Hallo,
ich möchte mir eine Spannungsversorgung für ein portables EEG auf Basis
einer Li+ versorgten
(Beitrag "Li+ Lader mit MAX1555")
Buck-Boost Schaltung (z.B. mit LTC3536) bauen.
Vor folgender Herausforderung stehe ich jetzt, da ich im Bereich
hochpräzisions-Spannungsversorgung nicht allzu erfahren bin:
Die DCDC erzeugte 3.3V (oder 5V) Spannung muss möglichst stabil auch
gegen eine "Störquelle" sein: Mit ungefähr 3kHz wird nämlich von der
selben Versorgung auch eine LED (squarewave) bestromt - und zwar mit max
100mA. Im Datenblatt vom LTC3536 sieht man auf S.5 exemplarisch die
Ausgangsspannung bei einem "Load Step" von 0 auf 300mA: Vout zeigt bei
den Stromflanken ca 200mV ripple und normalisiert sich innerhalb von
100µs.
Natürlich ist das EEG mit Signalen im Bereich von 0.1-40( max 100Hz)
viel langsamer - aber ich denke mal, dass sich die 3kHz LED-bestromung
schon (mindestens über das Rauschen der Versorgungsspannung) auf den
EEG-Teil auswirken wird - und das möchte ich unter allen Umständen
verhindern!
Wie kann ich nun beides entkoppeln? Was für Tips und Tricks kann man da
denn anwenden?
Beste Grüße
Alex
Interessant! Auch wenn LDO ja für Batteriebetrieb teilweise immernoch
doof ist - so viel strom braucht das EEG ja wahrscheinlich nicht.
Eine gemeinsame (einzelne) Spannung wär aber natürlich noch schöner.
Schau dir mal den TPS71933-33 an.
Da kannst Du mit den rohen 3.6V-6V (von deinem Buck-Boost-Wandler)
reingehen und erhälst 2 mal super saubere 3.3V@200mA.
Oh super, das klingt ja gut!
Laut Datenblatt haben die eine Power-Supply Ripple Rejection von ca 50dB
bei 3kHz - das hieße ja, wenn im schlimmsten Fall der eine LDO die
Buck-Boost Quelle bei 3kHz mit zB 100mV einknicken ließe (was ja schon
sehr viel und unrealistisch ist?), merkt man das in der Ausgangsspannung
des anderen LDO wie sehr? Ich bekomme gerade nicht klar wie ich das
auflöse
-50dB =20 log(x1/x2)
10^-2,5 = 0,00316 = x1/x2
x1/x2 ist ja nicht 0,1V sondern?
(sorry für die doofe Frage)
Alex v. L. schrieb:> Hallo,>> ich möchte mir eine Spannungsversorgung für ein portables EEG auf Basis> einer Li+ versorgten> (Beitrag "Li+ Lader mit MAX1555")> Buck-Boost Schaltung (z.B. mit LTC3536) bauen.
Warum Buck-Boost?
http://www.houseofbatteries.com/documents/ICR18650-24.pdf
Wenn die Schaltung nicht gerade sehr lange bei niedrigen Temperaturen
arbeiten muss oder extrem hohe Ströme aus dem Akku zieht, könnte es
reichen mit einfachen LDOs zu arbeiten (u.U. mehreren z.B. für Analog-,
Digital- und LED-Teil). Die zusätzlich nutzbare Kapazität durch einen
Buck-Boost-Wandler (siehe Entladekurve in dem PDF) ist es u.U. nicht
wert da einen sehr hohen Filteraufwand zu treiben...
> Natürlich ist das EEG mit Signalen im Bereich von 0.1-40( max 100Hz)> viel langsamer - aber ich denke mal, dass sich die 3kHz LED-bestromung> schon (mindestens über das Rauschen der Versorgungsspannung) auf den> EEG-Teil auswirken wird - und das möchte ich unter allen Umständen> verhindern!
Wie hoch die Auswirkungen sein könnten, wird sich erst zeigen bzw.
abschätzbar sein, wenn die dort verbauten Teile feststehen...
U.a. das PSRR der OpAmps, ADCs, Spannungsreferenzen usw. usf. z.T. kann
auch noch nachträglich in der Software gefiltert werden...
> Wie kann ich nun beides entkoppeln? Was für Tips und Tricks kann man da> denn anwenden?
Zum Messen und Filtern solcher Störungen u.a.
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an101f.pdfhttp://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-1141.pdfhttp://www.we-online.com/web/en/electronic_components/produkte_pb/application_notes/ruhiger_schaltregler_fuer_audioverstaerker.php
Arc Net schrieb:> könnte es reichen mit einfachen LDOs zu arbeiten
Naja, Ziel ist momentan die Versorgung über einen 3.7V Li+ Akku - das
wird dann ja schon schwierig mit LDOs bei 3.3 (geschweige denn 5)V.
Vielen Dank für die Application notes! Werden direkt zu Gemüte geführt!
Da hilft filtern.
Ein zusätzliches LC-Sieb unterdrückt den Ripple durch die
Schaltfrequenz, Ferrite in den Versorgungsleitungen helfen gegen HF und
stromkompensierte Drosseln helfen gegen Gleichtaktstörungen.
in http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an101f.pdf
auf S. 6 wird ja auch ausdrücklich für Ferrite am regulator in/output
geworben (spike attenuation bis zu 20x)...
Ich habe keine erfahrungen mit FB aber dann wirds wohl mal zeit:
Nur wie suche ich die Ferrite Beads aus? Wenn ich mal so Farnell
durchstöbere, bekomme ich ja zB
PANASONIC EXC3BB102H CHIP PERLE, 0603, 1000OHM @ 100MHZ
http://de.farnell.com/panasonic/exc3bb102h/chip-perle-0603-1000ohm-100mhz/dp/1292695
aber auch die selben mit 60Ohm @ 100 MHz.
Sind das die richtigen?
Was spricht dagegen einen möglichst hohen Wert zu nehmen - wenn meine
Power Supply rails entweder nur DC belastet werden (EEG LDO) oder im
Bereich von wenigen kHz (LED LDO)?
[P.S. ich lese grade die WE Application note dazu, vielleicht hilft das
schon weiter]
Alex v. L. schrieb:> aber auch die selben mit 60Ohm @ 100 MHz.
Naja, die selben ist auch gut.
Der eine hat 70mOhm Gleichstromwiderstand und kann 1A Strom führen und
der andere hat 1 Ohm Gleichstromwiderstand und kann 50mA Strom führen.
Ja du hast natürlich recht.
mich hat nur verwirrt, dass - obwohl (wenn ich das nicht falsch
verstanden habe) ich für die Auslegung eines LC Filters mit Ferrit für
eine Resonanzfrequenz kurz oberhalb der Switchingfrequenz des DC-DC ein
L berechnen würde - bei den Ferriten dieses L so nicht angegeben ist.
Das macht mir gerade die Vorgehensweise schwer:
Was für einen Ferrit nehme ich z.B. für 1MHz Switchfrequenz und 10µF
Cout hinterm LDO?...
So ganz nebenbei. Bei einem Schaltregler geht es nicht nur um die
Schaltfrequenz. Eher auch um die Frequenzanteile der Schaltflanken.
Diese Nadeln. Daher lohnt es sich fuer empfindliche Anwendungen low
noise switcher zu verwenden, die kontrollierte Flanken haben. Diese
gibt's aber nicht fuer Buck-Boost soweit ich den Ueberblick habe.
Alex v. L. schrieb:> dass - obwohl (wenn ich das nicht falsch> verstanden habe) ich für die Auslegung eines LC Filters mit Ferrit für> eine Resonanzfrequenz kurz oberhalb der Switchingfrequenz des DC-DC
Was willst Du filtern, wenn Du die Eckfrequenz des Filters oberhalb der
Schaltfrequenz hinlegst?
Die muss deutlich unterhalb der Schaltfrequenz liegen.
Ein LC-Sieb baut man auch aus einer Drossel und einem Kondensator, nicht
aus einem Ferrit.
Diese Chip-Ferrite sind dazu da, hohe Frequenzen zu unterdrücken.
Deshalb geben die Hersteller in ihren Diagrammen den Verlauf der
Impedanz über die Frequenz an.
Soweit ich das kenne nimmt man für präzise Referenzen nie nie nie
direkt einen switcher-Ausgang sondern schaltet da immer einen (je nach
bedarf low-noise) LDO dazwischen. Und wenn ich da µV Präzision und
switcher sehe dann gucke ich so: oO
Da kann man Pi-Filter dazwischenhängen soviel man will, richtig gut wird
das denke ich nicht.
LDOs gibts durchaus mit <=100mV dropout bei geringen Lasten. Und EEG
klingt für mich nach einer Last im zweistelligen mA-Bereich. Ansonsten
kann man den Ausgang ja auch auf 3.4V anheben und den LEDs einen
geringfügig größeren Vorwiderstand spendieren...
Den LDO brauchst Du, das Filter aber genau so.
Die Störspannungsunterdrückung des auf der Versorgung ist bei den
Schaltfrequenzen des Schaltreglers nicht mehr wirklich groß...
Siebzehn Zu Fuenfzehn schrieb:> Eher auch um die Frequenzanteile der Schaltflanken.> Diese Nadeln.
Dafür sind ja die Ferrite zuständig, wie ich das verstanden hatte.
wut schrieb:> Soweit ich das kenne nimmt man für präzise Referenzen nie nie nie> direkt einen switcher-Ausgang sondern schaltet da immer einen (je nach> bedarf low-noise) LDO dazwischen.
Ist ja inzwischen auch eingeplant :)
GB schrieb:> Was willst Du filtern, wenn Du die Eckfrequenz des Filters oberhalb der> Schaltfrequenz hinlegst?> Die muss deutlich unterhalb der Schaltfrequenz liegen.> Ein LC-Sieb baut man auch aus einer Drossel und einem Kondensator, nicht> aus einem Ferrit.
Da sagst du was. Offensichtlich hatte ich die Application Note hier
http://www.we-online.com/web/en/index.php/download/media/07_electronic_components/download_center_1/application_notes_berichte/ruhiger_schaltregler_fuer_audioverstaerker/Ruhiger_Schaltregler_fuer_Audioverstaerker_EN.pdf
nicht richtig gelesen, in der es auf S.6 heisst
"The selection criterion of the filter capacitor is to choose a
capacitance value with an SRF which lies near, but above the clock
frequency of the switching controller."
Mein Konzept sieht mit euren Rückmeldungen jetzt so aus (siehe Bild):
Ein Low Noise Boost Converter auf +5.5V (MAX1763? Noch keinen besseren
gefunden) @1MHz.
Dann drei parallele LDOs, und zwar zweimal TPS7A470 auf 5V. Die werden
beworben als ultralow-noise (4µVrms), ideal für high-accuracy, high
precision instrumentation applications und für post dc-dc converter
regulation (PSRR >82dB bei 100Hz, >55dB bei 10MHz).
Außerdem ein stinknormaler TPS76333 für eine digitale 3.3V Versorgung
eines BT-Moduls.
Vor und nach den LDOs jeweils Ferrite und zwar so wie in der Application
Note von Linear T. auf S.4 empfohlen
(http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an101f.pdf)
Folgendes ist offen:
Für die Ferrite also diejenigen nehmen, die möglichst früh abschneiden?
Das hieße: Maximale Impedanz bei 1000MHz?
Z.B. den hier (kann 200mA, 2,7kOhm@1000MHz
http://de.farnell.com/murata/blm21bd272sh1l/ferrite-perle-0805-bauform-2-7kohm/dp/1515646RL)
LC Filter: Habe ich im Schaubild als Blöcke eingefügt. Auf was für eine
Grenzfrequenz legt man die TP Filter normalerweise aus? Ich will ja DC -
aber natürlich müssen es auch realistische L/C Werte werden...
Umso wichtiger aber die Frage mit der +5V Rail für die LED: Hier will
ich ja möglichst rauscharme Low/High Level des LED Stroms - und trotzdem
steile Flanken bei 3kHz PWM Modulation. Wenn ich da LC2 zu niedrig
ansetze, sind die Flanken alles andere als Steil. Dessen Grenzfrequenz
kann ich natürlich hochschrauben - die Frage für mich ist: Wie wirkt
sich eine niedrige Grenzfrequenz von LC0 darauf aus (kann es sein, dass
der LDO für die LED dann nicht schnell genug folgen kann?)..
Ich bin Dankbar für jedes Feedback!
>"The selection criterion of the filter capacitor is to choose a
capacitance value with an SRF which lies near, but above the clock
frequency of the switching controller."
SRF bedeutet Self Resonance Frequency. Trotzdem muss das Filter
wesentlich tiefer laufen
entkoppeln.PNG
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