Netzstörungen sekundärseitig

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.

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.

>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.

>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.

>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...

>Im Anhang habe ich ein Verkabelungsdiagramm.

Zeige lieber mal deine Schaltpläne.

>Muss ich mir da sorgen machen wegen den entstehenden Masseschleifen?

Ja!

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.

>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.