Hallo,
ich hoffe, dass ich mit meinen Fragen hier im Forum richtig bin. Wenn
nicht, bitte ich schon mal um Verständnis.
Ich erarbeite derzeit ein Stromversorungskonzept für den mobilen Einsatz
(uC + LW/MW-Empfänger) mit einer 3.6V/1500mAh LiPo-Zelle als
Spannungsquelle. Um die eingeschränkten Energiereseven effektiv nutzen
zu können möchte bzw. muss ich auf Schaltregler setzen.
Es sind an Spannungen 1.8V, 3.3V (Step-up/down + LDO) und 12V (Step-up)
zu erzeugen und die festen Schaltfrequenzen liegen i.d.R. zwischen 100
KHz und bis zu 1.5 MHz.
Nun meine Frage: Kann man die Stromversorgung mit Schaltreglern so
'dicht' bekommen, dass auch schwache Signalquellem im
LW/MW-Frequenzbereich noch empfangbar sind ? Wenn ja, welche praktischen
Maßnahmen müßten ergriffen werden ?
Ich danke Euch schon mal für Eure Antworten bzw. Euer Verständnis.
Sender Eriwan würde antworten im Prinzip ja.
Es kommt "nur" auf den Aufbau an. WENN der Empfängereingang ausreichend
weit von allen möglichen Störquellen entfernt ist, sollte es fast
wunderbar funktionieren, wie auch bei manchem Weltempfänger mit PLL und
Digitalanzeige. Ob jedoch Sender Eriwan bei Dir im örtlichen Störnebel
verschwindet oder Dein RX im Sender-Nahfeld betrieben werden soll,
wissen wir auch nicht.
Da ich Praktiker bin und eigentlich auf eher praktische Tipps aus bin
mache ich mal den Anfang und möchte mich mit meinem laienhaften
EMV-Halbwissen hier mal so richtig blamieren =:-0> :
Prinzipielles:
Ich gehe eher von leitungsgebundenen als von feldgebundenen Störungen
durch die Schaltregler aus, das leite ich aus der Arbeitsfrequenz der
Schaltregler ab. Ich halte daher folgende Maßnahmen zur Störminderung
für sinnvoll:
1. räumlich bestmögliche Trennung von Empfänger und Stromversorgung ->
in mobilen Anwendungen nicht ganz einfach aber möglich, z.B. an diagonal
gegenüberliegenden Ecken der Leiterplatte anordnen.
2. striktes Einhalten der Design-Empfehlung der Hersteller für die IC's
für Empfänger und Schaltregler -> herstellerabhängig mehr oder weniger
konkret im Datenblatt ausgeführt.
3. Konsequenter Einsatz von kapazitiven und/oder induktiven Filterketten
vor allem an den Schaltreglerausgängen -> kenne selbst nur die berühmten
parallel geschalteten Kapazitätsketten 100uF/10uF/100nF
4. Verwendung von getrennten möglichst großflächigen Ground Planes für
das Empfänger- bzw. Schaltregler-Design -> bei einem konsequenten
einseitigen SMD-Design bleibt auf einer doppelseitig kupferkaschierten
Leiterplatte i.d.R. eine Kupferseite zu gut 2/3-teln dafür frei
5. Verwendung von vollständig magnetisch gekapselten
Speicherinduktivitäten (möglichst mit Luftspalt) -> eine Auswahl an
SMD-Bauelementen ist (meiner Meinung nach) exklusiv aber vorhanden.
Das ist erst mal alles was mir aus dem Stehgreif einfällt.
Und wenn der Eine oder Andere, ggf. nach dem Abwischen der Lachtränen
und Beruhigung der Atemfrequenz nach dem Lachkrampf ob meiner
Wissensergüsse, mal seine Meinung zu den o.g. Punkten mitteilen könnte
oder weitere relevante Aspekte anfügen kann wäre ich sehr dankbar.
Dicke Elkos zu 100 nF parallel schalten, bringt HF-mäßig nicht viel.
Dann eher noch 100 nF || 1 nF. Ein- und Ausgang ggf. über
stromkompensierte Drosseln führen.
Ansonsten: probieren geht über studieren. Es wird vermutlich nicht
mit dem ersten Versuch ideal werden. Bei meiner Nixie-Uhr hat ein
(leider nicht sehr schick aussehendes) Blechgehäuse um den
Schaltwandler genügt, dass der DCF-77-Modul auch bei Unterbringung
im Gehäuse der Uhr wieder was empfangen kann.
Schaltregler in eine Weißblechdose packen, noch innert der Dose
verdrosseln und die Zuleitungen über Durchführungskondensatoren 1nf nach
außen führen. Zusätzlich innen kurz direkt an den Durchführungen noch
mit 100nF gegen Masse abblocken. Dann sollte Ruhe sein. Masse des
Reglers natürlich direkt mit der Weißblechdose verbinden.
Gruß
Jadeclaw.
Hallo,
Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw): volle Zustimmung.
Die Schaltwandler als Anodenbatterie-Ersatz für alte Röhrenkofferradios
sind auch nur so wirklich ruhig zu bekommen.
PS: die Steigerungsform bei mir was mal: Außenwand Durchführungs-C,
zusätzliche Trennwand mit Durchführungs-C und dazwischen eine Drossel in
jeder Leitung.
War ein Digitalzähler in bunter TTL/CMOS-Mischung mit LED-Anzeigen im
Multiplex als Frequenzanzeige im UKW-Empfänger.
Störungen von ca. 1kHz (Multiplex) bis in den UKW-Bereich...
Gruß aus Berlin
Michael
@Jadeclaw Dinosaur
Sorry, wenn ich noch mal nerve. Aber ich bin ein visueller Typ und habe
deshalb die vorgeschlagenen Massnahmen noch mal schematisch dargestellt:
#######################################
# #
# --------- 12 V Drossel #
o--H-+-| Step-Up |-------------^^^^-+----H--o
# | --------- | #
L # | C(b) -> `-||-+
i # | 3,3 V #
P # | .----------^^^^-+----H--o
o # | | | #
# | | `-||-+
I # | ---------- | ----- #
N # `-| Step-U/D |-+-| LDO |--^^^^-+----H--o
# ---------- ----- | #
o--+ 1,8 V `-||-+
# #
##################+####################
|
===
# <--- Weissblech-Schirmung
#
--H-- <- Durchführungskondensator 1nF
#
+-- <- Masseverbindung LiPo + C(block)=100nF
#
Ist die Umsetzung der Massnahmen richtig darstellt oder sind Fehler drin
und/oder fehlt noch was ?
Welche Größenordnung sollten die Drosseln haben ?
Jadeclaw Dinosaur schrieb:
> Schaltregler in eine Weißblechdose packen, noch innert der Dose> verdrosseln und die Zuleitungen über Durchführungskondensatoren 1nf nach> außen führen. Zusätzlich innen kurz direkt an den Durchführungen noch> mit 100nF gegen Masse abblocken. [...]
Anschließend die Dose mit Blei ausgießen. :-)
SCNR.
Carsten Heim schrieb:
> Welche Größenordnung sollten die Drosseln haben ?
LC-Tiefpaß. Rechne es doch selber aus. Die gewünschte Sperrdämpfung
gibst du ja vor.
1. Da wir nicht wissen was Deine DC-Wandler bei Last für Oberwellen
produzieren, werden wir auch nie herausbekommen, ob eine davon zufällig
Deine Nutzfrequenz trifft. Probier erst mal den nackten Wandler aus und
steigere Deine Maßnahmen zielgerichtet.
2. Jeder Draht, auch die Batteriezuleitung könntE eine "Antenne" sein.
unbedingt auf die masseführung achten!!!
wahrscheinlich am besten unterschiedliche platinen für die einzelnen
aufgaben verwenden und deren massen an EINEM PUNKT zusammenführen, am
besten in der nähe eines dicken elkos, der von masse gegen plus
geschaltet ist. parallel zum elko nach möglichkeit 100n, 4n7, 100p
(ker.) schalten.
für die interplatinären stromversorgungen mit LC-gliedern (oder
wenigstens RC) sieben, deren massen ebenfalls an o.g. massepunkt
zusammenführen.
wenn möglich, analog- und digitalmasse trennen.
zur "abwärtsregelung" kann man ev. auch besser eine serielle diode oder
nachgeschaltete zenerdiode einbauen, wenn dadurch nicht zu viel verheizt
wird.
Versuche mal einen Schaltregler mit Schaltfrequenz über der höchsten zu
empfangenden Frequenz. Dann musst Du Dir wegen der Oberwellen keine
Gedanken mehr machen. Ausserdem lassen sich hohe Frequenzen einfacher
filtern. (Ich verwende bei analogen Designs idR. Schaltregler mit
f>1MHz)
Es gibt dann auch noch Schaltregler die (auf kosten der Effizienz) die
Flanken etwas weicher machen.
Ansonsten beim Schaltregler auf niederimpedante Leistungspfade achten
und einen LC Filter dahinter. (Keramische Kondensatoren im uF Bereich
sind da besser als Elkos oder Tantalkondensatoren.)
Viele Grüße,
Martin L.
@Carsten Heim:
So hatte ich mir das gedacht.
Links oben in der Zuführung zum Akku muß natürlich genauso abgeblockt
und verdrosselt werden, wie rechts auf den Ausgängen. Die Drosseln
können zwischen 100 und 330µH groß sein.
Gruß
Jadeclaw.
...bei Schaltreglern aber unbedingt auch den Eingangskreis gut
abblocken, denn die Cs dort sind das Reservoir, aus dem sich der
Schalter erstmal bedient. Alles andere (Batterie, Netzteil) ist HF-mäßig
weit weg.
Am Eingang (direkt hinter den Durchführungs-Cs) empfiehlt es sich eine
stromkompensierte Drossel vorzusehen.
Und wenn Du 2 Schaltregler benutzst, schau mal ob Du die mit 180°
Phasenversatz synchronisieren kannst. Das vermindert die
eingangsseitigen Störungen mitunter beträchtlich.
Und jeder Schaltregler sollte seine eigene Masseinsel bekommen, die erst
ausgangsseitig miteinender und mit der versorgten (Rest-)Schaltung
verbunden werden.
