit einer Ferritperle Erfolg.
Bei einem Redesign flog die allerdings raus und wurde durch ein besseres 
Layout ersetzt. Fazit war: ohne jegliche Bauteiländerung und ohne 
zusätzliche Ferrite wurde die Störstrahlung drastisch (und vor Allem 
ausreichend) reduziert.

[voltwide (Gast)]

Pauschale Antworten auf pauschale EMV-Fragen sind kaum zielführend.
EMV-Störungen bekämpft man sehr unterschiedlich, bei 150kHz anders als 
bei 30MHz oder bei 1GHz. Man muß den jeweiligen Auskoppelmechanismus 
verstehen, über den Störungen nach außen gelangen - zu unterscheiden 
sind Gleichtakt- von Gegentaktstörungen. Dementsprechend kann ein 
Gleichtaktfilter, und/oder ein Gegentaktfilter und/oder ein 
abschirmendes Gehäuse zum Ziel führen.
Ferritperlen z.B. wirken meist erst  bei Frequenzen oberhalb einiger 
10MHz, für tieferfrequente Störungen sind sie eher wirkungslos.

[voltwide (Gast)]

Und ansonsten schließe ich mich den Worten meines Vorredners an:
Erst kommt das möglichst EMV-gerechte Layout, anschließend bessert man 
mit Filtermaßnahmen nach.

[Jörg H. (dr_coolgood)]

Ich wollte vorbeugend Filter installieren. Nach dem Motto: Wenigstens 
etwas mehr als nichts. Der Tenor ist, das ist nicht nötig, weglassen. 
Ist die einfachste und billigste Lösung. Da ich keine Möglichkeiten habe 
EMV zu messen, wird es dabei bleiben.

Lothar: Das Datenblatt verlangt am Eingang 10 uF 35V Keramisch, wobei 
Vin von 4 - 35 V gehen darf. Ist ein bisschen knapp, ich wollte dem 
jedoch folgen.
Ist das Referenz-Design des Herstellers zu hinterfragen?

[Joe F. (easylife)]

Wie gesagt, L31 nützt nur bedingt etwas, wenn HF "ungebremst" über die 
GND Verbindung rausfunken kann...
Daher: sowohl VIN als auch GND mit Ferriten HF-wirksam abblocken.
Aufpassen wenn die Induktivitäten groß sind: beim Abstecken von VIN 
können diese dann Spannungsspitzen erzeugen. Daher ist eine TVS hinter 
den Ferriten zu empfehlen.