mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannung filtern, wie macht man es richtig?


Autor: Gustl Buheitel (-gb-)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich habe eine Platine die mit 5V versorgt wird aus so einem "Wandwarze" 
Netzteil. Und darauf habe ich dann einen 3,3V LDO und noch einen DCDC 
Wandler (TMR 6-0521) nach +-5V für den galvanisch getrennten Bereich.

Tja und das rauscht ganz fürchterlich. Ich weiß aber auch nicht wie man 
das genau mit dem Oszi misst. Wenn ich an dem Oszi nichts angeschlossen 
habe, also den 1:1 "Tastkopf" offen liegen habe, dann habe ich auch 
massig Rauschen, sogar mehr als wenn das angeschlossen ist.

Einmal ist scope_12 das Rauschen hinter dem DCDC Wandler. Ich habe aber 
schon versucht das zu filtern. Der Ausgang vom Wandler geht in eine 22uH 
Spule, dann über dicke Elkos und dann noch durch Ferritperlen. Im 
Datenblatt des DCDC Wandlers steht was von maximal 50 mVp-p. Mein 
Rauschen ist aber sehr viel schlechter, wieso? Was macht, dass das mehr 
wird? Ich habe da bisher nur das passive Zeug bestückt und sonst noch 
nichts.

Scope_13 zeigt das 3,3V Netz. Das rauscht auch stark obwohl auch da 
dicke Kondensatoren drinnen sitzen. Ich tippe ja auch einen Messfehler, 
weiß aber auch nicht wie man das richtig misst. Das Oszi hängt ja an der 
Steckdose, aber die Platine ist über ihre Stromversorgung nicht geerdet, 
das ist sie erst, wenn ich die mit dem Tastkopf anfasse.

Autor: OS (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der DC/DC Wandler braucht keine Kondensatoren direkt am Ausgang ?
Das sollte im Datenblatt oder den Applikations Hinweisen drin stehen.
Das zweite Bild vom Oszi bekommst Du vermutlich auch wenn Du die 
Masseklemme mit der Tastspitze verbindest.
Deshalb nicht die Masseklemme vom Tastkopf verwenden, sondern direkt den 
Tastkopf mit der Masse verbinden, dazu ist Normalerweise eine 
Kontaktfeder beim Tastkopf dabei.

Autor: Wolfgang (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
OS schrieb:
> Der DC/DC Wandler braucht keine Kondensatoren direkt am Ausgang ?

Aber er sollte damit klar kommen. Im Datenblatt steht dazu
Capacitive load ±5 VDC / ±12 VDC output models:
2000 μF max. / 900 μF max. (each output)
https://assets.tracopower.com/20180213154502/TMR6/...

Autor: Gustl Buheitel (-gb-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier gibt es Dokumente:

https://us.tracopower.com/products/browse-by-categ...

Ok, die hatte ich nicht gelesen. Also am Eingang habe ich keine Spule. 
Aber auch in den Dokumenten tmr6-emi-consideration.pdf ist am Ausgang 
kein Kondensator. Sollte ich diese also weglassen?

Ich habe da dicke Kondensatoren eingebaut, weil ich auf der Platine 
viele Relais verbaue und die brauchen Strom beim Schalten. Und ich 
dachte, dass mehr Kondensatoren das Rauschen eben nicht schlimmer 
machen.

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gustl B. schrieb:
> Mein Rauschen ist aber sehr viel schlechter, wieso?

Vielleicht misst dein Tastkopf durch die Leitung zur Masseklemme die 
Störstrahlung des Magnetfelds des Wandlers mit ?

Gustl B. schrieb:
> Ich habe da dicke Kondensatoren eingebaut, weil ich auf der Platine
> viele Relais verbaue und die brauchen Strom beim Schalten.

Ein Relais ist völlig unproblematisch denn es IST eine Spule: Der Strom 
steigt nach dem Einschalten langsam, das kann jeder Spannungsregkler 
problemlos ausregeln. Schlimmer ist das Ausschalten, das aber mit einer 
Freilaufdiode begrenzt sein sollte. Da reagiert der Regler nur auf den 
ausbleibenden Stromverbraucher, rauschen iust das auch nicht, sondern 
ein overshoot.

> Und ich dachte, dass mehr Kondensatoren das Rauschen eben nicht
> schlimmer machen.

Grosse Kondenstaoren nützen zumidnest nichts bei hohen Frequenzen.

Autor: Gustl Buheitel (-gb-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael B. schrieb:
> Schlimmer ist das Ausschalten, das aber mit einer
> Freilaufdiode begrenzt sein sollte.

Wieder was gelernt.

Michael B. schrieb:
> Vielleicht misst dein Tastkopf durch die Leitung zur Masseklemme die
> Störstrahlung des Magnetfelds des Wandlers mit ?

Mein "Tastkopf" ist ein Koax Kabel das ich auf die Platine gelötet habe. 
Innenleiter auf die +5V und Schirm auf Masse. Eben weil ich da schlecht 
mit dieser Korokoklemme hinkomme.

Michael B. schrieb:
> Grosse Kondenstaoren nützen zumidnest nichts bei hohen Frequenzen.

Ja, aber stören sollten sie auch nicht.

Autor: Possetitjel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gustl B. schrieb:

> Ich habe da dicke Kondensatoren eingebaut, weil ich
> auf der Platine viele Relais verbaue und die brauchen
> Strom beim Schalten.

???

Und wieso stören sich die Relais an der unsauberen
Spannung?


> Und ich dachte, dass mehr Kondensatoren das Rauschen
> eben nicht schlimmer machen.

Das ist kein Rauschen. Wirklich nicht.

Autor: Gustl Buheitel (-gb-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Possetitjel schrieb:
> Und wieso stören sich die Relais an der unsauberen
> Spannung?

Hatte ich nicht behauptet. Aber mit mehr C belasten sie den DCDC Wandler 
nicht so stark.

Possetitjel schrieb:
> Das ist kein Rauschen. Wirklich nicht.

Ja, ist es nicht, ist eigentlich ein fast sauberer Ton.

Autor: Thomas O. (kosmos)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
denke du solltest hier mal Spulen im hohen mH Bereich verwenden.

10-100µH verwende ich bei kleinen µC-Schaltungen.

Versuche mal die Frequenz in LTSpice o.ä. nachzubilden und teste 
dahinter dein LC-Filter ob es schon ausreichend früh einsetzt.

Autor: Possetitjel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gustl B. schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Und wieso stören sich die Relais an der unsauberen
>> Spannung?
>
> Hatte ich nicht behauptet.

Naja, dann verstehe ich Deine Frage nicht. Wenn es nicht
stört -- warum willst Du es dann filtern?


> Aber mit mehr C belasten sie den DCDC Wandler nicht
> so stark.

???

Wer? Die Relais? -- Die belasten im großen und ganzen immer
gleich stark.


> Possetitjel schrieb:
>> Das ist kein Rauschen. Wirklich nicht.
>
> Ja, ist es nicht, ist eigentlich ein fast sauberer Ton.

Ja :)

Ich gebe -- auch wenn der Eindruck ein anderer ist -- nicht
so besonders gern den Krümelkacker vom Dienst. Ein spektral
fast reines Störsignal erfordert nun mal andere Maßnahmen als
echtes Rauschen. Deswegen stört mich der Etikettenschwindel...

Autor: Gustl Buheitel (-gb-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Possetitjel schrieb:
> Naja, dann verstehe ich Deine Frage nicht. Wenn es nicht
> stört -- warum willst Du es dann filtern?

Weil da nicht nur Relais drauf sitzen, sondern auch ein ADC.

Possetitjel schrieb:
> Wer? Die Relais? -- Die belasten im großen und ganzen immer
> gleich stark.

Ja, aber wenn da viel C in der Nähe ist, bricht die Spannung nicht so 
weit ein. Zum Schalten brauchen die 40mA@5V für 500us, das ist nicht 
sonderlich viel und kann aus den Cs kommen.

So, habe jetzt mal weiter bestückt (viele kleine Cs) und dieser Ton ist 
weg. Oder vielleicht kann ich den nur nichtmehr so messen. Habe jetzt 
zum richtigen Tastkopf 10:1 von Agilent gewechselt. Jetzt ist es ein 
Rauschen mit so 40 mV p-p in dem man das Schalten des DCDC Wandlers 
sehen kann.

Autor: A. K. (prx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gustl B. schrieb:
> Wenn ich an dem Oszi nichts angeschlossen
> habe, also den 1:1 "Tastkopf" offen liegen habe, dann habe ich auch
> massig Rauschen, sogar mehr als wenn das angeschlossen ist.

Antenne. Offen, also hochohmig, fängst du alles ein, was der Äther 
bietet. Geh damit mal in die Nähe einer Leuchtstoffröhre.

Autor: Jürgen Wissenwasser (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dein Problem sind die gewählten Kondensatoren:
Du willst eine saubere Ausgangsspannung, hast aber faktisch nur Elkos 
(oder Tantal?) verbaut, die einen hohen ESR und v.a. ESL (beim Elko) 
haben. Gemäß deinem ersten Oszi-Bild taktet das Ding mit >600kHz - da 
kannst Du mit Elkos/Tantal-Kos nix ausrichten.


Deine Drossel hat 22uH und bei 14MHz Eigenresonanz - ist also mal ok.
Die Kondensatorbank muß umgebaut werden:
* (optional) 100nF direkt hinter die Drossel (HF zuerst blocken)
* Danach 10uF - Achtung: Klasse II-Dielektrika wie X7R oder X5R
    verlieren mit Bias-Spannung schnell an Kapazität,
    daher mind. 10V-Rating
* Evtl. ein zweiter MLCC mit 10uF.
* Dahinter kann man dann 2x100uF Elkos/Ta-Kos setzen. Das sollte 
reichen.


Die Ferrit-Beads sind an der Stelle unnötig - das gehört auf die Seite 
des Geräts, das Du damit versorgen willst.

Wichtig: Ausmessen unter verschiedenen Lastbedingungen!

Autor: Gustl Buheitel (-gb-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, Danke! Wie kann man sowas denn vorher simulieren? Ich meine ja mit 
Multisim kann ich einen Bode-Plot machen, und der zeit dann auch, dass 
es ab der Grenzfrequenz stark nach unten geht, aber so wirklich nah an 
der Realität ist das eben nicht. Da kann ich die Grenzfrequenz auch 
selber ausrechnen.
Simuliert man sowas überhaupt oder probiert man es auf einer Testplatine 
aus?

Habe jetzt die 470uF rausgenommen und noch zwei 10uF Keramik parallel 
eingebaut. Das Ergebnis ist deutlich besser.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.