Guten Tag, ich habe ein Problem mit der Spannungsversorgung meines Projekts. Ich habe hier mehrere Industrienetzteilmodule (TDK-Lambda SWS150-5 und LS25-5). Alle 5V. Wenn ich meine Weller Lötstation an- oder ausschalte, habe ich sekundärseitig extreme Störungen, die zu Fehlfunktionen der Digitalelektronik führen. Die Störungen werden über das Stromnetz übertragen, die sind nämlich auch in der 230V Spannung sehr deutlich messbar. Die angehängten Datei zeigen die Ausgangsspannung am Netzteil im Störmoment zwischen + und -. Gemessen im AC-Modus und mit 1:10 Tastkopf (Faktor im Diagramm nicht berücksichtigt, d.h. die Spitzen sind +/-5V um den Sollwert!) 0.5ms/div. Wie kann ich die Filtern? Oder nach welchen Kriterien muss ich ein Netzteil aussuchen, das eine für diese Störungen wirksame Filterschaltung beinhaltet? Vielen Dank und Grüsse Thomy
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Zunächst ist mal zweifelhaft, ob das überhaupt eine reguläre Messung ist und nicht Artefakte durch falsche Masseführung, Erdung oder Mehrfacherdung, die du da siehst. Dann ist es zweifelhaft, daß sich diese Störungen wirklich durch das Netzteil schummeln. Und schließlich ist es zweifelthaft, ob deine digitale Elektronik wirklich wegen Störungen auf der 5V Leitung fehlerhaft arbeitet und nicht etwa wegen falscher Masseführung, Erdung oder Mehrfacherdung. Man müßte den gesamten Aufbau sehen, mit allen Schaltplänen um wirklich etwas Vernünftiges sagen zu können. So eine Einzelmessung sagt dagegen nicht viel.
> Lötstation an- oder ausschalte
Dann mache erst mal die Gegenprobe mit dem Staubsauger oder sonstwas ob
dann Deine Netzteile dann auch so reagieren.
Die Messung wurde am Netzteil ohne mein angeschlossenes Projekt
durchgeführt.
230V -> (in) Netzteil (out) -> Picoscope USB-Oszi -> Laptop Akkubetrieb
-> Weller Lötstation
Übrigens sehe ich den Burst auch auf einem analogen Oszi. Nur kann ich
mir ihn dort wegen fehlender Speicherung nicht so detailliert anschauen.
Ich habe auch mal versucht, Sekundär - mit PE zu verbinden. Ohne Effekt.
Die Störungen sind ja "differential mode".
Ich hab's mit insgesamt 4 verschiedenen Weller Lötstationen ausprobiert.
Das sind die einzigen Geräte in der Werkstatt, die so einen schön
knackigen Schalter haben. Der Staubsauger hat einen Softstart, da wird
vermutlich nichts passieren.
Thomy schrieb: > ich habe ein Problem mit der Spannungsversorgung meines Projekts. Ich > habe hier mehrere Industrienetzteilmodule (TDK-Lambda SWS150-5 und > LS25-5). Alle 5V. Wenn ich meine Weller Lötstation an- oder ausschalte, > habe ich sekundärseitig extreme Störungen, die zu Fehlfunktionen der > Digitalelektronik führen. Ergänzend zu den andern Antworten, folgende Frage: Haben diese Netzteile primärseitig Eingangsfilter? Wenn nein, dann wäre es vielleicht mit einem zusätzlichen Filter, die es in einbaubaren Apparatesteckern gibt, einen Versuch wert. Vielleicht kannst Du Dir das für einen Versuch von irgendwem ausleihen. Damit hatte ich jedenfalls sehr oft Erfolg. http://www.schaffner.ch/de/produkte/emv.html Siehe Bilder mit F9222. Solche Produkte gibt es z.B. bei Distrelec. Gruss Thomas
>Übrigens sehe ich den Burst auch auf einem analogen Oszi.
Ja, aber das ist oft nicht real. Was du siehst ist nicht eine real
vorhandene Störspannung am Meßeingang, sondern wie ein unvollkommenes
Oszi auf eine Störung in der Nachbarschaft reagiert. Oft siehst du auch
etwas auf dem Scope, wenn du den Tastkopf mit dem Masseclip kurzschließt
und beide Anschlüsse garnicht in der zu messenden Schaltung hängen. Das
habe ich mit meinem Velleman PCS500 dauernd: Ich lege nach den Messungen
den Tastkopf auf den Tisch, getrennt vom Meßobjekt, ziehe den
Netzstecker vom Meßobjekt und schwupp die wupp triggert das PCS500 auf
die Störung. Das ist völlig normal. Das hängt mit der unvollkommenen
Unterdrückung von Gleichtaktstörungen in der Eingansgstufe des Scopes
zusammen, die ja selten symmetrisch arbeitet. Und dann ist die
Eingangsstufe des Scopes mit rund 1M natürlich auch noch sehr hochohmig.
Man sollte einem Scope immer mit einer gehörigen Portion Mißtrauen
begegnen, diesen viel zu kompakt aufgebauten USB-Scopes erst recht.
Früher hatte ich mal mit einem Hitachi Speicheroszi einen vermeintlichen
Jitter meines Oszillators entdeckt. Am Ende war es der Jitter der
Zeitablenkung des Oszi. Also, immer aufgepaßt!
Es sind im Prinzip 3 Probleme: >> Übrigens sehe ich den Burst auch auf einem analogen Oszi. > Ja, aber das ist oft nicht real. Was du siehst ist nicht eine > real vorhandene Störspannung am Meßeingang 1. So entsteht eine Erdschleife: Verbinde mal die Messspitze des Oszis mit dem GND-Clips und halte das dann an den GND des Netzteils. Ich behaupte, dass ein Großteil der Störung so schon angezeigt wird. > Fehlfunktionen der Digitalelektronik 2. Eine Spannungsspitze sollte nicht zu einem Absturz führen. Dazu erstmal genügend Blockkondensatoren verbauen, die Anschlussdrähte so kurz als möglich. Das Problem kann aber unter Umständen vom Programmieradapter oder dem Oszi-Gnd erst eingeschleppt werden. 3. Der Schalter der Weller-Lötkolben sollte mit einem Snubber nachgerüstet werden. Mit einem älteren Weller habe ich selber einfache Precompliance-Tests durchgeführt. Da können schon ekelhafte Spitzen entstehen.
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Vielen Dank an alle Schreiber! Thomas Schaerer schrieb: > Haben diese Netzteile primärseitig Eingangsfilter? Ja, das macht sogar etwa 1/3 des ganzen Innenlebens aus. Hab das Ding gerade nicht vor mir, aber es sind mindestens 2 grosse Drosseln und 2 Kondensatoren. Kai Klaas schrieb: > wenn du den Tastkopf mit dem Masseclip kurzschließt B e r n d W. schrieb: > Verbinde mal die Messspitze des Oszis mit dem GND-Clips und halte das > dann an den GND des Netzteils. Ich behaupte, dass ein Großteil der > Störung so schon angezeigt wird. Guter Ansatz. Werde ich nächste Woche mal probieren. B e r n d W. schrieb: > 2. Eine Spannungsspitze sollte nicht zu einem Absturz führen. Dazu > erstmal genügend Blockkondensatoren verbauen, die Anschlussdrähte so > kurz als möglich. Das Problem kann aber unter Umständen vom > Programmieradapter oder dem Oszi-Gnd erst eingeschleppt werden. Die Störungen wirken sich nur temporär aus, aber ich finde den Zustand trotzdem nicht haltbar (***). Ich habe mir viel Mühe bei dem Platinendesign gegeben. Ein Layer besteht zu ca. 95% aus Massefläche (75um), die jedoch nach Sektoren getrennt ist und nur an einem Punkt verbunden ist. Die Versorgungsspannung jedes ICs wird erst über einen 100nF geführt. Ich hab sogar letzte Woche, noch einen 10nF SMD Kondensator direkt unter die Spannungszufuhr der Platine gelötet, sowie noch einen 100nF unter den 100uF Haupt Elko. Jeder Stabi hat insgesamt 3 100nF und 1 3.3uF Tantal sowie ein 10nF an einem dafür vorgesehenen Pin. (siehe Ausschnitt aus dem Layout) Auch direkt am Netzteil hab ich mal testweise noch einen 220uF Polymer dran geklemmt. Ich dachte auch, dass die Störungen von aussen eingeschleppt werden, aber auch ohne Programmieradapter, angeschlossene Messgeräte oder sonstige Peripherie sind die Auswirkungen der Störungen sichtbar. B e r n d W. schrieb: > Der Schalter der Weller-Lötkolben sollte mit einem Snubber > nachgerüstet werden. Mit einem älteren Weller habe ich selber einfache > Precompliance-Tests durchgeführt. Da können schon ekelhafte Spitzen > entstehen. Dass der Lötkolben stört, "stört" mich eigentlich nicht, sondern dass meine Schaltung dagegen nicht immun ist. ***: wobei ich anmerken muss, dass auch unbeteiligte Geräte, wie Radio, sowie Oszis an anderen Arbeitsplätzen kurz reagieren, selbst die FLs an der Decke z.T. ultrakurz flackern. grüsse Thomy
>habe mir viel Mühe bei dem Platinendesign gegeben. Ein Layer besteht zu >ca. 95% aus Massefläche (75um), die jedoch nach Sektoren getrennt ist und >nur an einem Punkt verbunden ist. Ja, aber das ist nicht gut! Sehe ich das richtig, daß da Portleitungen eines µC über den Gap laufen?? Das ist ganz schlecht! Portleitungen müssen über eine durchgehende Massefläche geführt werden, vor allem, wenn sie nicht tiefpaßgefiltert sind. Das allein kann schon Grund für deine Ausfälle sein! Ein anderer gern gemachter Fehler ist, Leitungen, die die Platine betreten bzw. verlassen von allen Seiten auf die Platine zu führen. Störungen, die dann über das eine Kabel ankommen und über ein anderes Kabel abfließen wollen, müssen sich dann über die Platine quälen und werden garantiert den µC stören. Alle Leitungen dürfen daher auf die Platine an nur einer einzigen Stelle auftreffen. Störungen müssen über eine eigene "connector plane" zwischen den Kabeln fließen können, ohne daß die Hauptmassefläche davon beeinträchtigt wird. Mittels Filter zwingt man zusätzlich die Kabel-Störungen auf der "connector plane" zu bleiben und nicht in das Innere der Schaltung vorzudringen.
Falls der Prozessor wegen der Störung einen Reset durchführt, dann könnte ein 10nF oder 100nF Kondensator an der Reset-Leitung helfen. Achtung, diese Maßnahme müsste eventuell per Lötbrücke trennbar sein, da die Programmierschnittstelle da wahrscheinlich keinen Kondensator verträgt.
Kai Klaas schrieb: > Störungen müssen über > eine eigene "connector plane" zwischen den Kabeln fließen können, ohne > daß die Hauptmassefläche davon beeinträchtigt wird. Das war eigentlich genau die Intention für die Trennung der Massefläche, die angesprochenen Leitungen führen zu einer Stiftleiste, und gehen dann zum Frontpanel. Also soll ich Ferrit Filter in diese Leiterbahnen integrieren? Oder was empfiehlst Du? Helmut S. schrieb: > Falls der Prozessor wegen der Störung einen Reset durchführt, Nein, es läuft eigentlich alles weiter (erstaunlicherweise). Nur kurzzeitig falsch, bis die ganze Peripherie wieder vom Prozessor auf einen definierten Stand gebracht wurde. grüsse Thomy
>Das war eigentlich genau die Intention für die Trennung der Massefläche, >die angesprochenen Leitungen führen zu einer Stiftleiste, und gehen dann >zum Frontpanel. Also soll ich Ferrit Filter in diese Leiterbahnen >integrieren? Oder was empfiehlst Du? Schwer zu sagen, wenn man die Schaltung nicht kennt. Auf jeden Fall erst mal die Portleitungen mit Filtern gegen die Masse des "connector plane" klemmen. Dann mußt du "common mode noise" zwischen der "connector plane" und der "ground plane" beim µC berücksichtigen. Also zumindest noch einmal Längsimpedanzen in den Portleitungen von der Stiftleiste zum µC vorsehen und die Portleitungen vor allem nicht quer über den Gap verlegen, sondern entlang des Flaschenhalses zwischen "connector plane" und "ground plane" des µC. Eventuell mit Filtern noch einmal gegen das Massepotential des Flaschenhalses klemmen. Ferite würde ich nicht nehmen, wegen der Gefahr der Resonanz, sondern lieber RCR-Glieder als T-Filter, beispielsweise 1k/22p/1k. Hängt natürlich von deinen Signalen auf den Portleitungen ab, die ich nicht kenne. Verlassen denn alle Kabel das Board an der selben Stelle? (Programmierleitungen einmal ausgenommen, weil da ja nur sporadisch etwas angehängt wird.) Entscheidend ist, daß sich keinerlei Störungen auf den Kabeln bis zum µC durchschummeln können. Stecker müssen deshalb notfalls "weit vom µC weg" plaziert werden. Ein Routen von Portleitungen über einen Gap geht aber garnicht, vor allem nicht für ungefilterte Portleitungen. Aber auch der µC selbst darf keine Störungen bis zu den Steckern führen. Deshalb am besten konsequent auch beim µC die Portleitungen mit Filtern gegen die dortige "ground plane" klemmen. RCR-Glieder als T-Filter eignen sich wieder gut. Nachteilig ist natürlich der Platzverbrauch dieser Filter. Deswegen mußt du sorgtfälitg überlegen, was wirklich nötig ist.
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Kai Klaas schrieb: > Verlassen denn alle Kabel das Board an der selben Stelle? Fast. L-Förmig an 2 der 4 Kanten. Ist aus Platzgründen nicht anders möglich. Es scheint übrigens wirklich ein Messfehler zu sein... Mist, in dem Fall habe ich keine Chance, dem ganzen Messtechnisch auf die Schliche zu kommen. Die anderen Kabel gehen alle über einen 74HCT245 als 3.3V->5V Konverter. Ich denke, dort wird die Filterei unnötig sein. Nur das Frontpanel ist direkt verbunden. Vermutlich wird's einfacher sein, alles als eine Massefläche auszuführen. Ich kriege niemals alle Leitungen durch den Flaschenhals. Und wenn, dann würde der so gross, dass ich gleich eine Fläche machen kann.
>Fast. L-Förmig an 2 der 4 Kanten. Ist aus Platzgründen nicht anders >möglich. Irrtum. Dann schaffe Platz dafür! >Es scheint übrigens wirklich ein Messfehler zu sein... Mist, in dem Fall >habe ich keine Chance, dem ganzen Messtechnisch auf die Schliche zu >kommen. Doch, natürlich. Du kannst mit einem Generator Störungen in die DC-Versorgun einkoppeln. Oder weniger drastische Störungen proudzieren als Netzstecker von Trafos ziehen. Schnelles An- und Ausschalten der Eingangsspannung des Netzteils ist beispielsweise eine übliche Methode. Und sei es nur, daß du ein Kabel schnell oder kurzzeitig abziehst. >Vermutlich wird's einfacher sein, alles als eine Massefläche >auszuführen. Das ist oft von Vorteil, weil diese lästigen Gaps selbst wieder Probleme schaffen können. >Ich kriege niemals alle Leitungen durch den Flaschenhals. >Und wenn, dann würde der so gross, dass ich gleich eine Fläche machen >kann. Dann mach es seriell...
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Hallo nochmals in die Runde und vielen Dank für die Tipps bisher :) bevor ich neue Platinen machen lassen, bräuchte ich noch einen Kommentar zu der Verbindung der Platinen. Im Anhang habe ich ein Verkabelungsdiagramm. Wie mache ich das am saubersten mit der Masse? Die grauen Verbindungen beinhalten ebenfalls ein paar Masseleitungen, sind aber sehr dünn, die schwarzen und roten haben einen Querschnitt von 2.5mm2. Muss ich mir da sorgen machen wegen den entstehenden Masseschleifen? Vielen Dank Thomy
>Im Anhang habe ich ein Verkabelungsdiagramm. Zeige lieber mal deine Schaltpläne. >Muss ich mir da sorgen machen wegen den entstehenden Masseschleifen? Ja!
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Kai Klaas schrieb: > Zeige lieber mal deine Schaltpläne. Eigentlich dachte ich eher an grundsätzliche Tipps, weil vor dem Problem stehe ich (und sicherlich auch andere) öfters. In den meisten Geräten sind doch Daten und Spannungsleitungen getrennt. Das beste Beispiel sind wahrscheinlich Computer. Ich hab mir gestern mal die Platine einer alten Harddisk genau angesehen, und konnte dort keine speziellen Massnahmen bzgl. Masseführung erkennen. Auch wechselt dort die Masse immer mal wieder den Layer. Scheint mir sehr platzoptimiert zu sein. Trotzdem hab ich mal den relevanten Teil des Schemas angehängt. Beide Peripherieboards sind gleich und enthalten jeweils 4 von den abgebildeten Ausgangsstufen. IC 7 und 5 sind nur dazu da, von 3.3V auf 5V zu konvertieren und den Controller davon zu entlasten, die Kabel (bzw. dessen Kapazitäten) treiben zu müssen. IC1 und IC2 sollen für ein sauberes Signal am Ausgang sorgen und Störungen davon abhalten, weiter in die Elektronik zu gelangen. Sie befinden sich darum ganz in der Nähe der Schraubanschlüsse. Meine Idee wäre es im abgebildeten Schema in die Datenleitungen von Pin 14 und 16 sowie den Masseleitungen 13 + 15 eine 3 Kanal CMR Drossel zu hängen und die Masseverbindung dann erst bei den IC 1 und 2 zu verbinden. Aber vielleicht gibt es einfachere Lösungen? Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Thomy
Theoretisch kann man diese Frage umfassend abklären. Praktisch sind es aber eher Kochrezepte, denn der Teufel steckt im Detail. In modernen PCs wird alles differentiell (und seriell) übertragen. Optokoppler, Trennübertrager, Common-Mode Chokes heißen die Zauberworte. Manchmal kann auch noch eine künstliche Verschlechterung der Masseverbindung helfen. Es gibt auch integrierte Seriell/Parallel und zurück Wandler. Die erste Generation war wohl TAXI von AMD onder NSC. Die langsame Version ist SPI und i2c.
>Eigentlich dachte ich eher an grundsätzliche Tipps, weil vor dem Problem >stehe ich (und sicherlich auch andere) öfters. Habe ich doch schon oben gegeben: Schaffe eine "connector plane" gegen die du die Signale sauber entkoppelst. Übertrage ein serielles Signal, wenn du nicht genügend Platz hast. Dazu sind drei Leitungen nötig, "data", "clock" und "strobe". Begrenze die Bandbreite der digitalen Signale mit RC-Gliedern auf das absolute Minimum und steile im Empfänger die Signale mit Schmitt-Triggern wieder auf. Denke daran, daß Mehrfach-Erdungen genauso Murks sind, wie Signale, bei denen der Rückleiter nicht in unmittelbarem Abstand verlegt wird. Schon die kleinsten solcher Schleifenflächen lassen dich mit Pauken und Trompeten durch den CE-Test fliegen. Mit Gleichtaktdrosseln kann man die parasitären Abstrahlungen ein wenig verkleinern, aber keine Masseschleifen beheben. Im Gegenteil, damit schaffst du teilweise völlig unberechenbare Resonanzen. Du mußt dein Konzept völlig überarbeiten. Die Probleme, die du ganz am Anfang schilderst, belegen das. Es ist mit einer Gleichtaktdrossel hier und da nicht getan. Du mußt verhindern, daß Störungen über dein Board fließen. Das schaffst du nur mit dem oben geschilderten Konzept der "connector plane": Alle Leitungen dürfen die Platine an nur einer einzigen Stelle betreten oder verlassen.
Hi Kai, Kai Klaas schrieb: > Habe ich doch schon oben gegeben: Ja, Vielen Dank auch dafür. Ich meinte zum Thema, mehrere Platinen mit Spannung versorgen und untereinander verbinden. Ich sollte vielleicht noch erwähnen: Die Signale die das Main-PCB in Richtung Peri-PCB verlassen sind 4 Clock/Daten Paare mit einer Datenrate von jeweils ca 3,5MBit/s Kai Klaas schrieb: > Denke daran, daß Mehrfach-Erdungen genauso Murks sind, wie Signale, bei > denen der Rückleiter nicht in unmittelbarem Abstand verlegt wird. Ja das hab ich bemerkt. :) Ich habe mal testhalber die Masseleitungen am Peri-Board Flachbandkabel gekappt (d.h. sie waren nur noch auf Main PCB Seite verbunden). Ergebnis: Katastrophe. Ich möchte auf jeden Fall verhindern, dass Störungen, die über den Anschluss X1 in meine Schaltung eindringen, ihren Weg auf das Main PCB finden. Abdul K. schrieb: > Optokoppler, Trennübertrager, Common-Mode Chokes heißen die Zauberworte. Sind also Optokoppler der einzige Weg? Übertrager fallen weg, weil die Signale nicht DC-neutral sind. Abdul K. schrieb: > Manchmal kann auch noch eine künstliche Verschlechterung der > Masseverbindung helfen. Kannst du das näher erläutern?
>Ich sollte vielleicht noch erwähnen: Die Signale die das Main-PCB in >Richtung Peri-PCB verlassen sind 4 Clock/Daten Paare mit einer >Datenrate von jeweils ca 3,5MBit/s Da bieten sich Optokoppler an. Oder gleich eine rein optische Übertragung mittels POF.
Thomy schrieb: > Abdul K. schrieb: >> Manchmal kann auch noch eine künstliche Verschlechterung der >> Masseverbindung helfen. > > Kannst du das näher erläutern? Das wird nichts hier bringen, da dir die Grundlagen fehlen. Man kann damit Signale symmetrischer machen und in den Widerständen Störleistung absorbieren lassen.
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