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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ab wan sollte man einen Stützkondensator einsetzen?


Autor: Dominic K. (domi1997)
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Guten Tag zusammen
Ich habe eine Mikrocontroller print designt. Nun ein Arbeitskollege 
meinte ich müsse umbeding einen grossen Elko beim eingang der Speisung 
einbauen. Nun Ich speise mit  4pin molex vom PC und werde ca 1.5 AMpere 
mit eineer Lichterkette vom 5 Volt Pol ziehen und 3 Ampere von dem 12v 
Pol für Power leds. Natürlich habe ich Stützkondensatoren bei  dem 
Mikroprozessor aber keine bei der Speisung. Braucht es das wirklich? 
Mein Kollege meinte das ansonsten Störungen auf der Stromversorgung für 
den PC auftauchen könnte.
Danke im voraus

: Verschoben durch Moderator
Autor: Christian Müller (Firma: magnetmotor.ch) (chregu) Benutzerseite
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Dominic K. schrieb:
> Störengung

??? Der hat absolut keine Ahnung!

Gruss Chregu

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Sry meine natürlich Störungen. Ich habe eine Schwäche das ich teils die 
Buchstaben vermische

Autor: Josef T. (t_joe)
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Brauchst du nicht, die PC Netzteile haben auch schon ganze 
Kondensatorbänke verbaut, da müßte ja bei jedem Festplatten Hochfahren 
dein System abstürzen, weil die Spannung einbricht! Für das gute Gefühl 
reicht der Stützelko für den Prozessor!

Gruß

Autor: Wolfgang (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> ... einen grossen Elko beim eingang der Speisung einbauen.
>
> Mein Kollege meinte das ansonsten Störungen auf der Stromversorgung für
> den PC auftauchen könnte.

Dicke Elkos helfen gegen hochfrequente Störung herzlich wenig. Ein 
Stützkondensator am µC hilft gegen Störungen durch die Lichterkette 
allerdings auch nicht. Falls die Lichterkette gepulst betrieben wird 
(PWM) ist eine Drossel mit einer Parallelschaltung von verschiedenen 
Kondensatoren auf LED-Treiberseite eine wirksame Maßnahme gegen 
Ausbreitung von Strörungen über die Stromversorgungsleitung.

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Der Grund warum ich dem glauben schenkte ist das es ja sein kann das 
jedes Device einfach seine Stützkondis hat. Dabei eben auch die 
Festplatten. Aber indemfall nicht. Danke Viel mals. Ich werde vlt 
trotzdem einen kleinen Kondi einbauen wenn der Platz vorhanden ist.

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Also der Mikrocontroller selbst wird unter den Störungen weniger leiden 
oder? Was mir mehr Angst macht sind Probleme im PC

Autor: Schreiber (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Natürlich habe ich Stützkondensatoren bei  dem
> Mikroprozessor aber keine bei der Speisung. Braucht es das wirklich?

Kostet nur ein paar Cent und kann Bei der Fehlersuche Stunden sparen. 
Ein Elko aus er Wühlkiste und ein 100nF-Kerko paralell verbauen. In 
hartnäckigen Fällen zusätzlich eine Entstördrossel direkt an den 
Eingang.

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Geld ist nicht das Problem ich habe sowieso genügend Elko's herumliegen. 
Es geht mir darum das der PLatz auf meinem Print sehr begrenzt ist. Aber 
ich werde es versuchen. vlt bringe ich sie auf die gegenüberliegende 
Seite der Molexbuchse

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Bei einer VCC fläche kommt es nicht darauf an wo ich den Kondi Platziere 
oder?

Autor: MaWin (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> umbeding einen grossen Elko beim eingang der Speisung einbauen.

Einen grossen Elko braucht man eher selten (Rückspeisung von Motoren in 
die Betriebsspannung). Die üblichen 100nF hast du ja offensichtlich.

Grosse Elkos sind langsam, nur extrem lange Zuleitungen sind auch 
langsam. Prüfe deine Betriebsspannung per Oszilloskop, siehst du 
Einbrüche/Anstiege über ein paar Prozent die nach kurzer Zeit wieder 
abklingen (also nicht der statische Zuleitungswiderstand * 
Betriebsstrombedarf, da würde der Spannungsabfall bis zum Ende der 
Belastung vorherrschen und könnte nur durch eine dickere Zuleitung oder 
negativen Innenwiderstand der Quelle behoben werden) kannst die die mit 
einem kleinen Elko, eine handvoll Mikrofarad, plätten.

Autor: Jim Meba (turboj)
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Dominic K. schrieb:
> Also der Mikrocontroller selbst wird unter den Störungen weniger leiden
> oder? Was mir mehr Angst macht sind Probleme im PC

Dann haste noch nie ein Netzteil vom PC aufgeschraubt, da sind recht 
dicke Kondensatoren an den Strippen dran.

Da hätte ich mehr Angst vor dem im PC produzierten Störungen. Grade auf 
12 V ist es wegen der dynamischen Taktung vom Prozessor und Graka 
lustig.

Ohne Schaltplan kann man Dir aber keinen wirklich hilfreichen Rat geben.

Autor: Jim Meba (turboj)
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Dominic K. schrieb:
> 3 Ampere von dem 12v
> Pol für Power leds.

Die treibt man bei dem Strom eher nicht mit Widerstand sondern mit einem 
Schaltregler. Dessen Flanken will man mit 'nem Kondensator puffern - 
sonst wirken die Zuleitungen als Antenne.

: Bearbeitet durch User
Autor: Dominic K. (domi1997)
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Hier wäre mein Schema und mein Boardlayout

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Jim M. schrieb:
> Dominic K. schrieb:
>> 3 Ampere von dem 12v
>> Pol für Power leds.
>
> Die treibt man bei dem Strom eher nicht mit Widerstand sondern mit einem
> Schaltregler. Dessen Flanken will man mit 'nem Kondensator puffern -
> sonst wirken die Zuleitungen als Antenne.

Die Power rgb's sind beschrieben mit 9-12v ich denke nicht das es sich 
da lohnt einen Schaltregler einzubauen. es wird sich schliesslich um 
einen ca 50-100ohm widerstand handeln.  Wenn nicht sogar weniger

: Bearbeitet durch User
Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Dominic K. schrieb:
> Hier wäre mein Schema
Du meinst den Schaltplan?
Ein "Schema" ist nämlich was anderes...

Ich würde den Mosfets zwischen Gate und Source Pulldownwiderstände 
spendieren, damit im Resetfall und bei einer (versehentlichen) 
Konfiguration des entsprechenden Portpins als Einga ein definierter 
Pegel am Gate anliegt.

> und mein Boardlayout
Da ist leider nicht viel zu erkennen, weil es
1. ziemlich winzig ist, und
2. auf einem Bild alle möglichen verfügbaren Layer drauf sind...

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Anon Ymous (anonymous)
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Ich würde die Versorgungsspannung puffern.

1. kommen sonst die Störungen 1:1 in den Controller.
2. wirken die Zuleitungen als Induktivität. Wenn du da Stromänderungen 
von 3A innerhalb von Mikrosekunden hast strahlt das ganze ab und erzeugt 
auch heftige Induktionsspannungen.

Autor: Dominic K. (domi1997)
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Anon Y. schrieb:
> Ich würde die Versorgungsspannung puffern.
>
> 1. kommen sonst die Störungen 1:1 in den Controller.
> 2. wirken die Zuleitungen als Induktivität. Wenn du da Stromänderungen
> von 3A innerhalb von Mikrosekunden hast strahlt das ganze ab und erzeugt
> auch heftige Induktionsspannungen.

Wie würdest du das Puffern einfach ein Kondi oder mehr 
schaltungsaufwand?

Autor: W.S. (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Natürlich habe ich Stützkondensatoren bei  dem
> Mikroprozessor aber keine bei der Speisung. Braucht es das wirklich?

Also erstmal eines: Ruhige Versorgungsleitungen, die keine HF-Schleudern 
sind, sind allemal zu begrüßen. Deshalb sind passende Entstördrosseln 
und passende Kondensatoren auf deiner LP durchaus sinnvoll.

Was mich bei deiner Konstruktion sehr stört, sind die zwei Versorgungen: 
auf 5V mit 1.5 Ampere und auf 12V mit 3 Ampere. Denke du lieber mal 
darüber nach, mit nur einer Spannung auszukommen und deine Ansteuerungen 
per Schaltreglern zu machen - am besten solche, wo du einen Sanftanlauf 
hinkriegen kannst.

Denk auch mal an deine Verwendung: Steckst du deine Baugruppe vielleicht 
auch mal ein, wenn der PC schon läuft? Wenn du da beim Stecken erstmal 
die Stützkondensatoren auf deiner LP hart aufladen mußt, dann gibt das 
einen Dip auf der Versorgung, der weit über das hinausgeht, was irgend 
ein sonstiges Teil im PC an Stromimpuls zieht. Etwaige Fehlfunktion des 
PC oder ein Reset sind da zu befürchten. Du brauchst als sehr wohl 
irgend etwas an Drossel, aber bittesehr passend dimensioniert. Bei 
heutigen Schaltreglern, die bei 500 kHz und mehr werkeln, braucht man 
keine riesigen Elkos am Engang, aber sehr wohl einen oder zwei gute 
Keramik-C's. Das entschärft die Einsteck-Problematik um einiges.

W.S.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Bevor ich Platinen erstelle, probiere ich die Schaltung als Prototyp aus 
- überlicherweise auf Lochraster und zuerst ohne Stützkondensatoren.

In dieser Schaltung messe ich die Spannungen mit dem Oszilloskop an 
allen wichtigen Stellen. Und wenn das Oszilloskopbild nicht gut aussieht 
versuche ich zuerst die Ursache der Störung abzustellen. Nur wenn das 
nicht geht baue ich zusätzliche Kondensatoren ein.

Zu viele Kondensatoren können auch kontraproduktiv sein. In den 
Datenblättern von Spannungsregler-IC's wird ziemlich oft darauf 
hingewiesen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Anon Ymous (anonymous)
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Dominic K. schrieb:
> Wie würdest du das Puffern einfach ein Kondi oder mehr
> schaltungsaufwand?

Ein Elektrolyt bzw. Solid Cap für das Grobe. 1uF bis 100nF als Ceramic 
für den hochfrequenten Teil. Keine Drosseln. Kostet Geld, Platz, und die 
Zuleitungen erledigen den Job.

Autor: Homo Habilis (Gast)
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/OT: (...und hoffentlich korrekt... ^^)

Lothar M. schrieb:
> Du meinst den Schaltplan?
> Ein "Schema" ist nämlich was anderes...

Im Englischen ist "the schematic" die/eine Entsprechung des deutschen 
"Schaltplan" (zumindest umgangssprachlich - besser passen "circuit 
diagram" und "Stromlaufplan").

Das deutsche "Schema / schematisch" bezeichnet eher gröbere Übersichten, 
z.B. Blockdiagramme (leider halt auf englisch auch mit der Entsprechung 
"block diagram" - teils verwirrend, so Sprachsimilaritäten und 
-unterschiede).

---OT./

Autor: michael_ (Gast)
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Dominic K. schrieb:
> Wie würdest du das Puffern einfach ein Kondi oder mehr
> schaltungsaufwand?

Nein, dein Konzept ist falsch.
Speise deinen MC über einen seperaten 7805 aus den 12V.
Damit bist du alle Sorgen los.

Autor: Ohjemmine (Gast)
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Josef T. schrieb:
> Brauchst du nicht, die PC Netzteile haben auch schon ganze
> Kondensatorbänke verbaut, da müßte ja bei jedem Festplatten Hochfahren
> dein System abstürzen, weil die Spannung einbricht! Für das gute Gefühl
> reicht der Stützelko für den Prozessor!
>
> Gruß

Mmmhm, stimmt, alles Panikmache.
Die Hersteller schreiben das nur ins Datenblatt, weil sie in einer 
großen weltumspannenden verschwöhrung (sic) mit der NASA und den 
Kondensatorherstellern zusammenarbeiten um Bastler dur massiven Einsatz 
von 100nF-Kondensatoren auszubeuten :-)

Im Ernst:
Du hältst dich am Besten an die Tipps im Datenblatt. Da steht drin, was 
genau nötig ist. Wenn da nix steht, hält man sich ans Referenzdesign.

Wenn du ein niederimpedantes Stromversorgungssystem sicherstellen kannst 
ohne zusätzlich Entkoppelkondensatoren (*1)), kannst du die 
Kondensatoren weglassen.

Warum braucht man die? Hat damit zu tun, dass das Netzteil kurze 
Strompeaks, wie sie CMOS-IC brauchen nicht liefern kann, wegen 
parasitärer Induktivität in der Zuleitung zu deinem Board und ähnliches. 
Nein, der Elko kann die auch nicht liefern (ESR, ESL).

Ja, das kann trotzdem funktionieren. Nein, das ist dann nicht 
zuverlässig. Nein, die Preise von 100nF Kondensatoren sind nicht so 
hoch, dass sich der Ärger lohnt.

*1):
https://www.altera.com/content/dam/altera-www/glob...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Homo Habilis schrieb:
> /OT: ... Schema ...
"Schema" taucht als Ersatzbegriff für "Schaltplan" vermehrt erst seit 
Kicad auf.

Im Französischen heißt Schaltplan nämlich "schéma de câblage" oder 
"schéma de connexions" oder ähnlich und weil das zu sperrig ist, wird es 
auf allgemeinsprachlich auf "schema" abgekürzt.

Ohjemmine schrieb:
> *1):
> 
https://www.altera.com/content/dam/altera-www/glob...
Mal davon abgesehen, dass auf der Platine um die es hier im Thread geht, 
schon irgendwo Blockkondensatoren verbaut sein sollen (siehe ersten Post 
im Thread): mir gefallen solche Simulationen und ihre aufs Nachkomma 
genauen Ergebnisse besonders dehalb, weil dort erst mal fein säuberlich 
alle möglichen Toleranzen ignoriert und idealisiert werden und dann auf 
Seite 1-18 im Bild 1-14 trotzdem eine fein säuberlich abgestufte 
Kondensatobank mit insgesamt 30 Kondensatoren herauskommt... 
Beeindruckend.

Autor: Ohjemmine (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Mal davon abgesehen, dass auf der Platine um die es hier im Thread geht,
> schon irgendwo Blockkondensatoren verbaut sein sollen (siehe ersten Post
> im Thread): mir gefallen solche Simulationen und ihre aufs Nachkomma
> genauen Ergebnisse besonders dehalb, weil dort erst mal fein säuberlich
> alle möglichen Toleranzen ignoriert und idealisiert werden und dann auf
> Seite 1-18 im Bild 1-14 trotzdem eine fein säuberlich abgestufte
> Kondensatobank mit insgesamt 30 Kondensatoren herauskommt...
> Beeindruckend.

Man kann dazu stehen wie man will, aber für Highspeed-Sachen ist das 
eigentlich zwingend.

Wenn man zum Beispiel diesen hier nimmt:
http://www.nxp.com/products/microcontrollers-and-p...

...kommt man ohne Power-Intigrity-Simulation nicht weit. Wenn man da 
keine Niederimpedante Versorgung hat, geht das schief. Spätestens bei 
der EMV, eher aber schon beim DDR3-Speichertest oder beim Anwerfen des 
Grafikkerns :-)

Und der i.MX6 ist auch selber schon eher im Low-End-Bereich angesiedelt.

Man kann ohne Simulation höchstens das Referenzdesign kopieren (incl. 
Layout und Lagenaufbau!), aber "frei Schnauze hinpfuschen" geht da nicht 
mehr.

Das Prinzip trifft auch generell zu, ist halt nur bei einem ATMEGA etwas 
weniger problematisch.

Autor: Karl B. (gustav)
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Homo Habilis schrieb:
> Im Englischen ist "the schematic" die/eine Entsprechung des deutschen
> "Schaltplan" (zumindest umgangssprachlich - besser passen "circuit
> diagram" und "Stromlaufplan").

Hi,
https://de.wikipedia.org/wiki/Stromlaufplan

ich kenne nur zwei Arten von Wirkschalt-/Stromlaufplänen:
a)... in zusammenhängender
b)... in aufgelöster Darstellung
und im weitesten Sinne noch
c)"Explosionszeichnungen" (Lage der Bauteile im auseinandergenommenen 
Zustand) und das Platinenlayout

zu a)
"...Der Wirkschaltplan, manchmal auch
"Stromlaufplan in zusammenhängender Darstellung" genannt
 – stellt die Schaltung so dar, dass der Wirkungszusammenhang
sichtbar wird, beispielsweise durch benachbarte Positionierung
der Symbole funktionell zusammengehöriger Bauteile und
zusätzliche Symboldarstellung mechanischer Wirkungslinien.
Alle Komponenten der Schaltung sind in etwa getreu dem
realen Aufbau in den Plan eingebunden..."


zu b)
"... Der Stromlaufplan, zur Unterscheidung manchmal auch
"Stromlaufplan in aufgelöster Darstellung"
- stellt die Schaltung streng nach der einzelnen Stromdurchlauffolge
der Bauteile dar, der Wirkzusammenhang ergibt sich durch
die Verfolgung der alphanumerischen Kennzeichnungen
zusammengehöriger Teile (Signalnamen), so dass mehrere
Seiten zur Darstellung eines Geräts dienen können..."

im englischen Sprachgebauch wird meistens circuit diagram /wiring 
diagram
und Platinenlayout unter dem Sammelbegriff "schematics" geführt.
Siehe auch Atmel docs. z.B.


ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Eines vorneweg: hier im speziellen Fall reichen je nach Gehäuse sicher 
die 3+1 eindesignten Blockkondensatoren an nützlicher Stelle und 
zusätzlich ein kleiner Elko mit 47uF.

Ohjemmine schrieb:
> Man kann dazu stehen wie man will, aber für Highspeed-Sachen ist das
> eigentlich zwingend.
Das bestreitet grundlegend keiner. Ob man dafür dann aber begradigte und 
idealisierte Modelle und an den Haaren herbeigezogene Werte bis auf 5 
Nachkommastellen genau braucht (wo jede einzelne Komponente, mit der 
gerechnet wird, in der Fertigung schon gut 30% Schwankung hat), sei 
dahingestellt.

> Wenn man zum Beispiel diesen hier nimmt:
> 
http://www.nxp.com/products/microcontrollers-and-p...
> ...kommt man ohne Power-Intigrity-Simulation nicht weit.
Ich habe mal an einem Eval-Board bei einem IC, bei dem der Hersteller 
auch mehr Kondensatorfläche vorschreibt als zwischen den Balls überhaupt 
Platz ist (und bei dem dann der Layouter in seiner Verzweiflung immer 
Dreierkondensatorblöcke neben das IC gesetzt hat) die Probe aufs 
Exempel gemacht und sukzessive alle die "herbeisimulierten" 
Kondensatoren entfernt. Das Fazit war, dass von den über 30 
Kondensatoren genau keiner mehr übrig blieb (in Zahlen 0) und das Ding 
trotzdem an den Versorgungsspannungsgrenzen weit über den zugesicherten 
Temperaturbereich und lange Zeit tadellos lief...

> Wenn man da keine Niederimpedante Versorgung hat, geht das schief.
Da widerspreche ich sicher nicht. Aber ich behaupte, dass das ohne 
Simulation auch geht. Das möchten zwar die Simulatorbauer nicht hören, 
aber mir graust, wenn ich sehe, wie lange da dann oft die Simulation 
dann hinterher "hingebogen" wird, bis sie letztlich zu den Messungen 
passt.

> ...kommt man ohne Power-Intigrity-Simulation nicht weit.
Und dann am besten auch gleich noch eine Signal-Integrity-Simulation 
hinterherschieben. Und wenns dann nicht läuft, war zum Glück nicht der 
Entwickler sondern das Tool und die Simulation schuld.

> "frei Schnauze hinpfuschen"
Das ist dann aber auch das absolut andere Extrem.
Oder andersrum: "frei Schnauze" hat mit "Nachdenken und Erfahrung" nicht 
viel zu tun. Weil sich "Nachdenken und Erfahrung" aber nur schlecht 
reproduzieren und vervielfältigen lässt, sind Simulationen so beliebt. 
Denn in dieser Simulation ist dann ja das Wissen und die Erfahrung eines 
Anderen in Bits und Bytes gegossen...

: Bearbeitet durch Moderator

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