Alternativen zum 2. LC Filter hinter einem DCDC Converter

Das ist der zweite Anlauf zu 
Beitrag "Alternativen zu LC/RC Tiefpassfilter"

Gilt immer noch die Vorgabe, dass du keinen Platz für größere 
Kondensatoren hast?

O. K. schrieb:
> Bei der Schaltfrequenz von (später) 1.83MHz soll der Filter eine
> Spannungsverringerung von mindestens -115dB haben

Das hast du sicher nicht so gemeint, wie es klingt. Das eine 
Verringerung der Restwelligkeit um 115dB sinnlos ist, hatten wir dir 
bereits erklärt.

Natürlich kann man es trotzdem irgendwie bauen, aber nicht ohne 
erheblichen Platzbedarf. Im Vorherigen Thread hattest du einen 
Last-Strom von 4A genannt. Sind das konstante 4A oder wie stark und wie 
schnell schwankt der Laststrom? Muss der Filter auch Last-Schwankungen 
glätten? Daran hast du vermutlich noch gar nicht gedacht.

Ich glaube nicht, dass es eine schaue Idee ist, denn Ausgang des zweiten 
Filters in den Feedback-Kreis einzubauen. Damit provozierst du 
ungewollte Schwingungen.

Da minimaler Ripple und minimimaler Platzbedarf gefordert wurden, und 
die Spannungsdiferenz nur sehr gering ist, gehört da ein linearer 
Spannungsregler hin, kein Step-Down Wandler. Das sagten dir andere 
bereits.

O. K. schrieb:
> Wie mache ich das denn dann mit dem Spannungsabfall am 2. Filter?

Damit musst du leben.

Ich wiederhole nochmal meine unbeantwortete Rückfrage:

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Gilt immer noch die Vorgabe, dass du keinen Platz für größere
> Kondensatoren hast?

O. K. schrieb:

> Ich habe die Aufgabe bekommen einen Filter zu entwerfen,
> welcher einen DCDC Ausgang des MAX20419 filtert [...]

<Ächz> Nicht schon wieder...

Versuch macht kluch, bau doch einfach mal was auf Lochraster und 
vergleich Realität mit Simu

Du verstehst es einfach nicht, oder?
Der Ausgang eines Buck Converters ist nicht 4V / 0V pulsend.
Der Ausgang des PMIC IC macht diese Spannung, aber dann kommt die 
Speicherdrossel und die Freilaufdiode.
Der MAX ist ein Synchronwandler, also hat der eine aktive Frelaufdiode 
in Form eines Fets integriert.
Aber wo verdammt noch mal ist Deine Speicherdrossel?

Warum liest Du nicht endlich mal das DB und führt die Berechnungen 
durch?
Was glaubst Du wohl wird die integrierte Überstromabschaltung machen 
wenn Du diesen geistigen Durchfall an Bauteilverschaltung da ranpöpelst?

Oh, sorry, mein Fehler.
Du hast offensichtlich noch überhaupt nicht nachgedacht was der MAX 
eigentlich macht und was die Funktionsweise eines Buck Wandlers ist.

O. K. schrieb:
> Meine Speicherdrossel ist die 680nH Spule

Also entweder bist Du weich in der Birne oder Du willst uns verarschen.
Schon in der typical application des MAX wird eine 2,2uH verwendet und 
je größer die Drossel um so geringer der Ripple.
Die Gleichungen stehen alle im DB.

Was zu Geier willst Du mit diesen beknackten Saugkreisen in dem was Du 
'Filter' nennst?

Patrick L. schrieb:

> Deshalb die Frage, geht's da um ein reines theoretisches
> Projekt, oder soll das wirklich aufgebaut werden?

Wahrscheinlich ist der Kern des Problems ein komplett
anderer, aber der TO hat in seiner Ahnungslosigkeit schon
zugesichert, das Problem zu lösen...

Naja. Nicht mein Bier.

So wie ich das sehe sind praktisch alle R und L in den senkrecht 
gezeichneten "Kreisen" lediglich die parasitären Werte des jeweiligen 
Kondensators plus anteilige Leiterbahn. Wieso aber jemand ein Dutzend 
Kondensatoren mit Werten zwischen 3,3 und 47 µF parallel schalten 
erschließt sich mir auch nicht. Filter ist das keines, jedenfalls kein 
hier sinnvolles.

Für eine unsinnige Aufgabe gibt es keine sinnvolle Lösung, außer sein 
lassen.

Josef L. schrieb:

> ieso aber jemand ein Dutzend Kondensatoren mit Werten
> zwischen 3,3 und 47 µF parallel schalten erschließt
> sich mir auch nicht.

Weil man auf diese Weise eine gleichmäßig niedrige
Impedanz über ein breiteres Frequenzband erzielt.

Und -- ja, ich weiss, dass sich da angeblich ganz schlimme
neue Resonanzen zwischen den parallelgeschalteten
Kondensatoren entwickeln können. Ich glaube aber den
Messergebnissen aus dem "Funkamateur", die nichts
dergleichen zeigen, deutlich mehr als den unbelegten
Behauptungen, die im Netz so kursieren...


> Filter ist das keines, jedenfalls kein hier sinnvolles.

Das ist ein anderes Thema -- das hat aber nichts mit der
Parallelschaltung an sich zu tun.

O. K. schrieb:
> dann könntest du mir dieses
> bitte verbessern

Das Versuche ich jetzt im zweiten Thread bestmmt das 10te mal.
Aber irgendwie dringe ich nicht zu Dir durch.

LESE
ENDLICH
DAS
DATENBLATT
DES
MAX20419
UND
FÜHRE
DIE
BERECHNUNGEN
DER
SPEICHERDROSSEL
DURCH
DIE
MAXIM
AUF
MEHREREN
SEITEN
BIS
INS
KLEINSTE
DETAIL
BESCHREIBT

WAS ist daran so unendlich schwierig und so völlig unverständlich?

Max M. schrieb:

> Aber irgendwie dringe ich nicht zu Dir durch.

Dann lass' es doch einfach.

Niemand -- außer Dir selbst -- erwartet von Dir, dass
Du zum TO durchdringst. Das erwartet nicht einmal der
TO.

O. K. schrieb:
> Bei der Schaltfrequenz von (später) 1.83MHz soll der Filter eine
> Spannungsverringerung von mindestens -115dB haben

Das wird nicht ohne metallische Schirmung funktionieren. (wenn 
überhaupt).

O. K. schrieb:
> Wäre zum Beispiel die Nutzung eines Ferrite Bead/Ferrit Perle zu
> empfehlen?
Die sind optimiert auf Unterdrückung von ca 100 MHz.
Ähnlich wie UKW-Drosseln mit 8-10 uH.
Für 2 MHz braucht es wesentlich mehr an Induktivität.

Gruß Anja

Gut, dann muss ich das präzisieren. Solange wie hier offenbar nur ideale 
RLC Komponenten verwendet werden bringt es nicht viel. Es verschmiert 
nur das Ergebnis. Sinn würde es machen, wenn man ein Spice-Modell des 
jeweils echt zu verbauenden Kondensators hätte, und den plus die hier 
gezeigten RL der Zuleitungen einbauen würde.

Wenn ich jeweils ideale 68µF für 1. und 2. Filter einsetze komme ich auf 
ca. 85dB Dämpfung bei 1,85 MHz gegen f bis etwa 5 kHz, und danach ein 
Plateau bei -105dB bis ca. 100 MHz. Bei Vergrößerung von L1 und L5 auf 
3,3µH (+ R1/5 auf 0,1 Ohm) komme ich in die Nähe der gewünschten Werte. 
Aber ohne reale Bauteile bzw. möglichst realistische Modelle ist das 
alles Kaffesatz.

Wer denkt sich denn solche Schaltungsgebilde aus und warum?
> Zudem ist auf dem PCB nicht sehr viel Platz, daher
> sind keine Kondensator mit mehreren hundert uF gewünscht.
Dann muss die verdammte Leiterplatte eben größer gemacht werden!

Ich denke die vielen Parallelschaltungen bringen nicht viel. Eher die 
Vergrößerung der Drossel(n). Mal mit Sinus-Anregung gerechnet und Vin so 
gewählt, dass bei DC 0dB rauskommt (mit 0,125 Rin und 1 RLast) siehe 
Bild.

Was sollen die denn 100 Ohm mit 10nF parallel?
Willst du die Ausgangsspannung besser filtern oder die Feedbackspannung?
-115 dB sind utopisch. Schon mehr Störungen auf der Masse. Und mit wenig 
Platz auch noch übersprechen.
-115dB braucht auch keiner. Macht höchstens die Lastausregelung 
besonders langsam

> Und es sind keine Idealen Bauteile in der Schaltung vorhanden. Die
Widerstände sind parasitäre R.

Setze doch mal SPICE-Modelle der echt zu verbauenden Teile in die 
Simulation, zB bei Murata

https://www.murata.com/en-eu/tool/data/spicedata/netlist-mlcc

gibts aber auch von Samsung etc.

Wenn es mit LTSpice nicht geht, lade doch PSpice for TI runter, braucht 
halt 10GB.

O. K. schrieb:
> Steht doch oben in meinem Thread. Aber ja größer als 47u sollten sie
> möglichst nicht sein.

Dann kann ich mich nur wiederholen: Lehne den Auftrag ab! Ohne Platz 
kannst du dieses Wunder nicht vollbringen. Ohne Know-How auch nicht.

O. K. schrieb:
> Gehen wir Mal davon aus, dass es keine Platzprobleme gäbe und keine
> Geldprobleme. Welche alternativen gäbe es denn?

Ein Linear-Regler.

O. K. schrieb:
> Gehen wir Mal davon aus, dass es keine Platzprobleme gäbe und keine
> Geldprobleme. Welche alternativen gäbe es denn?

Schaltregler durch Batterie ersetzen.

Patrick L. schrieb:

> Der auf dem GND schon mehr Ripple überträgt und
> sich ohne geeignete Filterung, nicht auf -115dB
> Runterdrücken lässt.

Das ist zwar richtig -- aber geeignete LC-Filter
sind ja nun nicht unbedingt Raketentechnik...


> Ich weis von was dass ich rede, den grad bei
> Präzisionsmessgeräte, und HighEnd Audio sind solche
> Störenfriede wie Switcher, kaum zu bändigen.

Naja.
Wir haben einen breitbandigen Vorverstärker (1MHz - 100MHz)
aus einem Schaltregler (Traco) versorgt -- natürlich mit
Schirmung und massiver LC-Filterung. Gab keine Probleme.

Soll heißen: Es geht.

Patrick L. schrieb:
> Schön und lieb gemeint, das du dir die Zeit dazu genommen hast, dies zu
> tun. Ja bei Sinus, wäre das ganze sicher lösbar.

Ich kann mir halt vorstellen wie sich ein Rechteck aus Sinüssen 
zusammensetzt :-)

Also nochmal mit PULSE, V=8,75V damit am Ende auch 3,3V rauskommen, 
bleiben 20µVss Ripple bei der nebenan gezeigten Idealschaltung. Und wie 
viele ja bemerkt haben, die leiseste Abweichung vom Ideal erhöht das 
eventuell um ein Vielfaches.

Harald W. schrieb:

> O. K. schrieb:
>
>>>  Warum nimmst du keinen Linearregler?
>>
>> Weil ich das nicht beeinflussen kann. Der MAX20419
>> ist halt nicht zu ersetzen.
>
> Dann wirst Du wohl Deine µV Störspannung nicht erreichen
> können

Bei allem Respekt: Das ist Blödsinn.

> Der MAX20419 ist halt nicht zu ersetzen.

Ohne mir jetzt das Datenblatt angeschaut zu haben (weiß also nicht, ob 
der das kann): den Feedback statisch so setzen, dass der Wandler voll 
aufmacht.  Dann hast du die ungeswitchte Eingangsspannung und kannst 
einen linearen Regler aufbauen ... und Cheffe ist zufrieden, dass der 
MAX eingesetzt wird.

Zuerst einmal: Du kannst parasitäre Elemente in Spicemodellen direkt 
eingeben, also z.B. Parallelkapazität und Serienwiderstand bei einer 
Spule.

Das macht die Schaltungweitaus übersichtlicher.

Und mache zweitens nicht den Fehler, Kapazität mit Baugröße 
gleichzusetzen. Damit kommst du nicht weit.


Und hier ist ein Datenblatt von einem (Linear)Spannungsregler, der mit 
5,1µV Rauschen daherkommt. Ob er das noch bei 2A kann und bei welcher 
Temperatur, das darfst du selber rausfinden. Es gäbe ansonsten noch mehr 
Bauteile zur Auswahl. Aber 20µV Rauschen mit einem Schaltregler...nee, 
nicht so.

Patrick L. schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Naja.
>> Wir haben einen breitbandigen Vorverstärker (1MHz - 100MHz)
>> aus einem Schaltregler (Traco) versorgt -- natürlich mit
>> Schirmung und massiver LC-Filterung. Gab keine Probleme.
>
> Ja EXTERN das heist die Flöhe kommen gar nicht erst
> auf das PCB :-)
>
> Ist ja genau dass was ich und später auch Anja sagte;-)

Ach so, okay -- den Bezug hatte ich wohl überlesen.

Klar war der Schaltregler extern -- also Vorverstärker (mit
lokaler Siebung) in einem Schirmgehäuse, Traco mit Siebung
in einem anderen Schirmgehäuse; Gehäuse Rücken an Rücken
miteinander verschraubt. Durchführungskondensatoren hatte
ich keine, ging aber auch ohne.


Nachgesetzten Linearregler haben wir in einem anderen
Gerät gemacht -- hier aber auf derselben Leiterplatte
mit dem Traco; geht auch.

Egon D. schrieb:
> Soll heißen: Es geht.

Ja, aber nicht ohne Spannungsabfall bei Lastschwankungen von fast 0 bis 
4 Ampere.

Harald W. schrieb:
> Dann wirst Du wohl Deine µV Störspannung nicht erreichen können

Egon D. schrieb:
> Bei allem Respekt: Das ist Blödsinn.

Nun solltest du auch mit einem Lösungskonzept kommen, um deine 
Behauptung zu unterfüttern. Sonst muss ich davon ausgehen, das deine 
Aussage noch viel blödsinniger ist.

Egon D. schrieb:
> Nachgesetzten Linearregler haben wir in einem anderen
> Gerät gemacht -- hier aber auf derselben Leiterplatte
> mit dem Traco; geht auch.

Das akzeptiere ich nicht als Lösungskonzept, weil es nicht zu den 
geforderten Rahmenbedingungen passt. Du kannst nicht 4V per Step-Down 
Wandler auf 3,3V bringen und dann ohne weiteren Platzbedarf linear 
stabilisieren.

Genau das haben wir die ganze Zeit ja diskutiert. Also wenn du uns nun 
"Blödsinn" vorwirfst, dann mache es jetzt besser!

O. K. schrieb:
> Von wie viel Platzbedarf reden wir denn bei der linearen Stabilisierung
> nach einem Step down Wandler.

Nach dem Step-Down Wandler kannst du keinen weiteren Spannungsregler 
mehr einsetzen, weil du zu wenig Spannung hast. Der Step-Down muss weg.

Ich denke an einen Spannungsregler im TO-220 Format + 3 Kondensatoren 
und eine Drossel. Die Bauteile werden locker auf ein Feld mit 1x1 cm 
Größe passen. Der größere Knackpunkt wird sein, dessen Abwärme los zu 
werden. Was da machbar ist, kann ich mangels Infos zu deinem Projekt 
nicht einschätzen.

Patrick L. schrieb:
> Man bedenke das schon der Stromshunt, einiges an Spannungsabfall
> macht(verbratet).

Ich glaube nicht, dass dazu ein Shunt gebraucht wird. Eine definierte 
Strombegrenzung hatte er (noch) nicht gefordert und beim Strom ist er 
inzwischen auf 2A runter gegangen.

Was ich nicht verstehe ist, warum bei 3,3V Ausgangsspannung (fix) als 
minimale Eingangsspannung 2,6V angegeben sind - wie zum Teufel macht das 
ein LDO? Arbeitet er dann als Step-Up oder ist das schlicht ein 
Druckfehler?

Josef L. schrieb:
> warum bei 3,3V Ausgangsspannung (fix) als
> minimale Eingangsspannung 2,6V angegeben sind

Schau ins DB nicht in den Reichelt Katalog.

Josef L. schrieb:
> Was ich nicht verstehe ist, warum bei 3,3V Ausgangsspannung (fix) als
> minimale Eingangsspannung 2,6V angegeben sind

Schau lieber ins Datenblatt. Reichelt ist für schlampige Eckdaten 
berüchtigt. Auffällig seltsam ist, das auch der Download des 
Datenblattes fehlt.

Hier der fehlende Link: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1084.pdf

Der hat aber eh zu viel Drop-Out für den Anwendungsfall von O.K.

Nur aus Neugierde: was ist das für ein Bauteil, dass 2A zieht aber nur 
20µV Ripple erlaubt?

Stefan ⛄ F. schrieb:

> Harald W. schrieb:
>> Dann wirst Du wohl Deine µV Störspannung nicht
>> erreichen können
>
> Egon D. schrieb:
>> Bei allem Respekt: Das ist Blödsinn.
>
> Nun solltest du auch mit einem Lösungskonzept kommen,
> um deine Behauptung zu unterfüttern.

Nö. Wozu?

DU reisst meine Aussagen aus dem Zusamemnhang, und ICH
muss mich dafür rechtfertigen?


> Egon D. schrieb:
>> Nachgesetzten Linearregler haben wir in einem anderen
>> Gerät gemacht -- hier aber auf derselben Leiterplatte
>> mit dem Traco; geht auch.
>
> Das akzeptiere ich nicht als Lösungskonzept,

Das war auch kein "Lösungskonzept" für den TO, sondern
ein Hinweis an Patrick.


> Genau das haben wir die ganze Zeit ja diskutiert. Also
> wenn du uns nun "Blödsinn" vorwirfst,

Ich "werfe" Euch nicht "Blödsinn vor", ich versuche nur,
einzelne Behauptungen richtigzustellen, die ich aufgrund
ihrer Absolutheit für falsch halte.


> dann mache es jetzt besser!

Nein. Das lohnt nicht.

Ingenieurmäßige Entwicklungsarbeit ist ein komplexer,
häufig iterativer Prozess. Für einen Auftraggeber gibt
es m.E. zwei sinnvolle Möglichkeiten:
1. Er WEISS, wie Entwickler arbeiten, und kann alle
   notwendigen Informationen zur rechten Zeit mundgerecht
   vorlegen. Dann können sich die Entwickler auf den
   fachlichen Teil konzentrieren und sich in methodischen
   Fragen einfach führen lassen.
2. Der Auftraggeber WEISS NICHT, wie Entwickler arbeiten.
   Dann müssen sich notgedrungen methodisch fähige Entwickler
   finden, die die Führung übernehmen, und der Auftraggeber
   MUSS SICH FÜHREN LASSEN. Das bedeutet unter anderem, die
   Hintergrundinformationen zu liefern, die die Entwickler
   brauchen, um sich ein umfassendes Bild zu machen.

Was GAR NICHT geht als Auftraggeber, das ist, zwar keine
Ahnung zu haben, aber trotzdem die Entwickler so manipulieren
zu wollen, dass sie genau das machen, was man sich gerade
einbildet.

Ich hatte in der alten Firme so einen Chef. Nein, danke.
Das muss ich mir freiwillig nicht mehr antun.