Hallo zusammen,
ich möchte mich mit dem Selbstbau eines störungsarmen Schaltnetzteils
(+-15V & +5V) für Analogschaltungen beschäftigen, ähnlich wie hier
beschrieben:
https://www.elektroniknet.de/elektronik/power/stoerarme-schaltnetzteile-85023.html
Hauptsächlich um den Kondensator zwischen Primär und Sekundärseite zu
vermeiden, der zwar die Störausstrahlung verringert aber mir dafür die
Schaltungsmasse gegen den PE verseucht, suche ich nun einen passenden
Übertrager mit Schirmwicklung. (Ausgangsstrom so ~0,5-1A, Schaltfrequenz
>100kHz) Das dürfen auch ruhig 3 einzelne Übertrager sein, ist mir sogar
lieber. Das das nur als teuer spezialangefertigtes Bauteil verfügbar ist
denke ich nicht, auch "kleinere" Hersteller haben Entwicklungen in dem
Bereich gemacht:
http://www.funk-tonstudiotechnik.de/SMPS-24T-Info-2-spaltig-neu.pdf
Kennt Ihr etwas passendes?
Danke und Gruß.
Wenn Du bei Würth-Elektronik nichts passendes findest, stehen die
Chancen schlecht.Davon einmal abgesehen glaube ich nicht, dass mit der
Schirmwicklung allein ein CE-konformes Abstrahlverhalten zu schaffen
ist.
Alternativ könntest Du den Y-Kondensator von sekundär-GND nach PE
verlegen.
Danke für Deine Antwort!
>Alternativ könntest Du den Y-Kondensator von sekundär-GND nach PE>verlegen.
Ich war mich diesbezüglich nicht sicher, die Schleife zurück vom
Schalter wird dadurch ja größer, muss zusätzlich durch den
Primärgleichrichter und durch 2x Y Kondensatoren. Ist die
Störabstrahlung dann nicht wieder wesentlich höher? Wenn man es gut
macht sollten die Störströme aber lokal bleiben und nicht in den PE aus
dem Gerät heraus oder in die Sekundärmasse Stören können.
Bei WE gibt es einen Übertrager der passt, aber keine Schirmwicklung
hat. (2x24V, 2x0,28A) Zwei Stück davon, sekundär parallel um die 500mA
zu erreichen. Ich habe mal angehängt wie die Schaltung aussehen könnte
mit 2x TNY268. Danach könnte man noch einen Kapazitätsmultiplizierer
schalten oder einen LDO mit hohem PSRR im relevanten Bereich (gibt es
von TI) um Taktreste auszufiltern. Wobei der Pi Filter in der Simulation
schon erstaunlich gut wirkt.
Anhand des Schaltplanes läßt sich sich nur sehr bedingt auf die
Störaussendung schließen. Willst Du ein CE-Zeichen anbringen oder nur
generell "wenig Störungen" aussenden?
SMPS schrieb:> Ist die> Störabstrahlung dann nicht wieder wesentlich höher?
Es wäre ein Versuch...
Ansonsten: zwei Trafos = doppelte Störauskopplung = schlechter Plan
>Willst Du ein CE-Zeichen anbringen oder nur>generell "wenig Störungen" aussenden?
Auch wenn ich es selbst (mangels Messtechnik) nicht so genau nachmessen
kann, Ziel ist natürlich ein Gerät welches die Anforderungen an
Störausstrahlung und Störfestigkeit erfüllt. Wenn ich eine
Analogschaltung anschließe und mit dem Scope z.B. an der Gerätemasse bin
möchte ich keine Störungen über den Schutzleiter einkoppeln. (wie das
bei vielen Laborschaltnetzteilen der Fall ist)
>Ansonsten: zwei Trafos = doppelte Störauskopplung = schlechter Plan
Geht leider nicht anders weil ich nicht an andere Übertrager kommen
kann, es ist sogar ein dritter Übertrager für die 5V vorgesehen.
Ich vermute aber das lässt sich in Grenzen halten wenn man akribisch die
Masse/PE Führung macht? Meine Idee wäre ein PE "Sternpunkt" an den
Kondensatoren welche die Sekundärmasse mit dem PE verbinden. Dadurch
bleiben die Störströme lokal, es gibt keine Einkopplung zwischen PE und
Masse. (ich hoffe man versteht was ich meine)
Wenn EMV ein Problem ist und besonders niedrig sein soll, dann kann man
mit doppelt geschirmten Gehäusen arbeiten. Zwischen Gehäuse 1 und 2
befindet sich dann jeweils ein zweites Entstörfilter für die Ausgänge
und Eingänge.
Du solltest Dir erstmal Klarheit verschaffen, welche Störungen Dich
wirklich stören. Wenn es der Ableitstrom durch den Y-Kondensator ist,
dann geht es um 100Hz-Störungen und deren Oberwellen, d.h. deutlich
hörbar angesiedelt im Audiobereich. Lass den Y-Kondensator weg und Ruhe
herrscht im Audioband.
Die Oberwellen des Schaltwandlers sind eine andere Tasse Tee und
interessieren Dich persönlich eigentlich nur, wenn Du ein AM-Radio
betreibst. Anders sieht die Sache aus, wenn das Ganze CE-konform werden
soll. Dann kannst Du die Idee mit mehreren Trafos getrost vergessen.
>Wenn EMV ein Problem ist und besonders niedrig sein soll, dann kann man>mit doppelt geschirmten Gehäusen arbeiten. Zwischen Gehäuse 1 und 2>befindet sich dann jeweils ein zweites Entstörfilter für die Ausgänge>und Eingänge.
Es ist nicht mehr ein Problem als bei allen anderen Schaltnetzteilen,
die Leitungsgebundenen Störungen will ich aber so weit irgendwie möglich
loswerden.
>Du solltest Dir erstmal Klarheit verschaffen, welche Störungen Dich>wirklich stören. Wenn es der Ableitstrom durch den Y-Kondensator ist,>dann geht es um 100Hz-Störungen und deren Oberwellen, d.h. deutlich>hörbar angesiedelt im Audiobereich.
Moment, über den Y-Kondensator über den Übertragern koppel ich doch
massig HF Störungen in meine Analogschaltung gegen Erde, warum sind die
100Hz vom Gleichrichter am Eingang hier relevanter?
Es ist erstmal egal was angeschlossen wird, ein paar OPVs, ein VCA...
Da ist noch kein Projekt geplant, für meine Zukünftigen Projekte möchte
ich das Netzteil als Basis nutzen, Ripple und Rauschen sollten also
breitbandig niedrig sein. Gerade OPVs und co haben ja zu höheren
Frequenzen einen immer schlechteren PSRR.
>Anders sieht die Sache aus, wenn das Ganze CE-konform werden>soll. Dann kannst Du die Idee mit mehreren Trafos getrost vergessen.
Irgendwie muss das ja mit den 2 Trafos gehen ohne Y-Kondensatoren. Das
oben von mir verlinkte Netzteil schafft das ja auch, ziemlich sicher
über den PE. Und diverse andere Geräte haben auch mehrere Übertrager
verbaut.
Mark S. schrieb:> DEN Y-Kondensator
(und das schriebst Du zwei mal)
Y-Kondensatoren aber treten als Paar auf. Die ganze Bezeichnung (sowie
auch die Benennung der Klassifizierung und der nötigen Spezifikationen),
das "Y", resultiert aus dieser paarigen Anordnung. (Und zwar sind die
beiden "Äste" des Y oben gemeint.)
Es handelt sich um die Funkentstör-Caps, welche im Netzfilter zwischen
N und PE sowie zwischen L und PE platziert werden. Der X-Cap ist dagegen
ja zwischen L und N anzuordnen.
Im Anhang siehst Du ein Bild (Kopie Wikipedia "Funkentstörung").
Ziehe mal in Gedanken die beiden Erdungssymbole (diese stellen beide das
PE-Potential dar) gleichzeitig zusammen auf einen Punkt (am besten exakt
senkrecht unterhalb des X-Cap), so daß beide Y-Caps "schräg stehen" -
und schon hat man die "Äste" des Y.
(Genaugenommen müßte man noch den unteren "Ast" des Y ergänzen.)
Jetzt sollte die Bezeichnung "Y-Kondensator" unverwechselbar sein.
>Ziehe mal in Gedanken die beiden Erdungssymbole (diese stellen beide das>PE-Potential dar) gleichzeitig zusammen auf einen Punkt (am besten exakt>senkrecht unterhalb des X-Cap), so daß beide Y-Caps "schräg stehen" ->und schon hat man die "Äste" des Y.
Die Kondensatoren von denen Du schreibst zwischen L/N & PE sind Teil des
Filters am Eingang, das passt soweit.
Es gibt aber nochmal einen Y-Kondensator in typischen Schaltnetzteilen
der zur Funkentstörung Primär und Sekundär verbindet, C8 hier:
http://cxema.my1.ru/_pu/62/77548904.jpg
Weil er die Basisisolierung für SKII überbrückt muss das auch ein
Y-Kondensator sein. Und genau der wird mir Ärger machen, er verringert
zwar Funkstörungen koppelt aber den HF "Dreck" als Gleichtaktstörung in
die Sekundärseite. Und genau die Störungen will ich durch C86/C87
stattdessen Richtung PE schicken, weiß aber nicht ob die Schleife C86 ->
CY1/CY2 -> Gleichrichter niederimpedant genug ist.
Das ist der, den ich mit Y-Kondensator meinte. Bei Schutzklasse 2 gibt
es nur diesen einen. Und genau dieser Kondensator wird Dir den
obertonreichen 100Hz-Störstrom aus der primärseitigen Gleichrichtung als
Gleichtaktstörung in den Sekundärkreis koppeln, solange Du diesen nicht
nach PE ableitest.
>Und genau dieser Kondensator wird Dir den>obertonreichen 100Hz-Störstrom aus der primärseitigen Gleichrichtung als>Gleichtaktstörung in den Sekundärkreis koppeln, solange Du diesen nicht>nach PE ableitest.
Genau das ist meine Frage, reicht dafür stattdessen der C von Masse
gegen den PE ohne einen Störsender zu basteln? Die Sekundärseite soll
nur hochohmig mit dem Schutzleiter verbunden sein, (Gegen
Brummschleifen) muss also SK2 Anforderungen erfüllen.
SMPS schrieb:> ... Und diverse andere Geräte haben auch mehrere Übertrager verbaut.
Gute Geräte haben tatsächlich zwei (oder drei) Übertrager verbaut, die
aber besonders gesteuert werden. Bei der vollen Leistung versucht man
nahe an einem Taktverhältnis vom 50% zu liegen, so dass der zweite
Übertrager genau um die halbe Phase versetzt arbeitet (oder drei
Übertrager um 1/3 Phase). Dazu käme noch die doppelte Schirmung, bzw.
Doppelgehäuse.
Das können spezialisierte Firmen auf Schaltnetzteile so gut wie von der
Stange in kleinen Stückzahlen liefern, ist aber nicht bei großen
Elektronikhäusern einfach so aus dem Katalog zu bestellen.
SMPS schrieb:> Genau das ist meine Frage, reicht dafür stattdessen der C von Masse> gegen den PE ohne einen Störsender zu basteln?
Ich denke, dass dies der Weg wäre. Sofern es Dir um die
leitungsgebundenen Störungen auf der Netzseite geht, wirst Du aber um
eine Messung kaum herumkommen. Eine Minimalkonfiguration für derartige
Pre-Compliance-Messungen bestände aus einer 230V-Netznachbildung, einem
Trenntrafo und einem Spektrumanalysator. Alles andere ist stochern im
Kaffeesatz.
>Bei der vollen Leistung versucht man>nahe an einem Taktverhältnis vom 50% zu liegen, so dass der zweite>Übertrager genau um die halbe Phase versetzt arbeitet (oder drei>Übertrager um 1/3 Phase). Dazu käme noch die doppelte Schirmung, bzw.>Doppelgehäuse.
Ich hatte auch schon danach gesucht ob es fertige ICs gibt die sich
synchronisieren lassen, konnte aber nichts finden. Es gibt eigentlich
nur die Möglichkeit (wie im von mir verlinkten Dokument zu dem Netzteil)
das ganz so kompakt aufzubauen wie möglich (niederinduktiv bis zum
primär Siebelko) und das Filter am Eingang so "gut" wie möglich
aufzubauen.
>Sofern es Dir um die>leitungsgebundenen Störungen auf der Netzseite geht, wirst Du aber um>eine Messung kaum herumkommen. Eine Minimalkonfiguration für derartige>Pre-Compliance-Messungen bestände aus einer 230V-Netznachbildung, einem>Trenntrafo und einem Spektrumanalysator. Alles andere ist stochern im>Kaffeesatz.
Die Netznachbildung kann man sich grob nach den Plänen im Netz aufbauen,
Stell/Trenntrafo ist vorhanden.
Der Spektrumanalysator ist ein Problem, ich habe ein Schätzeisen im
Scope (TDS3014B) welches allerdings nur unter 10MHz anzeigen kann.
Entsprechende HW kann ich mir unter Umständen bei mir im Betrieb
ausleihen.
Erfahrungsgemäß ist der Bereich der ersten Oberwellen (0,15..1MHz) die
größte Hürde, so dass man mit 10MHz Bandbreite schon mal los legen
könnte.
Um Dein setup größenordnungsmäßig zu "kalibrieren" kannst Du vergleichen
mit einem käuflichen Netzteil eines renommierten Herstellers, z.B.
Laptopnetzteil von Lenovo, Fuji, Sony etc. Die halten üblicherweise die
Grenzwerte ein.
Ich glaube allerdings nicht, dass die Empfindlichkeit des Scope-Eingangs
ausreichen wird um diese doch recht kleinen Pegel zu messen. Als recht
brauchbare low-cost-Lösung habe ich in meiner Firma den DS815 von Rigol
angeschafft - der hat seinen KP von 1500€ längst eingespielt.
SMPS schrieb:> Ich hatte auch schon danach gesucht ob es fertige ICs gibt die sich> synchronisieren lassen, konnte aber nichts finden.
Die gibt es aber definitiv (vielleicht nicht unbedingt mit integriertem
Schalter, wie die TNY). Bestimmt nicht all zu selten, obwohl ich (zu
lange her) jetzt nicht mit einer Auswahl dienen könnte.
Man muß nur meines Wissens bei vielen davon (oder gar allen) die interne
Oszillatorfrequenz mittels des vorgesehenen R (oder auch der RC-Kombi)
auf "knapp unter f_sync" einstellen, so viel ich weiß.
Ich bin kein Fachmann, aber ein Hochsetzen der wirksamen Schaltfrequenz
durch Interleaving hört sich schon vielversprechend an. (Ein anderer
Ansatz wären Resonanzkonverter... da aber sind viele Topologien allein
über die Frequenz geregelt, andere zumindest zum Teil - was Interleaving
ziemlich erschweren dürfte.)
An Deiner Stelle würde ich noch mal gründlicher suchen. Welche Tags
hattest Du verwendet? "controller", "sync", ... ? Ich kann einfach nicht
glauben, daß so eine Suche ergebnislos verlaufen sollte.
Ich hatte früher(TM) viele Datenblätter von Controller-ICs "in Händen",
und dabei so einige mit sync Eingang. Sollte sich das entscheidend
geändert haben? (Wieso sollte...?) :-/