Hallo,
ich sitze hier über einem Schaltnetzteil. Das Schaltnetzteil macht aus
24V jeweils drei Spannung.
+7V für den Mikrocontroller, welche dann über einen Spannungsregler auf
3.3V stabilisiert werden und eine symmetrische Spannungsversorgung
bestehend aus +/-7V welche dann über Spannungsregler auf +/-5V
stabilisiert werden (siehe Anhang mit schematischer Darstellung).
Schaltfrequenz liegt bei 30kHz.
Das funktionier auch alles soweit ganz gut. Die Spannungen die benötigt
werden, werden auch vom Multimeter angezeigt. Die Spannung für den
Mikrocontroller ist auch sauber.
Die Spannung +/-5V ist dagegen sehr unsauber, wenn man diese mit dem
Oszi betrachtet. Dort sind Spannungspitzen im Abstand der Schaltfrequenz
zu sehen.
Ich habe jedoch schon einiges probiert: Tiefpass, größere Kondensatoren,
Begrenzung der Flankensteilheit der Schaltflanke, aber nichts hat
geholfen.
Dann kam mir der Gedanke, dass ja AGND und GND irgendwann verbunden
werden müssen. Wenn ich die beiden verbinde, dann bringt das auch keine
Besserung. Im Gegenteil. Dadurch bekomme ich die Flanken auf der
Versorgung für den Mikrocontroller ebenfalls zu sehen.
Wie dann die nachfolgende Schaltung aussieht, kann ich nicht sagen. Es
sollte nur ein einfaches, konstengünstiges SNT erstellt werden, welches
einen µCu versorgt und eine Spannung für die OAmps zu verfügung stellt.
Es wurde ausdrücklich gesagt, dass in der nachfolgenden Schaltung die
Massen zusammengeführt werden.
Könnt ihr mir bitte einen Hinweis geben? Das ist mein erster Kontakt mit
SNTs und mit diesem Forum. Seid bitte nett. Ich hab schon öfters
mitgelesen und schon öfters wurden Leute hier unfair behandelt.
Vielen Dank :)
Hat das schon mal funktioniert, ist dann irgendwann kaputt gegangen und
Du möchtest es jetzt reparieren?
Oder bist Du jetzt dabei das neu zu entwickeln?
Hübsche Skizze, aber wie sieht Deine Schaltung aus?
Du geizt mit Infos!
Schaltplan, Messwerte, Oszibilder, Layout fehlt alles.
Also sei fair und lass uns nicht raten!
Anbei sende ich euch die gewünschten Infos und Pläne.
Ich habe eingangs von der weiteren 3,33V Spannung nichts erzählt, weil
hier ebenfalls das Problem herrscht und ich dachte, dass wenn man die
Problem mitder 5V Spannung löst es sich dann auch auf die 3,33V Spannung
niederschlägt.
Schön, als nächstes würde ich mit dem Oszi die Spannung über C1 und C7
abbilden und vergleichen.
Vermutlich ist die Spannung an C1 noch viel zu dreckig für die Spec des
Längsreglers.
Als Dioden kommen SS16 Dioden von Multicomp zum Einsatz. 60V 1A. Welche
es jetzt genau sind, kann ich dir nicht sagen. Stückliste nicht im Kopf.
Die Filterstufe (damit meinst du sicherlich die 180µ) waren ursprünglich
so ausgelegt, dass die Induktivität mit dem anschließenden 100nF die
100kHz Schaltfrequenz unterdrücken. Mit 180µH und 100nF wäre das so eine
Grenzfrequenz von 37kHz gewesen.
Da ich mich dann auf 30 kHz festgelegt habe, habe ich im Anschluß den
Kondensator so variiert, dass die 30 kHz unterdrückt werden. Das hat
keine Besserung gebracht. Vermutlich liegt es daran, dass ich es nur in
einem Spannungszweig testweise gemacht habe und nicht in allen?
Ich würde hinder die Dioden D1 und D4 einen zusätzlichen Elko packen,
dann das Filternetzwerk aus L1 und C18.
Allgemein würde ich die Kapazitäten vergrößern (>47uF) oder die
Schaltfrequenz erhöhen (oder beides).
10uF ist echt wenig bei 30kHz...
Nikolai H. schrieb:> 10uF ist echt wenig bei 30kHz...
Sagt mein Bauchgefühl auch.
Zerhacker, Übertrager und Filter würde ich in LTSpice simulieren.
Dann spart man sich viele nervige Berechnungen und einiges an
rumprobiererei an der realen Schaltung.
Ohne jetzt Messungen gesehen zu haben.
Zufällig mit der Masseklemme mit langem Kabel am Oszi Tastkopf gemessen?
Dann kann es zum Teil Common Mode Noise sein.
Unterschied hier zu sehen:
Beitrag "Re: Verauschte Masse"
Nikolai H. schrieb:> Ich würde hinder die Dioden D1 und D4 einen zusätzlichen Elko packen,> dann das Filternetzwerk aus L1 und C18.> Allgemein würde ich die Kapazitäten vergrößern (>47uF) oder die> Schaltfrequenz erhöhen (oder beides).> 10uF ist echt wenig bei 30kHz...
Also noch einen zusätzlichen Elko und das Netzwerk bestehend aus L1 und
C18 so dimensionieren, dass die Grenzfrequenz nach unten geht?
Höhere Frequenz kann ich auch ebenfalls mal probieren.
Ich würde sagen da fehlt auch ein dickerer Kondensator auf der
24V-Seite. Der C20 mit seinen 100nF ist da deutlich zu wenig.
Die Kapazität hängt natürlich vom benötigten Strom ab. Bei 24V nimmt man
besser 35V-Typen. Auch 470µF sind dort noch schnuckelig klein. Mehr
schadet am Eingang nicht. Wichtig ist daß es Low-ESR-Typen sind und die
den zu erwartenden Ripplestrom dauerhaft abkönnen.
Mir fallen auf Anhieb mehrere Fehler auf:
1. GND darf natürlich nicht vor dem Eingang des Eingangsfilters
angeschlossen werden, sondern erst dahinter. So wie von Dir beschaltet
2. Das Layout stimmt nicht mit dem Schaltplan überein, da z.B. im
Schaltplan die U$2 Pin 2/3 nur miteinander verbunden sind, aber nicht
mit Pin 6/7. Im Layout hingegen sind alle vier Pins miteinander
verbunden.
3. Es ist ungünstig, den Transformator auf eine durchgängige Massefläche
zu setzen, da je nach Richtung des Magnetfeldes entweder Wirbelströme in
der Massefläche induziert werden, was einer Kurzschlusswindung
entspricht, oder eben mehr oder minder vagabundierende induzierte
Spannungen.
4. Auf Grund der offenbar durch den Transformator realisierten
galvanischen Trennung von Primär- und Sekundärseite solltest Du auch die
Massen trennen und ggf. erst außerhalb der Schaltung wieder miteinander
verbinden. Wichtig ist vor allem, Abstrahlungen bzw. leitungsgebundene
Störungen der Primärseite gering zu halten, d.h. zwar dicke Leiterbahnen
zu verwenden, aber keine als Flächenkondensatoren wirksame große
Masseflächen.
5. Es sollten sekundärseitig auf jeden Fall Abblockkondensatoren direkt
hinter die Gleichrichter, d.h. vor L1, L2, L10.
Vielen Dank für deine Antwort schweigstill.
Den ersten Punkt habe ich nicht ganz verstanden. Mit Eingangsfilter
meinst du den Filter bestehend aus den Induktivitäten auf der
Sekundärseite oder den Filter mit der Stromkompensierten Drossel?
Punkt 3 kann ich nachvollziehen.
Punkt 4 meinst du, dass die Masse der 24V eine eigene Masse ist. Die
Masse für den Mikrocontroller wäre dann DGND?
Die Massefläche der Versorgungsspannung dann entsprechen klein halten?
Punkt 5 wurde bereits besprochen und das werde ich morgen nachbessern.
Karren Karl schrieb:> Die Massefläche der Versorgungsspannung dann entsprechen klein halten?
Ich denke, er meinte damit, unterhalb der genannten "dicken
Leiterbahnen" keine Massefläche, da sonst Plattenkondensatoren mit der
LP als Dielektrikum/Plattenabstand entstehen.
Karren Karl schrieb:> Punkt 5 wurde bereits besprochen und das werde ich morgen nachbessern.
Wurde er? Ich konnte nur die Empfehlung für speziell einen
Spannungszweig "sicher herauslesen".
Meine Empfehlung wäre zusätzlich, nicht die 10µF, sondern die 100nF Caps
am nächsten zu den Reglern zu setzen. Die 10µF hätte ich jeweils vor
die Filterspulen gesetzt (die von Andreas genannte Stelle), und nach den
Spulen 47µF. Da sollte nicht mehr viel übrigbleiben an Schaltripple vom
Flußwandler.
Und Andreas´ weitere Ausführungen befolgen.
Guten Morgen,
anbei sende ich euch noch Oszibilder vom momentanen Stand, bevor ich die
angegebenen Tipps heute umsetze.
Bild 1 zeigt die 5V Spannung. Dort kann man schön die Spannungsspitzen
sehen, welche genau aller 30kHz auftreten.
Bild 2 zeigt die Spannung direkt nach der Gleichrichtung und vor der
Spule.
Vielen Dank :)
Karren Karl schrieb:> Bild 2 zeigt die Spannung direkt nach der Gleichrichtung und vor der> Spule.
Das ist doch völlig klar: die in Längsrichtung geschaltete Diode
funktioniert als Schalter, d.h. während der negativen Halbwelle fließt
ein Strom, der die Spule "auflädt". Sobald die Spannung abfällt, kann
der Stromfluss durch die Spule nicht mehr aufrechtgehalten werden. Daher
tritt eine gedämpfte Oszillation mit einer Resonanzfrequenz auf, die
durch die Induktivität und den parasitären Kapazitätsbelag der Spule und
der Anschlüsse bestimmt wird. Hier ist auch gut zu sehen, dass die Güte
dieses Schwingkreises viel zu hoch für eine Filterschaltung ist.
Vermutlich hast Du als Spule eine Speicherdrossel und nicht eine
Entstördrossel verwendet. Diese unterscheiden sich nämlich sehr deutlich
durch das verwendete Ferritmaterial. Während Speicherdrosseln auf
minimale Kernverluste optimiert sind, will man bei Entstördrosseln
möglichst hohe Verluste haben. Bei solchen Entstördrosseln wird daher im
Datenblatt häufig auch gar keine Induktivität angegeben, sondern ein
Impedanzverlauf über die Frequenz.
Karren Karl schrieb:> den Filter mit der Stromkompensierten Drossel?
Genau das Filter meine ich. Es besitzt keinerlei Funktion, sondern
verschlimmert die Sache eher noch.
> Punkt 4 meinst du, dass die Masse der 24V eine eigene Masse ist. Die> Masse für den Mikrocontroller wäre dann DGND?
Wie Du die einzelnen Massen nennst, spielt keine Rolle. Du hast
insgesamt vier verschiedene Massen:
- GND1: 24V-Eingangsseite
- GND2: primärseitige Schaltungsmasse, zu verbinden mit dem Fußpunkt von
C20
- GND3: ausgangsseitige uC-Masse
- GND4: ausgangsseitige Analogmasse
GND2 darf mit keiner anderen Masse verbunden werden; ebenso sollten die
Flächen klein gehalten werden. GND3 und GND4 sollten erst direkt an den
Ausgangsklemmen oder vorzugsweise auf der angeschlossenen Schaltung
miteinander verbunden werden. Sämtliche Stromspitzen, die durch den
Transformator und Gleichrichter erzeugt werden, müssen noch vor dem
jeweiligen Spannungsregler durch Speicher- bzw. Abblockkondensatoren
abgefangen werden. Es ist (insbesondere als Anfänger) sinnvoll, zunächst
alle Masseverbindung als einzelne Leiterbahnen zu verlegen und dann zu
schauen, wo welche Ströme fließen. Anschließend kann man dann gezielt
Flächen füllen. Ggf. muss man solche Masseflächen auch gezielt mit
Schlitzen oder Einschnürungen versehen.
> Die Massefläche der Versorgungsspannung dann entsprechen klein halten?
Du kannst nicht davon ausgehen, dass eine durchgängige Massefläche
dasselbe Potential besitzt.
Andreas S. schrieb:> - GND1: 24V-Eingangsseite> - GND2: primärseitige Schaltungsmasse, zu verbinden mit dem Fußpunkt von> C20> - GND3: ausgangsseitige uC-Masse> - GND4: ausgangsseitige Analogmasse>> GND2 darf mit keiner anderen Masse verbunden werden; ebenso sollten die> Flächen klein gehalten werden. GND3 und GND4 sollten erst direkt an den> Ausgangsklemmen oder vorzugsweise auf der angeschlossenen Schaltung> miteinander verbunden werden. Sämtliche Stromspitzen, die durch den> Transformator und Gleichrichter erzeugt werden, müssen noch vor dem> jeweiligen Spannungsregler durch Speicher- bzw. Abblockkondensatoren> abgefangen werden. Es ist (insbesondere als Anfänger) sinnvoll, zunächst> alle Masseverbindung als einzelne Leiterbahnen zu verlegen und dann zu> schauen, wo welche Ströme fließen. Anschließend kann man dann gezielt> Flächen füllen. Ggf. muss man solche Masseflächen auch gezielt mit> Schlitzen oder Einschnürungen versehen.
Okay.
Also die Masse für den NE555 bekommt eine eigene Masse und wird an einem
Punkt mit der Masse von den 24V verbunden.
Was kann ich jetzt mit meiner Testplatine anfangen: Ich würde jetzt den
Trafo runterlöten und mit einem gezielten Schnitt die uC-Masse von der
Eingangsseite trennen. Wenn dies Besserung verschaffen sollte, wird die
Platine umdesignt.
Karren Karl schrieb:> Also die Masse für den NE555 bekommt eine eigene Masse und wird an einem> Punkt mit der Masse von den 24V verbunden.
Falsch. Du hast den Sinn stromkompensierter Drosseln nicht verstanden.
Andreas S. schrieb:> GND2: primärseitige Schaltungsmasse, zu verbinden mit dem Fußpunkt von> C20
Das hast du geschrieben und C20 hängt an der Masse von 24V.
Mit Schaltungsmasse meinst du doch da, wo der NE555 dranhängt?
Wenn du es mit deinem Gewissen vereinbaren kannst, verwende
Tantal-Elkos. Die haben (meistens) ein besonders niedriges ESR und sind
damit gut geeignet Spannungsspitzen zu glätten. Falls nicht, benutze in
jedem Fall low ESR-Elkos und Schottky-Dioden. Schottky-Dioden haben auch
geringe Sperrkapazitäten und schalten schnell. Das sollte die größten
Probleme eliminieren, tat es jedenfalls in meinen Designs.
Viele Grüße
So ich habe die ganze Sache nochmal überarbeitet und dabei eure
Ratschläge hoffentlich beachtet.
Was habe ich gemacht:
Nach der Gleichrichtung habe ich nochmals ein paar Elkos gepackt und die
Drossel entfernt.
Ich habe weitere Massen eingeführt:
DGND ist die Masse für den uC. Diese habe ich anfangs separat verlegt
und anschließend in kleine Inseln separiert. Gerade an den Eingangselkos
fließen ja beim Laden hohe Ströme und durch die Separierung sollten sie
ja aus den anderen Schaltungsteilen ferngehalten werden.
Ich hab die AGND neu geroutet. Wie empfohlen erst händisch und dann
wieder mit kleinen Inseln zusammengefasst.
Der Schaltungsteil mit dem NE555 hat jetzt ebenfalls seine eigene Masse,
welche noch keine Inseln beinhaltet. Die Masse wurde dann an den
Fußpunkt von C20 angebunden. Ich denke ich habe jetzt ungefähr die
Stromkompensierte Drossel verstanden.
Und natürlich gibt es jetzt noch die 24V Eingangsmasse.
Im Anhang findet ihr den Schaltplan und das Layout. Ich bin für weitere
Tipps offen.
Viele Grüße
Karren Karl schrieb:> Felsentreu schrieb:>> Hi, die Dioden D4 und D5 gehören an den Ausgang der Regler, was>> sollen die da vorne?>>>> Grüße>> Das sind die Gleichrichterdioden.
...die für einen Eintakt-Flußwandler genau an der richtigen Stelle
sitzen.
Was ich nicht ganz verstehe, ist, daß anscheinend 100mA-Regler gefolgt
von 1,5A-Reglern verbaut werden sollen. Wie sieht´s überhaupt aus mit
der "Sauberkeit"?
Mein Tip mit den 10µF vor den L´s hätte eh ripplefeste 10µF´s erfordert.
Mußt Du ja nicht. Dann aber die für einen Eintakt-Flußwandler ebenfalls
nötige Sekundärdrossel ganz wegzulassen? Hm...
Die 100nF näher als die 10µF an die ersten Regler zu setzen, hätte aber
schon ein klein wenig (ja, wenig, aber doch) der Spitzen noch von diesen
besser ferngehalten, hätte ich gedacht. Aber mach ruhig.
Karren Karl schrieb:> Ich hab die AGND neu geroutet. Wie empfohlen erst händisch und dann> wieder mit kleinen Inseln zusammengefasst.
AGND ist jetzt eine absolute Katastrophe... Der Massebezug der negativen
Spannungsregler hat überhaupt nichts mit der Ausgangsspannung zu tun. Du
hast überhaupt nicht beachtet, wo die Ströme entlangfließen.
Und der alte Schaltungsfehler bei U$2 Pin 2/3 ist immer noch vorhanden.
Felsentreu schrieb:> Du brauchst Schutzdioden am Ausgang der Regler.
Ja. Und anscheinend ist dieser Wandler ungeregelt (grade erst
registriert - peinlich) - dann braucht man sekundär weder diese Dioden
dort, noch Drosseln. Verzeihung. :-(
Andreas S. schrieb:> Der Massebezug der negativen> Spannungsregler hat überhaupt nichts mit der Ausgangsspannung zu tun.
Es tut mir Leid, aber ich kann dir nicht ganz folgen. Die Rückströme von
der Klemme bis zum Trafo haben einen sehr langen Weg. Meinst du das
damit?
Wie sehen die anderen Masseverbindungen (DGND, GND1) aus?
Bei U$2 sind die Pins 2 und 3 als Vin im Datenblatt spezifiziert. Warum
sollen die dann nicht mir Vin verbunden werden? Im Screenshot ist es
nicht drin, da es mir erst danach aufgefallen ist.
Vielen Dank für eure Antworten.
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