Schaltregler verursachen in der Praxis leider am meisten Probleme in elektrischen Schaltungen. Und zwar sowohl aus EMV-Sicht als auch innerhalb der Schaltung.
Die folgenden Tipps können auf keinen Fall die einschlägige Literatur zu diesem Thema ersetzen, haben sich aber oft als sehr hilfreich erwiesen. Es handelt sich jedoch nicht um eine Einführung in die Funktionsweise oder gar um eine konkrete Auswahlhilfe für den „besten“ Schaltregler.
Natürlich ist mir bewusst, dass bei einem Hobbyprojekt und leider auch bei vielen kommerziellen Lösungen kaum Wert auf ein sauberes Design gelegt wird, aber man kann die wichtigen Punkte trotzdem mal ansprechen:
Schaltregler haben prinzipbedingt eine schlechtere Transient Response als Linearregler. Die Ausgangsspannung schwankt also stärker bei Laständerungen. Daher auch aufpassen was beim Aufwachen eines leistungsfähigeren Mikrocontrollers aus dem Sleepzustand passiert ( = sprunghafte Änderung der Stromaufnahme).
Stepdownkonverter benötigen richtig dimensionierte und platzierte Eingangskondensatoren / Filter. Bei Aufwärtswandlern sind eher die Ausgangskondensatoren kritisch.
Bei Stepupkonvertern gibt es keinen Schutz des Eingangsspannungskreises gegen Kurzschlüsse am Ausgang. SEPIC, Ćuk und Zeta-Wandler haben dieses Problem nicht, brauchen aber zwei (einzelne oder, oft vorteilhafter, gekoppelte) Induktivitäten.
SEPIC, Ćuk und Zeta-Wandler sind sehr hilfreich bei Batterieanwendungen, weil die Ausgangsspannung über und unter der Eingangsspannung liegen kann. Zudem haben sie einen kontinuierlichen Eingangsstrom, also keine für die Batterie schädliche pulsförmige Stromaufnahme. Einen SEPIC-Wandler kann man einfach mit nahezu jedem Boost-IC und einer gekoppelten Induktivität aufbauen. ZETA-Wandler haben eine noch sauberere Ausgangsspannung.
Es ist empfehlenswert, am Ein- und Ausgang von Schaltreglern zusätzliche Plätze für zunächst nicht bestückte (SMD) Kerkos in verschiedenen Baugrößen bereitzuhalten. Damit können Störfrequenzen (mit schnellem Oszilloskop und einer sauberen Masseverbidung messen!) effektiv bekämpft werden.
Bei Buck-Boostkonvertern kann es kleinere Unstetigkeiten beim Übergang vom Buck (Stepdown) in den Boostbetrieb (Stepup) geben.
Die Wahl der Diode(n) bei Schaltreglern (schnell oder „weich“ schaltend) kann den entscheidenden Unterschied bei der EMV-Thematik bewirken.
Induktivitäten können einen harten Übergang in den Sättigungsbereich (i.A. feste Kerne) oder eine weiche Sättigungskennline mit sanften Übergang (i.A. Pulverkerne) haben. Die Sättigungskurven sind temperaturabhängig und der Abfall der Induktivität in der Sättigung kann zu Stabilitätsproblemen bei Schaltreglern führen.
Bis ca. 400kHz sind Eisenpulverkerne einsetzbar, darüber eher MnZn bzw. NiZn für sehr hohe Frequenzen (bis GHz-Bereich) verwenden
Induktivitäten haben oft einen spezifizierten Wicklungsanfang (mit Punkt gekennzeichnet). Diesen mit der elektrisch unruhigeren Spannung (z.b. Switch bei Spannungsreglern) verbinden, da die äußeren Lagen dann die Störungen potenziell besser abschirmen können.
Bei geschalteten Induktvitäten geschirmte Ausführungen bevorzugen. Eine Schirmung ist aber natürlich nie perfekt / vollständig.
Mehrere Schaltregler auf einer Platine sollten entweder synchronisiert (nicht bei allen Typen möglich) oder zumindest getrennt befiltert werden. Ansonsten kann es Probleme mit Mischfrequenzen (Beat Frequency) geben.
„Spread Spektrum“ Schaltregler verteilen ihre Störungen (oft leider auf Kosten der Effizienz) über einen breiteren Frequenzbereich, was die Einhaltung von Limits vereinfacht. Unterm Strich produzieren sie aber mehr Störungen und bei schlechter Ausführung sieht man die Modulationsfrequenz deutlich im Spektrum.
Schaltregler mit integriertem FET(s) sind i.A. "ruhiger", aber nur bis zu einer gewissen Stromstärke lieferbar. Bei externen FETs kann mit einem Gatewiderstand die Anstiegszeit eingestellt werden, um die Emissionen (auf Kosten der Effizienz) zu verringern.
Switched Capacitor Schaltregler (keine Induktivität) sind bei geringen benötigten Strömen (<100mA) aus EMV-Sicht eine sehr gute Alternative und sehr oft auch kompakter. Bei High-K Kerkos als schaltendem Element sollte man aber auf mögliche hörbare Töne aufpassen (Lautsprechereffekt).
Wow, die komplexe Thematik von Schaltreglern zusammengewurstet auf ein
paar Zeilen.
Überladen & unvollständig, falsch oder aus dem Zusammenhang gerissen und
mit Buzzwords aufgepeppt.
Als ob das aus den Überschriften von Fachartikeln abgeschrieben wäre.
Ist so als ob ich die Inhaltsangabe einer Dose Erbsensuppe mit
Schweinefleisch lese und daraus etwas über Ackerbau und Viehzucht lernen
will.
Um nur mal eines rauszugreifen:
Spread Spektrum Wandler produzieren nicht mehr Störungen bei gleich
steilen Schaltflanken und gleichem EMI Filter.
Die werden nur weniger befiltert, es geht WENIGER Energie im EMI Filter
verloren bzw. die Schaltflanken können steiler sein (auch weniger
Verlustleistung) und dadurch das die auf ein breiteres Band gespreizt
werden bleiben die trotzdem unterhalb der Grenzwerte was ja Sinn der
ganzen Nummer ist.
Funzt aber nur für die Schaltfrequenz und deren Harmonische, nicht für
den ganzen Dreck der bei jedem Schaltvorgang entsteht und deutlich
höherfrequenter ist.
Das man die Modulationsfrequenz sieht wenn man es darauf anlegt ist doch
vollkommen Wurst.
Das man jede EMI Störung mit langsam schaltenden Elementen wegkochen
kann ist eine Binsenweisheit. (weich schaltende Dioden)
Mach eine laaaange Reihe an Beiträgen daraus in der Du die
unterschiedlichen Topologien vorstellst und dimensionierst.
Auf die EMI Messung mit dem 'schnellen Oszi' bin ich allerdings sehr
gespannt ebenso auf die Schaltnetzteile im GHz Bereich.
Als ob ...
Irgendwie ist der TE wohl gefühlte 10 Jahre hinter der aktuellen
Thematik.
> Diese ganze Reihe dieser Tips sind im Zeitgeist frittiert. Schnell,> kurz, oberflächlich.
Oder anders gesagt: Wäre es als Grundlagen Artikel an anderer Stelle im
Forum abgelegt, würde man es editieren bis es entsphrechend mehr
Qualität hat.
@Luky S:
Stell doch bitte Deine weiteren "Tips" als Artikel im Forum ein, damit
das Thema zukünftig besser wird.
Falk B. schrieb:> Dieser ganze Reihe dieser Tips sind im Zeitgeist frittiert. Schnell,> kurz, oberflächlich.
Sehe ich bei diesem Artikel ähnlich.
Aber für die, die das Thema nicht verstehen, sondern nur eine fertige,
direkt übernehmbare Lösung wollen, könnte man es noch einfacher machen:
http://www.ti.com/lsds/ti/analog/webench/overview.page
Dort einfach Daten wie Spannungen und Last eintragen, das vorgeschlagene
Design 1:1 übernehmen und fertig. Da kann man sich das Lesen der ganzen
Stichpunkte in diesem Artikel hier sparen.
Eins muss man Luky S. zu gute Halten: Er hat wenigstens keinen Artikel
draus gemacht. So verschwindet das ganze (hoffentlich) bald in der
Versenkung.
Damit das ganze für einen Anfänger doch noch etwas Nährwert hat, gebe
ich hier ungefragt meinen Senf dazu:
1. Bei würth Elektronik gibt es ein recht gutes Tool, um sich einfach
die benötigte Induktivität ausrechnen zu lassen. Damit macht man schon
mal nichts falsch. Und zum Prüfen, ob die eigene Rechnung stimmt, ist es
sehr gut zu gebrauchen: https://www.we-online.de/redexpert/
2. Hier gibt es ein tolles Tool, um sich einen feinen Spannungsteiler
auszurechnen: http://www.cl-projects.de/projects/tools/resmatch.phtml
Mein Tip an dieser Stelle: Unbedingt darauf achten, das die Werte des
Spannungsteilers nicht zu hochohmig ausfallen. Ja ich weiss, bei
Batteriebetriebenen Geräten ist das blöd. Aber bei herkömmlicher
Elektronik handelt man sich gerade an dieser Stelle schnell Probleme
ein. Aus der Hüfte geschossen würde ich einen Gesamtwiderstand von
50-100 KOhm nicht überschreiten.
3. Die Lotharsche Stromvisualisierung: Man malt in sein Layout die
Ströme durch die Eingang- und Ausgangskondensatoren und IC und Drossel
ein. Wenn man an dieser Stelle eine riesige Stromschleife bemerkt, so
ist das Layout Murks. Mein Tipp: Zu aller aller aller erst den
Eingangskondensator plazieren. Dann die Drossel, dann den Ausgangs-C.
Dann die obligatorische Diode noch dazwischen basteln. Dann sollte nicht
mehr all zu viel schief gehen können. Oder das Datenblatt des
Herstellers durchlesen. Und die Stelle mit dem Layoutvorschlag am besten
3 mal durchlesen, verstehen und einfach so machen. ( Nicht anders, nicht
besser)
Gerd E. schrieb:> Aber für die, die das Thema nicht verstehen, sondern nur eine fertige,> direkt übernehmbare Lösung wollen, könnte man es noch einfacher machen:
Darum geht es garnicht.
Es gibt ausser der Aneinanderreihung sinnloser Informationen oder
halbgarer Allgemeinplätze keinen Nährwert.
Das scheint ein häufig wiederkehrendes Problem bei diesen 'Beiträgen' zu
sein.
Als unterhaltsamer Artikel NULL unterhaltsam, als Fachartikel fachlich
völlig unterqualifiziert und als Grundlagenartikel zu unsortiert,
überladen und teilweise einfach falsch.
Was ist also die Zielgruppe?
Michael K. schrieb:> Was ist also die Zielgruppe?
Generation "Arduino": Ich bringe eine LED zum Blinken, also bin ich
Experte.
Und das zeige ich dann allen ...
... leider ;-)
L33tn00b schrieb:> Ich kann mich an eine andere Zeit erinnern, als der Umgangston hier> etwas netter war.
Sooo lange bist Du schon hier ;-)
Es wurde niemand beleidigt.
Es wurde nur klar geagt das die Qualität dieses 'Fachbeitrages'
unterirdisch ist.
Weiterhin wurde der Umstand beklagt das sich hier jeder für einen größen
Sänger hält der seinen Namen krächsen kann.
Übrigens der Grund weshalb die 'unfreundlichen, arroganten Wissenden'
abwandern.
Freundlich und Ahnungslos hilft auch nicht weiter was aber keine
Aufforderung sein soll nicht grundlegende Anstandsregeln zu befolgen.
Für alle Kritiker unter euch:
Nehmt den Artikel und verbessert ihn. Immerhin trägt er ein paar Infos
zusammen. Und ihr mit eurem Gemäcker ptoduziert nur Blindleistung.
Sicher kann man über Belege streiten, allerdings wenn man die Infos
richtig einordnet, stufe ich die als durchaus nützlich ein.
Sabberalot W. schrieb:> Die korrekte Frage waere hier .. was waere zu verbessern ?
Löschen!
Wo soll ich da anfangen, wenn ein Thema mit dem sich Bücher füllen
lassen auf ein paar Zeilen kruden Mixes aus Grundlagen, Praxistips und
Blödsinn komprimiert wird aus dem keine Zielgruppe irgendeine Erkenntnis
gewinnen kann?
Der schrieb:> wenn man die Infos> richtig einordnet, stufe ich die als durchaus nützlich ein.
Wenn man dazu in der Lage ist und auch dazu den Blödsinn zu filtern,
gehört man zu denen die solche Artikel nicht brauchen.
Alle anderen bekommen vollkommen unverdaulichen Kram vorgeworfen der
eher abschreckend und verwirrend ist wenn man sich tatsächlich
intensiver mit dem Thema beschäftigen will.
Luky S. schrieb:> Schaltregler haben prinzipbedingt eine schlechtere Transient Response> als Linearregler. Die Ausgangsspannung schwankt also stärker bei> Laständerungen. Daher auch aufpassen was beim Aufwachen eines> leistungsfähigeren Mikrocontrollers aus dem Sleepzustand passiert ( => sprunghafte Änderung der Stromaufnahme).
Dieser Punkt ist mittlerweile auch nicht mehr so allgemein gültig. Es
gibt mittlerweile Schaltwandler, die auch dank hohen Schaltfrequenzen
Lastsprünge sehr schnell ausregeln. Gerne kann mir auch jemand einen
kaufbaren Linearregler zeigen, der das hier schafft:
http://www.ti.com/lit/an/slyt732/slyt732.pdf
Sicherlich trifft das nicht auf die ganze Breite an Schaltwandler zu,
jedoch sind Verallgemeinerungen immer schwierig (*)
(*) Verallgemeinerungen sind immer schwierig
L33tn00b schrieb:> Ich kann mich an eine andere Zeit erinnern, als der Umgangston hier> etwas netter war.> Vielleicht hilft ja eine Rückbesinnung auf die eigenen Anfänge.
Meine volle Zustimmung. Mir reicht dies zum Querlesen. Und die sog.
Experten könnten ja in ein Expertenforum wechseln. Wieso dann seine Zeit
hier verschewenden?Wenn das Gemotze der ganze Beitrag der Experten ist,
dann gute Nacht. Vielen Dank für den Beitrag.
Kevin schrieb:> (*) Verallgemeinerungen sind immer schwierig
das ist eine Verallgemeinerung.
Ola schrieb:> Und die sog.> Experten könnten ja in ein Expertenforum wechseln.
PRUST....
HAHAHAHA....
DAS HIER war mal ein Expertenforum bevor die ganzen <ZENSIERT>
gekommen sind die eine schonungslose, aber fachlich richtige, Antwort
emotional verstörend finden und nicht erkennen können das ihnen
vollkommen kostenlos eine Beratung zuteil wird die in der freien
Wirtschaft nur mit unverschämt teuren Consultants einzukaufen ist.
In einem Fachforum darf doch immer noch gesagt werden das etwas fachlich
falsch ist, auch wenn das nicht die Antwort ist die manche
zerbrechlichen Gemüter gerne hören möchten ?
Fachlich fundierte Kritik auszublenden bedeutet sich jegliche
Möglichkeit zur Verbesserung zu nehmen.
Sorry, hier ist nicht http://www.montessori.de/
Warum so kompliziert?
Ist es notwendig auf neudeutsch Bashing zu betreiben?
Es sind zwar keine Beleidigungen, aber der Ton war schonmal besser hier.
Der Titel verspricht mehr als der Inhalt hergibt.Da braucht man nicht
den Inhalt komplett neu verfassen. Es reicht doch völlig aus darauf
hinzuweisen, daß man beim Titel den Ball etwas flacher halten sollte und
einen Titel wie "Eine Sammlung von Randnotizen zu Schaltreglern" wählen
sollte und alles ist gut.
Ein x-faches Nachtreten wenn die wesentliche Kritik schon erfolgt ist,
ist nicht erforderlich. Wir wollen hier schließlich keine Tore schießen.
Alternativ kann man auch konstruktiv zum Titel beitragen, indem man
"echte" Designtips mit "Tiefgang" hinzufügt. Derartige Tips in klar
verständlicher Form sind willkommen und z.B. hier zu finden.
Link vergessen ^^
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Wenn ich einen Artikel schreibe und den 'Hardware-Designtipp des Monats'
nenne und dann das abliefere ist das respektlos dem Leser gegenüber.
Wie wäre es wenn der Autor sich mal der Kritik stellt und ganz extrem an
Struktur, Umfang und Qualität seiner Artikel arbeitet?
Ob 'Spannungsversorgung', 'Schaltplan' oder jetzt 'Schaltregler', wenn
man es nicht kann und sich auch nicht verbessert, dann sollte man es
lassen statt immer neue Artikel zu produzieren.
Ich habe nur was dagegen das schon die 'Artikel des Monats' Beiträge auf
der Startseite die Qualität der durchschnittlichen Forenbeiträge haben.
Michael K. schrieb:> Ich habe nur was dagegen das> Wenn ich einen Artikel schreibe und den 'Hardware-Designtipp des Monats'> nenne und dann das abliefere ist das respektlos dem Leser gegenüber
Alle Satzzeichen wegzulassen und dies und das und dass nicht
auseinanderzuhalten, empfinde ich als respektloser.
Luky S. schrieb:> SEPIC, Ćuk und Zeta-Wandler sind sehr hilfreich bei Batterieanwendungen,
Bislang hatte ich nur die Kommentare gelesen, aber keinen Hinweis
bekommen, um welche Wandlertypen es sich hierbei handelt. Wem soll der
obige Artikel nutzen, wenn nicht einmal erklärt wird, wovon gesprochen
wird?
m.n. schrieb:> Luky S. schrieb:>> SEPIC, Ćuk und Zeta-Wandler sind sehr hilfreich bei Batterieanwendungen,>> Bislang hatte ich nur die Kommentare gelesen, aber keinen Hinweis> bekommen, um welche Wandlertypen es sich hierbei handelt. Wem soll der> obige Artikel nutzen, wenn nicht einmal erklärt wird, wovon gesprochen> wird?
Buck/Boost.
Ziemlich speziell und m.E. nur bei kleinen Leistungen verwendbar.
Wikipedia oder Applikationsschriften helfen weiter.
Als Artikel des Monats ist es natürlich etwas Käse.
Es ist aber auch traurig, daß der gesamte Thread sich fast
ausschließlich damit befaßt sich gegenseitig runterzumachen und sich
gegenseitig Minuszeichen zu verleihen. Das ist ein guter Ton.
Die wenigsten Beiträge bereichern das Thema.
Mein Gott!
Habt ihr alle nicht seine Einleitung gelesen?
Außerdem hat ein Administrator das auf die Startseite verschoben.
Sicher, das geht viel besser. Aber den Anspruch wollte der TO doch gar
nicht stellen. So wie ich seine Einleitung verstehe, soll es eh heißen
"Leute, bevor ihr einen Schaltregler einsetzt, macht euch mal ein paar
Gedanken!", und dazu hat er dann diese Spickliste gegeben, damit man
eine Richtung findet.
Für die Cracks hier natürlich Müll, weil denen schon genug dererlei
selbst in früheren Tagen um die Ohren geflogen ist.
Also, seid milde mit dem TO.
Danke Lucky, für das Zusammentragen von Stichworten.
Ich habe bislang sehr wenig Erfahrung mit Schaltregler, bin gerade
dabei, alle die angesprochenen Fehler zu machen und finde diese
Aufstellung ausgesprochen nützlich und ein guter Input für die
Suchmaschine.
Wäre der Artikel als Ersatz für ein Masterstudium Schaltregler angelegt,
wäre für mich nicht nützlich: Ich habe dafür nicht die Zeit.
Was mich hingegen extrem abtörnt und von häufigen Forumsbesuchen abhält,
sind völlig uninformativen, überflüssigen Antworten der angeblichen
Experten, die sich hier einfach auskotzen. Das stinkt hier leider
erbärmlich.
Andrew T. schrieb:> Irgendwie ist der TE wohl gefühlte 10 Jahre hinter der aktuellen> Thematik.
Schade, daß einige Experten bisher nur Kritik hatten statt einen dicken
Tietze-Schenk zu schreiben. http://www.tietze-schenk.de/tsbuch.htm
Moin,
danke erstmal für die Tipps. Wobei ich an einigen Stellen die Tipps
vermisse, soll heissen, ein paar Worte/Erklärungen mehr würden das ganze
etwas mehr abrunden und dem Leser die "richtige" Richtung geben.
Gruß
Stefan
Also bezüglich fehlender Zeilgruppe muss ich euch widersprechen. Wie
arbeitet man sich denn in ein Thema ein?
Zuerst mal schaun, was das überhaupt so ist was man verstehen will. Hat
man sich mal über Architekturen, Funktionsweise etc. Informiert wird man
als nächstes genauere Infos bezüglich Auslegung/parasitäre Effekte
suchen. Doch wo fängt man an? Was ist alles zu beachten? Ich finde da
ist der Artikel schon als Ausgangspunkt zu sehen. Wenn man sich mit
allen Stichwörter, die da drinn stehen, befasst hat, hat man dann einen
Überblick um was es so geht (und merkt wsl auch was im Artikel zu kurz
gekommen ist).
Peace!
Wie wärs Herr Knölke wenn du mal einen Artikel schreibst, dessen
Zielgruppe jeder ist, der diese Seite besucht, ein ganzes Spektrum an
Personen, die unterschiedlicher nicht sein können. Für dich mag der
Artikel nichts wert sein, aber vielleicht für andere schon. Es scheint
dir auch entfallen zu sein, dass hier nicht jeder Experte ala Herr
Knölke ist. Wer kritisieren kann, darf das auch gerne, ein guter
Kritiker geht aber mit guten Beispiel und Respekt voran.
Also Herr Knölke, der nächste Hardware Design Tipp des Monats, wäre doch
etwas für dich. Mache es einfach, denn wie ich oben schrieb, ein guter
Kritiker geht mit Beispiel und Respekt voran.
Luky S. schrieb:> Natürlich ist mir bewusst, dass bei einem Hobbyprojekt und leider auch> bei vielen kommerziellen Lösungen kaum Wert auf ein sauberes Design> gelegt wird, aber man kann die wichtigen Punkte trotzdem mal ansprechen:
Bitte vorher mal die Quellen von Lothar Miller lesen zum Thema
"Schaltregler":
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Hi!
Gibt es fertige "Switched capacitor" Schatregler um von 230Vac
Netzspannung auf ca 5Vdc runterzukommen?
Benötigt werden ca 20-50mA an 5 V.
Wie machen die chinesen das im überall auffindbaren billigen super
kleinen USB Netzteil? Haben die überhaupt eine Chance die CE Surge Tests
zu überstehen?
M.
Mr. T. Heuss schrieb:> Also Herr Knölke, der nächste Hardware Design Tipp des Monats, wäre doch> etwas für dich. Mache es einfach, denn wie ich oben schrieb, ein guter> Kritiker geht mit Beispiel und Respekt voran.
Full ACK! Nölen kann jeder.
lg. Heiner
Heiner schrieb:> Full ACK! Nölen kann jeder.
Bin das erste mal seit >8 Jahren mal wieder hier unterwegs - es hat sich
nichts geändert. Ätzend. Auf die nächsten 8...
Martin G. schrieb:> Wie machen die chinesen das im überall auffindbaren billigen super> kleinen USB Netzteil?
Flyback
> Haben die überhaupt eine Chance die CE Surge Tests> zu überstehen?
Eine Chance: ja
Frankman schrieb:> 3. Die Lotharsche Stromvisualisierung: Man malt in sein Layout die> Ströme durch die Eingang- und Ausgangskondensatoren und IC und Drossel> ein. Wenn man an dieser Stelle eine riesige Stromschleife bemerkt, so> ist das Layout Murks. Mein Tipp: Zu aller aller aller erst den> Eingangskondensator plazieren. Dann die Drossel, dann den Ausgangs-C.> Dann die obligatorische Diode noch dazwischen basteln. Dann sollte nicht> mehr all zu viel schief gehen können. Oder das Datenblatt des> Herstellers durchlesen. Und die Stelle mit dem Layoutvorschlag am besten> 3 mal durchlesen, verstehen und einfach so machen. ( Nicht anders, nicht> besser)
genau. Hier kann man noch anfügen:
3a. Die Strompfade in beiden Fällen, also Transistor eingeschaltet und
im Freilauf, einzeichnen, und das Layout z.B. durch Schlitze in der
Massefläche oder entsprechend verlegte Leiterbahnen so optimieren, dass
die Strompfade in den beiden Schaltphasen sich möglichst überlappen,
idealerweise nahezu deckungsgleich sind.
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