Hallo,
seit einiger Zeit tüftle ich nun schon an einer Schaltung für einen
Synchronabwärtswandler. Soweit funktkioniert die Schaltung wie geplant,
jedoch habe ich am Ausgang des Wandlers starke, kurze Spannungsspitzen
immer dann, wenn der Highside-MOSFET leitend wird (siehe Bild).
Folgende Linien sind zu sehen:
rot: Gate-Spannung des Highside MOSFETs
blau: Vout (AC-Coupling)
grau: PWM der Ansteuerung
Wie man sieht kommt es beim Ein und ausschalten des Mosfets zu starken
peaks. Weiß jemand, ob das ein übliches Problem bei Schaltreglern ist
und ggfs. einen üblichen Lösungsansatz? Bin im Netz nicht zu dem Thema
fündig geworden.
RH schrieb:> Verwendet wurden standard Tastköpfe mit Masse-Klemmen.
Nimm lieber die kurzen Massefedern. Mit den langen Masseleitungen
versaut man sich bei steilen Flanken das Messergebnis.
Du wirst sehen, dass die Peaks wesentlich kleiner werden, wenn du die
Tastkopfmasse mit möglichst geringer Induktivität anbindest.
RH schrieb:> Handels es sich eventuell auch nur um Messfehler vom Oszilloskop?
Vermutlich, ich hatte mal das gleich Problem. Vollständig kann man das
wohl auch nicht abstellen
RH schrieb:> Handels es sich eventuell auch nur um Messfehler vom Oszilloskop?> Verwendet wurden standard Tastköpfe mit Masse-Klemmen.
Zum größten Teil ja.
Es sind systembedingt bei einem Schaltnetzteil steile und hohe Flanken
(in Höhe der Eingangsspannung) vor der Spule vorhanden. Wenn da mit der
Masseklemme eine Schleife aufgespannt wird, nimmt die induktiv jede
Menge dieser Flanken auf.
Es ist natürlich ein Grundproblem von Schaltnetzteilen, einen kleinen
Rest unter 1-10mV wird man aber auch bei sehr gutem Design noch haben.
Auch das Layout des Netzteils spielt dabei eine entscheidende Rolle.
Man muss mindestens mit einer Massefeder, die direkt vorne am TK
angebracht ist, einen GND mit möglichst kurzem Abstand kontaktieren.
Noch besser sind differentielle TKs oder die niederohmigen Resistive
Dividers. Beide sind recht teuer, wobei es hier schon mal einen Thread
gab zum Selbstbau eines Resitive Dividers.
HildeK schrieb:> Zum größten Teil ja.> Es sind systembedingt bei einem Schaltnetzteil steile und hohe Flanken> (in Höhe der Eingangsspannung) vor der Spule vorhanden. Wenn da mit der> Masseklemme eine Schleife aufgespannt wird, nimmt die induktiv jede> Menge dieser Flanken auf.> Es ist natürlich ein Grundproblem von Schaltnetzteilen, einen kleinen> Rest unter 1-10mV wird man aber auch bei sehr gutem Design noch haben.> Auch das Layout des Netzteils spielt dabei eine entscheidende Rolle.>> Man muss mindestens mit einer Massefeder, die direkt vorne am TK> angebracht ist, einen GND mit möglichst kurzem Abstand kontaktieren.> Noch besser sind differentielle TKs oder die niederohmigen Resistive> Dividers. Beide sind recht teuer, wobei es hier schon mal einen Thread> gab zum Selbstbau eines Resitive Dividers.
Beim Design habe ich leider auch etwas geschludert, weshalb ich einen
recht schlechten Verlauf der Ströme im Wandler habe. Daran könnte es
definitv auch zum Teil liegen. Allerdings sind es ja hier keine 1-10mV,
sondern teilweise (bei höherer Eingangs und Ausgangsspannung,
Tastverhältnis konstant bei 50%) fast 2V peak-to-peak. Daher dachte ich
es könnte noch andere Ursachen haben...
Luca E. schrieb:> Nimm lieber die kurzen Massefedern. Mit den langen Masseleitungen> versaut man sich bei steilen Flanken das Messergebnis.> Du wirst sehen, dass die Peaks wesentlich kleiner werden, wenn du die> Tastkopfmasse mit möglichst geringer Induktivität anbindest.
Werde ich mal besorgen und schauen, wie sich die Messung ändert.
RH schrieb:> Werde ich mal besorgen und schauen, wie sich die Messung ändert.
Als erste Hilfe kannst du auch einen Kupferdraht um den Massering
wickeln. Leider ist eine Feder aus einem Kugelschreiber meist etwas zu
eng.
Wichtig ist auch, dass die Masse ganz nah bei dem Schaltregler bzw.
Ausgangskondensator abgegriffen wird, nicht irgendwo an eine günstigen
Stelle fern des Geschehens.
HildeK schrieb:> Wichtig ist auch, dass die Masse ganz nah bei dem Schaltregler bzw.> Ausgangskondensator abgegriffen wird,
Genau, alles auf einmal lässt sich schlecht auf dem Oszilloskop
darstellen.
Das ist schon relativ extrem. Ich denke, vermutlich bleibt
hier nach Optimierung der Messung (siehe bisherige Tipps)
immer noch ein wesentlicher Spike (+Klingeln/Ringing).
1 Ursache könnte eine relativ hohe paras. Kapazität(#) der
Drossel plus allgemein schlechter Aufbau mit zu hohen paras.
L und C Anteilen an ungewünschten Stellen(#) sein.
(#): Da Du weder Layout noch BOM bereitgestellt hast, kann
man nur Vermutungen anstellen - aber angesichts solch hohen
Störpegels ist gar nicht unwahrscheinlich, daß jede der
v. m. gerade angestellten Vermutungen zutrifft...
Das kommt definitiv von kapazitiven Effekten der Wicklung in der
Drossel. Da braucht man ein paar kleine aber gute Folienkondensatoren,
dann bekommt man das auch glattgebügelt.
Totzeit zwischen low und highside Fet zu kurz? In diesem Fall hast du
Querströme, welche beim Abschalten des lowside Fet solche Peaks
verursachen können. Was auch Probleme verursachen kann, sind schlechte
Eigenschaften der parasitären Diode, insbesondere deren Abschaltzeit.
Eventuell hilft eine Freilaufdiode am lowside Fet.
RH schrieb:> Am Ein- und Ausgang habe ich bereits kleine Keramikkondensatoren.> Sollten die nicht auch ausreichen oder meinst du ein Folienkondensator> am Ausgang mit neuer Spule sollte Wunder bewirken? Danke für die Tipps!
Ich würde wegen diese Spannungsspitze in ns-Bereich keine große Gedanken
machen.
Es kommt teils von der Schaltung aber auch bedingt durch Tastkopf
selbst.
Die Spitze am Ausgang kann meist durch ein zusätzliche LC Filter oder
Gleichtaktdrossel gedämpft werden.
Tany schrieb:> Ich würde wegen diese Spannungsspitze in ns-Bereich keine große Gedanken> machen.> Es kommt teils von der Schaltung aber auch bedingt durch Tastkopf> selbst.> Die Spitze am Ausgang kann meist durch ein zusätzliche LC Filter oder> Gleichtaktdrossel gedämpft werden.
Hm.. ich würde nur gerne ein möglichst sauberes Endergebnis am Ende
haben. Anstelle eines LC-Filters am ende, könnte ja eventuell auch eine
Ferrithülse am Kabel zu den Steckbuchsen des Netzteils abhilfe schaffen?
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