Hallo,
der Ripple am Ausgang meines Step-Down-Konverters ist für die Versorgung
meiner analogen Komponenten mit über 100mV bei einer Frequenz von 30kHz
zu groß.
Deswegen würde ich den Analogteil gerne über einen LC-Filter entkoppeln.
Hierfür fehlt mir aber die Erfahrung und teilweise das Know-how.
In LTspice komme ich mit 100µH und 10µF auf unter 5mV Ripple.
Ich würde mich freuen, wenn ihr mir sagen könntet, ob das von den
Proportionen eine sinnvolle Kombination ist und was ich noch bedenken
sollte.
Bring doch mal eine Scopetrace. Ueblicherweise geht es um die
nadelfoermigen Spikes, die im 30kHz Raster auftauchen. Deren
Frequenzanteile sind aber weit ueber 1MHz. Also waere man eher bei
Komponenten wie 1uH, 10nH. Fuer einen anspruchsvollen Analogteil
empfehle ich zB den LT1777. Mit dem sind 5mVpp eher machbar.
Es geht nicht um Spikes, sondern um den regelmäßigen Ripple im
Discontinuous Mode (geringe Last), siehe:
http://www.national.com/ds/LM/LM3102.pdf (Seite 8, mittleres Bild auf
der rechten Seite, V_OUT).
Der Step-Down versorgt ebenfalls LEDs, weswegen er (auch) für größere
Lasten ausgelegt ist.
Ich nehme gerne die Kombination Ferrit - LDO-Regler - Ferrit. Als LDO
etwas mit hohem PSRR, z.B. MCP1801 hab ich dafür in meiner
Komponentenkiste.
Hat den Vorteil daß Du keine Filter berechnen musst. Nachteil ist
natürlich daß Deine Eingangsspannung so 0,3V oder etwas mehr (abhängig
vom LDO un der Last) höher sein muß als das, was hinterher rauskommt.
Ich weiß nicht, welche Erkenntnisse ich auf Seite 15 erhalten soll.
Die Beschaltung habe ich über Webench
(http://www.national.com/en/webench/) bestimmt und die Pfade beim Layout
sind so kurz wie möglich gehalten.
Zu meiner eigentlichen Frage der Filterung steht nichts.
Tim schrieb:> Ich weiß nicht, welche Erkenntnisse ich auf Seite 15 erhalten soll.
Ich glaube er meint das Board Layout. Das spielt bei DC DC Wandlern eine
ziemlich wichtige Rolle. Da kann man oft noch was rausholen. Auch der
ESR der Kondensatoren macht normal deutlich was aus.
Lies Dir also Seite 15 durch, schau mal hier:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
und dann denke nochmal über Dein Layout nach.
Tim schrieb:> Was spricht dagegen, die Spannung mit meinem vorgeschlagenen LC-Filter> (100µH, 10µF) glatt zu bügeln?
Unsere Kenntnis über Deine Schaltung und deren Eckdaten...
Und warum ausgerechnet einen LC-Filter?
Was spricht dagegen wenigstens ein paar Mechanismen verstehen
zu lernen, die einen "Ripple" versursachen (können)?
Soll ich Dir Seite 15 unten links zitieren? ;)
Wenn Du nicht verstehst was dadurch verändert wird,
probiere es einfach in einer Simulation aus.
Das ist nur einer der vielen Gründe.
Warum filtern, wenn man vorab durch Änderung, Umdimensionieren
oder Denken den Ripple vorab deutlich reduzieren kann?
Naja, der dreieckige Rippel wird durch die Spule und den Kondensator
verursacht. Wenn das Layout schlecht ist, sieht's viel schlimmer aus.
Vielleicht wird das 2. besser, oder dann das N+1-te.
> Was spricht dagegen, die Spannung mit meinem vorgeschlagenen LC-Filter> (100µH, 10µF) glatt zu bügeln?
Die Induntivität ist zu groß (schwer genaueres zu sagen, da du noch
immer nicht die genauen Daten genant hast, Strom, Spannung, etc).
Eine so große Induktivität wird starke überschwinger bei Lastsprüngen
verursachen bzw kann auch die Regelung negativ beeinflussen.
Die von dir vorgeschlagene Drossel kann nur 380mA und hat 1Ohm
Widerstand und ist bei 100kHz keine Induktivität mehr.
Bleib eher im bereich von 1µH und viel mehr Kapazität. (Aber wie gesagt
ohne mehr Daten kann man nicht mehr sagen)
Aber wie andere schon erwähnt haben, zuerst die Ursache des Rippels
rausfinden. Oft ist es der ESR/ESL der am meisten dazu beträgt. Dann die
Spannungsschwakungen durch die Umladung des Kondensator und natürlich
fällt an jeder parasitären Induktivität (ESL und layout) Spannung ab.
Gerade beim Layout kann da viel falsch gemacht werden....
Hallo,
die Eckdaten sind:
5V Ausgangsspannung
etwa 100mA zur Versorgung von OpAmps, einem ADC und einer
Referenzspannungsquelle
Der Ripple ergibt sich ja vor allem unter niedriger Last des
Step-Down-Konverters. Durch das Layout kann hier bestimmt etwas
optimiert werden, aber selbst 1% entspricht ja 50mV und die interne
Referenz des LM3102 wird mit +/- 1,5% angegeben. Eine nachgeschaltete
Filterung ist hier doch sinnvoll, oder nicht?
Die Pfade beim Layout sind eigentlich ziemlich kurz gehalten. Es dürfte
nur Problematisch sein, dass die Spule unter dem Schaltregler sitzt.
Lohnt es sich die Induktivität auf Kosten längerer Leitungen zu
versetzen (immer noch Unterseite)?
Bei 1µH bräuchte ich bei idealen Reaktanzen 1mF für die gleiche Dämpfung
wie bei meiner Lösung. Wenn ich für die Parallelschaltung zweier Low-ESR
470µF Elkos 40mOhm ESR annehme, erhalte ich 50mV anstatt 5mV Ripple.
Die Panasonic Spule gibt es auch in einer niederohmigeren Ausführung:
http://de.farnell.com/panasonic/ell6uh101m/drossel-power-6x6x5mm-100uh/dp/1717496
@ S. Fuenfzehn: Danke, der C_FB war tatsächlich komischerweise nicht im
Webench-Design vorgesehen. Ist für die überarbeitete Platine vorgesehen.
nimm doch eine Spule + Kondensator für die Referenzspannung, die wird ja
mit 5mA auskommen (schätze ich mal, die sollten in der Regel ja quasi
unbelastet sein). Der OP wird mit je 100nF gegen Masse an den
Versorgungsleitungen schon genug PPRR haben, wenn deine Schaltung nur
mäßig empfindlich ist, kommt da am Ausgang quasi nix mehr raus. Beim ADC
ist insbesondere eine saubere Referenzspannung wichtig.
