Störungen von Primär nach Sekundär bei Offline-DC/DC Modul

[Hannes W. (hannes_w129)]

Hallo,

ich habe eine "Smarte Steckdose" mit Bluetooth/ANT+ Empfänger gebaut. 
Das ganze ist auf Basis einer Steckdose mit Wifi entwickelt und dort 
habe ich quasi das Wifimodul gegen eines mit NRF52832 getauscht (welcher 
Bluetooth und ANT+ zur Verfügung stellt), und das Relais durch ein SSR 
für den Phasenanschnitt ersetzt (plus Snubber). Dazu noch eine 
galvanisch getrennte Nulldurchgangserkennung, um das Arbeiten/Debuggen 
mit dem Gerät mir etwas einfacher zu machen. Die Stromversorgung 
übernimmt ein aus der Wifi-Steckdose stammender DC/DC auf Basis des 
LNK625DG. Das Modul und dessen Beschaltung habe ich unverändert 
übernommen, inkl. des AMS1117-3.3 auf der Sekundärseite. Nur einen 
Pi-Filter habe ich da noch hinzugefügt.

Die Schaltung hänge ich mal an den Post an.

Zum Problem: Wenn ich mit einem Kabel (Laborstrippe, 50cm) den L- oder 
N-Kontakt berühre (anderes Ende des Kabels offen), stürzt der 
Mikrocontroller ab, bzw. startet neu. Daraufhin habe ich das Oszi mal an 
die 3.3V geklemmt, und zwar nach dem Pi-Filter. Ich habe den Messpunkt 
auch im Schaltplan gekennzeichnet. Resultat: immer wenn ich die L mit 
dem Kabel berühre, gibt es Spannungsspitzen auf der 3.3V-Leitung. Etwas 
schwächer auch wenn ich N berühre. Pole ich das Gerät um, also tausche L 
und N, wandert die "Empfindlichkeit" der Kontakte mit. L ist also der 
tatsächliche L. Einen Oszilloskopscreenshot habe ich als L.png und N.png 
angehangen.

Ich habe schon probiert:

(1) GND der Sekundärseite zur Entstörung auf PE legen

(2) 1nF Y-Kondensator zwischen Sekundär-GND und Primär-GND

(3) Kombination von (1) und (2)

Aber alles hat keine Verbesserung/Veränderung gebracht.

Meine Vermutung soweit: die Kabelinduktivität bildet mit einer Kapazität 
(parasitär oder einem Kondensator) einen Topfkreis auf der Primärseite 
und die Schwingungen koppeln "irgendwie" nach Sekundär.

Hat jemand einen heißen Tipp woran es liegen könnte bzw. was ich noch 
machen könnte bzw. was ich übersehen habe?

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

Hannes W. schrieb:
> was ich noch machen könnte
Ich würde die Versorgung des Logikteils mal aus einem Labornetzteil 
nehmen. Und dann schauen, ob diese Störungen immer noch durchkommen.

> was ich noch machen könnte
Miss mal "Masse gegen Masse". Lass also einfach mal die Feder des 
Tastkopfs dort auf der Masse, wo sie im Foto ist und halte die Messpitze 
direkt daneben auch auf diese Masse. Was siehst du auf dem Oszi?

BTW: sind auf diesem Funkmodul unter dem µC auf der anderen 
Platinenseite auch Bauteile?

BTW2: schließ mal an den Reset des Moduls einen Kondensator mit 10nF 
direkt nach GND an. Nicht dass du da mit offenen CMOS-Eingängen 
unterwegs bist.

[Pandur S. (jetztnicht)]

EMV war nie ein Thema, wie's scheint.
-> in die Tonne.

[Hannes W. (hannes_w129)]

Hallo Lothar,

vielen Dank für deine schnelle Antwort (und das verschieben des 
Beitrags).

Ich fange mal von unten an, um die allgemeinen Fragen zuerst zu 
behandeln.

Lothar M. schrieb:
> BTW: sind auf diesem Funkmodul unter dem µC auf der anderen
> Platinenseite auch Bauteile?

Auf der Rückseite des Moduls ist eine Massefläche, unterbrochen von ein 
paar Vias, siehe Modulrueckseite.jpg. Auf meiner PCB ist ebenfalls eine 
Massefläche direkt unter dem Modul. Auf der Rückseite meiner PCB ist 
nichts.

>
> BTW2: schließ mal an den Reset des Moduls einen Kondensator mit 10nF
> direkt nach GND an. Nicht dass du da mit offenen CMOS-Eingängen
> unterwegs bist.

Ohje. Der Chip hat per Default keinen Resetpin. Den muss man erst per 
Software hinkonfigurieren bzw. in dem SDK konfigurieren - per Default 
gibt es keinen / ich habe keinen konfiguriert. Naja, mal im SDK-Code die 
Stelle gesucht wo das konfiguriert wird ein

#error "here"

 eingefügt und kompiliert - der Reset wird tatsächlich mit 
reinkompiliert. Da hat doch jemand das Flag im SDK-Makefile hartkodiert 
anstatt in die Konfigurationsdatei zu schauen :/
Danke jedenfalls für den Hinweis. Den Fehler hätte ich NIE gefunden.

Lothar M. schrieb:
>> was ich noch machen könnte
> Miss mal "Masse gegen Masse". Lass also einfach mal die Feder des
> Tastkopfs dort auf der Masse, wo sie im Foto ist und halte die Messpitze
> direkt daneben auch auf diese Masse. Was siehst du auf dem Oszi?

Aus Spaß habe ich das auch mal gemacht. Den Spike sieht man auch in 
diesem Fall (obwohl er jetzt keinen Reset mehr auslöst). Wie kommt das? 
Auf dem Oszi werden da ja gern mal gut 5V angezeigt (bei AC-Kopplung). 
Screenshot siehe Masse-Masse.png

Pandur S. schrieb:
> EMV war nie ein Thema, wie's scheint.
> -> in die Tonne.

Ok. Und nun?

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

Hannes W. schrieb:
> Auf der Rückseite des Moduls ist eine Massefläche
Aber keine Blockkondensatoren. Ein gutes Design sieht besser aus.

Hannes W. schrieb:
> Den Spike sieht man auch in diesem Fall (obwohl er jetzt keinen Reset
> mehr auslöst). Wie kommt das?
Das ist das, was über die Masseleitung des Oszis und dessen PE 
Ankopplung "erzeugt" wird.

Merk dir diese Messung, sie hilft, Messartefakte zu finden.

Hannes W. schrieb:
> Pandur S. schrieb:
>> EMV war nie ein Thema, wie's scheint.
>> -> in die Tonne.
> Ok. Und nun?
Solange es tut ist es gut genug.

[Hannes W. (hannes_w129)]

Lothar M. schrieb:
> Hannes W. schrieb:
>> Auf der Rückseite des Moduls ist eine Massefläche
> Aber keine Blockkondensatoren. Ein gutes Design sieht besser aus.

Was meinst du? Auf dem Modul selbst sind die verschiedenen 
Spannungsebenen nach DB entkoppelt (Chip hat interne LDOs/Buck, Kerkos 
habe ich nachgemessen). Zusätzlich habe ich einen 100nF für das Modul, 
100nF an Ein- & Ausgang vom 3.3V LDO + Elkos (470u + 220u). Was würdest 
du noch zusätzlich hinzufügen?

>
> Hannes W. schrieb:
>> Den Spike sieht man auch in diesem Fall (obwohl er jetzt keinen Reset
>> mehr auslöst). Wie kommt das?
> Das ist das, was über die Masseleitung des Oszis und dessen PE
> Ankopplung "erzeugt" wird.
>
> Merk dir diese Messung, sie hilft, Messartefakte zu finden.

Hm, ja. Aber wie entsteht dies?

>
> Hannes W. schrieb:
>> Pandur S. schrieb:
>>> EMV war nie ein Thema, wie's scheint.
>>> -> in die Tonne.
>> Ok. Und nun?
> Solange es tut ist es gut genug.

Naja, im Moment ist es noch die Bastelplatine. Falls noch konkrete 
Vorschläge (ggf mit Googleschlagwort) kommen, kann ich diese durchaus 
umsetzen. Ich bin ja lernwillig ;)

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

Hannes W. schrieb:
> Auf dem Modul selbst sind die verschiedenen Spannungsebenen nach DB
> entkoppelt
Es geht besser. Such mal mit Google nach Blockkondensator und 
Entkopplung

[Hannes W. (hannes_w129)]

Lothar M. schrieb:
> Hannes W. schrieb:
>> Auf dem Modul selbst sind die verschiedenen Spannungsebenen nach DB
>> entkoppelt
> Es geht besser. Such mal mit Google nach Blockkondensator und
> Entkopplung

Ah, ok. Ich habe deine Seite gefunden. Ich habe das mal auf der Platine 
umgesetzt. Auf dem Modul ist das natürlich alles "suboptimal".
Naja, ich wollte mir die Arbeit mit der Spannungsversorgung des Chips 
sparen. Im Endeffekt wäre dies aber gar nicht so schlimm gewesen. Keine 
Ahnung ob ich das Layout in zwei Lagen besser hinbekommen hätte.
Das andere war/ist natürlich die PCB-Antenne. Aber vermutlich reicht auf 
da einfach "Geometrie nachbauen". Nachmessen kann ich sowas jedenfalls 
nicht, wodurch mir ja nur trial and error bleibt.