LC-Filter für Step-Down dimensionieren

[Electronics (Gast)]

Hallo Leute,

ich bin gerade dabei einen Step-Down Regler für eine Analogschaltung zu 
entwerfen. Diese sieht wie im Anhang aus mit folgenden Bauteilen zur 
Zeit:

Farnell Bestellnummern: 9489800 Step-Down IC LM2675M-3.3
                        2061674 Spule SRN8040-470M
                        2211179 Eingangskondensator
                        1740621 Eingangskondensator
                        1961933 Ausgangskondensator
                        1833871 Boostkondensator
                        1843669 Schottky Diode

Jetzt ist es ja leider so, dass die meisten DC/DC Schaltregler einen 
hohen Ripple mitsich bringen und somit für den Analogteil ehr nicht 
zugebrauchen sind. Bei meiner Schaltung die ich bis jetzt nur auf dem 
Steckbrett aufgebaut habe (ist nicht optimal aber für erste Messungen 
ganz okay) habe ich einen Ripple von ca. 400mV Spitze/Spitze bei einer 
Eingangsspannung von 24 V DC und einem IL von ca. 1A.

Das ist natürlich viel zu viel für meinen Analogteil daher möchte ich 
das ganze durch einen LC-Filter im Eingang und eventuell auch am Ausgang 
minimieren. Leider habe ich bis jetzt keinen LC-Filter dimensioniert und 
weiß nicht so recht worauf es ankommt bzw. wie man es genau berechnen. 
Habe auch schon im Netz gesucht aber irgendwie immer widersprüchliche 
Angaben gefunden.


Ich habe jetzt mal nach dem Design-Tipp von Würth-Elektronik
(http://www.we-online.de/web/de/index.php/show/media/07_electronic_components/download_center_1/application_notes_berichte/8_design_tipps_zur_speicherdrosselauswahl/8_Design_Tipps.pdf 
Seite 3)

folgendes ausgerechnet:

C habe ich als 10 µF angenommen

L ergibt sich dann nach der Formal 1/(2*pi*(1/10 von f))² * 10µF

Lmin=61,21 µH

jetzt möchte ich aber auf der Platine sowenig wie möglich Platz für den 
Filter verbrauchen. Wie gehe ich bei der Bauteilauswahl vor?

C: min. 35V ? muss es ein Low ESR sein?

L: Isat min 1,2A ? Oder geht auch weniger für max. ca. 1A IL.

Design-Tipp bzw. Links auch erwünscht.


Mir ist noch aufgefallen das mein Cout einen ESR von 1R hat das ist 
relativ viel wenn ich den durch einen Low ESR Kondesator ersetze bringt 
es viel in Bezug auf die Brummspannung?


Danke für alle Tipps und Anregungen!!!

[Ddd D. (dds)]

1. Low Output ESR
2. Keramikkondensatoren statt Elko am Ausgang, evtl. Datenblatt des ICs 
beachten oder Regelkreisanalyse betreiben, da das zu Instabilität führen 
KANN.
3. Output LC Filter kann man mit Spice simulieren
4. Längsregler hinter den DC/DC setzen
...

Du siehst es gibt viele Möglichkeiten den Rippel kleiner zu machen.
Welche die sinnvollste ist liegt an der Anwendung. Darauf könntest du 
vlt etwas genauer eingehen.

[Electronics (Gast)]

ddd dddd schrieb:
> 1. Low Output ESR
> 2. Keramikkondensatoren statt Elko am Ausgang, evtl. Datenblatt des ICs
> beachten oder Regelkreisanalyse betreiben, da das zu Instabilität führen
> KANN.


Okay also doch low ESR Kondenstor am Ausgang am besten Kerko

> 3. Output LC Filter kann man mit Spice simulieren

Wie genau berechne ich einen LC-Filter bzw. worauf sollte ich achten??

> 4. Längsregler hinter den DC/DC setzen
> ...
>
> Du siehst es gibt viele Möglichkeiten den Rippel kleiner zu machen.
> Welche die sinnvollste ist liegt an der Anwendung. Darauf könntest du
> vlt etwas genauer eingehen.

[Ddd D. (dds)]

Nützliches findet man z.b. bei Wiki unter Schwingkreis.
Hier diese app note ist ganz gut fürs Verständnis

http://all-electronics.de/ai/resources/7596865368a.pdf

Das einfachste ist aber meiner Meinung nach das Simulieren. den LM2675 
gibt's sogar als Spice Modell, da kannst du den gleich mit den passenden 
Bauteilen durchsimulieren.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Electronics schrieb:
> Bei meiner Schaltung die ich bis jetzt nur auf dem
> Steckbrett aufgebaut habe (ist nicht optimal aber für erste Messungen
> ganz okay) habe ich einen Ripple von ca. 400mV Spitze/Spitze bei einer
> Eingangsspannung von 24 V DC und einem IL von ca. 1A.
Der Aufbau eines Schaltreglers auf einem Steckbrett ist immmer Murks. 
Und ganz besonders, wenn man sich daraus dann die Marschroute für die 
Zukunft ableiten will.

> Jetzt ist es ja leider so, dass die meisten DC/DC Schaltregler einen
> hohen Ripple mitsich bringen und somit für den Analogteil ehr nicht
> zugebrauchen sind.
Das ist ja bestenfalls "nachgeplappert". Man kann mit ein wenig Übung 
ganz problemlos "Analog" und "Schaltregler" zusammenbringen.
Was ist für dich der "Analogteil"? Ist das ein Messverstärker, der sich 
aus 1 uV noch was herzaubern soll, oder nur ein Audioverstärker?

Electronics schrieb:
> Mir ist noch aufgefallen das mein Cout einen ESR von 1R hat das ist
> relativ viel wenn ich den durch einen Low ESR Kondesator ersetze bringt
> es viel in Bezug auf die Brummspannung?
Die richtigen Bauteile an der richtigen Stelle zusammen mit dem 
richtigen Layout machen den guten Schaltregler aus. Die Webbench von TI 
verlangt an dieser Stelle nicht umsonst einen Kondensator mit max. 55 
MILLI Ohm!

Ich würde aus Erfahrung am Eingang hier einen 10uF Low-ESR-Kondensator 
vorsehen. Das eine uF ist doch recht gewagt...

[Electronics (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> Electronics schrieb:
>> Bei meiner Schaltung die ich bis jetzt nur auf dem
>> Steckbrett aufgebaut habe (ist nicht optimal aber für erste Messungen
>> ganz okay) habe ich einen Ripple von ca. 400mV Spitze/Spitze bei einer
>> Eingangsspannung von 24 V DC und einem IL von ca. 1A.
> Der Aufbau eines Schaltreglers auf einem Steckbrett ist immmer Murks.
> Und ganz besonders, wenn man sich daraus dann die Marschroute für die
> Zukunft ableiten will.
>
>> Jetzt ist es ja leider so, dass die meisten DC/DC Schaltregler einen
>> hohen Ripple mitsich bringen und somit für den Analogteil ehr nicht
>> zugebrauchen sind.
> Das ist ja bestenfalls "nachgeplappert". Man kann mit ein wenig Übung
> ganz problemlos "Analog" und "Schaltregler" zusammenbringen.
> Was ist für dich der "Analogteil"? Ist das ein Messverstärker, der sich
> aus 1 uV noch was herzaubern soll, oder nur ein Audioverstärker?

Sind zum Teil DACs und Messverstärker mit OPVs.

>
> Electronics schrieb:
>> Mir ist noch aufgefallen das mein Cout einen ESR von 1R hat das ist
>> relativ viel wenn ich den durch einen Low ESR Kondesator ersetze bringt
>> es viel in Bezug auf die Brummspannung?
> Die richtigen Bauteile an der richtigen Stelle zusammen mit dem
> richtigen Layout machen den guten Schaltregler aus. Die Webbench von TI
> verlangt an dieser Stelle nicht umsonst einen Kondensator mit max. 55
> MILLI Ohm!
>
> Ich würde aus Erfahrung am Eingang hier einen 10uF Low-ESR-Kondensator
> vorsehen. Das eine uF ist doch recht gewagt...

Ich habe dem Regler jetzt sowohl am Eingang als auch am Ausgang einen 
LC-Filter spendiert. Leider bin ich bei der dimensionierung nicht 
sicher.
Da es auf dem Steckbrett nicht vernüftig zu realisieren ist würde ich 
gerne wissen wie ich rechnerich bestimmen kann was für eine 
Brummspannung ich mit dem LC-Filter theoretisch rausbekommen sollte.

Alle Kondensator sind jetzt Low ESR !