Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DCDC - HF Schwingungen - Lastelko als Ursache?


von 6a66 (Gast)


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Hallo liebe Wandler_Spezialisten.
Brauche mal eure Erfahrung zum Thema Wandler EMV.

Habe einen DCDC 12V - 5V nichtisoliert, Laststrom bis 5A, eingesetzt ist 
der TPS54531 nach Appnote. Layout ist auch nach den empfohlenen 
Richtlinien von TI gemacht (Eingangspfade und Ausgangspfade möglichst 
kurz, getrennte Masse für DCDC, Masse unter DCDC raus, ...). Bauteile 
nach Appnote. Habe bereits 5 Wandler erfolgreich umgesetzt (auch EMV), 
aber dieser Typ von TI ist das erste Mal am Start.


Bei EMV Messung HF abgestrahlt (CISPR32, Class B) beobachten wir 
breitbandig etwa 30...150MHz starke Störungen, auch mit den Profis vom 
Labor haben wir die über einen Tag nicht in den Griff bekommen. Wir 
haben 1nF and allen möglichen Stellen am DCDC reingepatched hat nix 
geholfen. Eine 5-Loch UKW Perle mit etwa 500R Impedanz vor dem 
nachfolgenden Elko hat ein bisschen was gebracht (3-4dB), weitere Perlen 
mit 1000R Impedanz zu den Lasten auch nicht viel (etwa 2dB). Abschirmung 
hat nix gebracht. Zusätzlicher Elko am Ausgang eher kontraproduktiv.

Wir konnten über ohmsche Last nach Abtrennung der anderen Lasten 
verifizieren dass es der Wandler sein muss.

Der Ausgangspfad des Wandlers ist mit einem zusätzlichen Lasteklo 3300uF 
belastet neben den üblichen 2x47u keramisch am Ausgang. Abstand etwa 
20...30mm (Low ESR, 5000h, namhafter Hersteller, 680mA ripple 
current,..).

Frage:
1. Kennt jemand das Thema starker Lastelko am Ausgang des DCDC Wandlers? 
Habe gestern bei einem Fertigwandler von Murata eine maximale 
Lastkapazität angegeben gesehen (OKL-T/3-W12 Series).
2. Hat jemand einen heißen Verdacht zu dem Thema oder zu dem 
eingesetzten Wandler (TPS54531)?

rgds

von Dieter (Gast)


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Was für einen Kern hat die Spule und wie ist diese gewickelt?

von Alexxx (Gast)


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Hast du das Layout wirklich exakt nach 11.2 LayoutExample gemacht?

>> Masse unter DCDC raus
?? Ganz falsch!
Unter der Drossel (und PH-Pin) kann man die Masse-Plane ausschneiden.
Der Rest der GND-Plane muss unzerschnitten bleiben.

>> Kennt jemand das Thema starker Lastelko am Ausgang des DCDC Wandlers?
Das kommt auf das IC an.
Normaler weise sollte ein ELKO kein Problem sein.

Hast du eine Last angeschlossen?
Sonst kann es sein, dass der Wandler in den lückenden Betrieb geht
und so mehr EMV produziert.
Nimm' doch mal mit dem Oszi das Signal am PH-Pin und an Uout auf.
(Taskopfmasse kürzest möglich auf DC/DC-GND legen - nicht mit dem 
Standard-Kroko-Kabel)

Mein Bauchgefühl sagt mir, dass
- womöglich die Drossel falsch ausgelegt ist und in Sättigung geht
- das Layout eine entscheidende Abweichung / Fehler hat

PS:
Bei hohen Frequenzen sind die Störungen symmetrisch. D.h. die
Masse schwingt mit! => Gegentakt-Drossel(n) zum sieben.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Zeig mal Schema, Layout und ein Bild des Aufbaus.

von Wolfgang (Gast)


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Alexxx schrieb:
> Sonst kann es sein, dass der Wandler in den lückenden Betrieb geht
> und so mehr EMV produziert.

Wenn die elektromagnetische Verträglichkeit steigt, würde er weniger 
stören, d.g. die Störungen müssten sogar zurückgehen.

von 6a66 (Gast)


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Hallo Kollegen,

kurz Antworten dazu:

>Was für einen Kern hat die Spule und wie ist diese gewickelt?
Geschlossener Kern, nach EVAmodul: L1 = Würth 74437368047 ist genau 
diese eingesetzt

>> Masse unter DCDC raus
>?? Ganz falsch!
>Unter der Drossel (und PH-Pin) kann man die Masse-Plane ausschneiden.
>Der Rest der GND-Plane muss unzerschnitten bleiben.

Korrekt, das habe ich falsch beschrieben. Unter dem DCDC converter habe 
ich sowohl Top als auch Bottom eine extra GND-Fläche angelegt, die ist 
mehrfach von oben nach unten mit Vias verbunden, am Wandler mit 
thermischen Vias. Ist mit Brücke an die Restmasse angebunden.
Nur unter der Wandlerspule ist GND sowohl unten als auch oben ausgespart 
damit keinen Einkopplung stattfinden kann.

>Hast du eine Last angeschlossen?
>Sonst kann es sein, dass der Wandler in den lückenden Betrieb geht
>und so mehr EMV produziert.

Der Wandler wird im (nahezu) Ruhemodus (100mA) HF-mäßig ruhig, mit Last 
fängt er breitbandig zu stören an.

>Mein Bauchgefühl sagt mir, dass
>- womöglich die Drossel falsch ausgelegt ist und in Sättigung geht

Schließe ich (fast) aus, ist Spule ist auch im EVA-Modul drinnen, mit 
einer  ähnlichen Würth 74437368047 sehrähnliches Verhalten, Spektrum ist 
etwas Anders aber die Einflussbreite (30...150MHz) nahezu identisch.

>- das Layout eine entscheidende Abweichung / Fehler hat

Hänge ich jetzt mal an.

>PS:
>Bei hohen Frequenzen sind die Störungen symmetrisch. D.h. die
>Masse schwingt mit! => Gegentakt-Drossel(n) zum sieben.

Das haben wir bei den Versuchen gestern ähnlich verstanden. Das ganze 
mit Drosseln nach aussen zu minimieren sehe ich aber nicht als Ziel an 
sondern die Störung zu beseitigen sonst pflastere ich da Induktivitäten 
für 5EUR rein für einen Wandler der 5EUR kostet (in Serie).



rgds

von 6a66 (Gast)


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Zusatz:

Der/Die im Schematics vermerkten 3300uF liegen gleich nördlich der L500.

rgds

von Harlekin (Gast)


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Wie ist der Lagenaufbau der Leiterplatte?

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Ich hab mal zwei nennenswerte GND-Punkte markiert.
Auf dem Platinenausschnitt sehe ich keine Verbindung zwischen diesen 
Punkten. Wenn Du so große Kreise baust, braucht Dich nichts wundern.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Hier das Bild.

von Gerd E. (robberknight)


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Sven S. schrieb:
> Ich hab mal zwei nennenswerte GND-Punkte markiert.
> Auf dem Platinenausschnitt sehe ich keine Verbindung zwischen diesen
> Punkten. Wenn Du so große Kreise baust, braucht Dich nichts wundern.

Ich vermute die Platine hat 4 Lagen, eine der Innenlagen davon GND. Er 
hat hier nur ein Bild von Top und Bottom eingestellt damit man was 
erkennen kann.

Wenn das dagegen tatsächlich nur 2 Lagen sein sollten, dann wundert es 
mich daß der Wandler überhaupt läuft mit den gigantischen Schleifen.

von Harlekin (Gast)


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Sven S. schrieb:
> Auf dem Platinenausschnitt sehe ich keine Verbindung zwischen diesen
> Punkten.

Passt zum beschriebenen Verhalten: bei kleiner Last reichen C501 und 
C502. Bei grosser Last kann C500 nicht helfen, da schlecht angebunden. 
Also gibt es grössere Störungen.

von Roland E. (roland0815)


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Die Abstrahlungen sind für einen DC-Wandler ohne jegliche EMV-Maßnahmen 
völlig normal. Auf der Platine sind jede Menge Schlitzantennen.

von 6a66 (Gast)


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Hallo und Danke für das Feedback.

Anbei größere Ausschnitte des Layouts damit die GND-Führung (hellblau) 
und Schleifen des DCDC-Wandlers (dunkelblau) besser erkennbar sind.

Harlekin schrieb:
> Wie ist der Lagenaufbau der Leiterplatte?

2 Lagig, Top routing (rot), Bottom vorwiegend großflächig GND (grün). 
Ich habe schon einige Layouts mit Wandlern gemacht, auch 2 Lagige, 
bisher ohne signifikante Probleme.

Sven S. schrieb:
> Ich hab mal zwei nennenswerte GND-Punkte markiert.
> Auf dem Platinenausschnitt sehe ich keine Verbindung zwischen diesen
> Punkten. Wenn Du so große Kreise baust, braucht Dich nichts wundern.

Habe die Rückführungsschleifen in dunkelblau markiert, passiert alles 
auf Top.
GND Führung ist am besten auf Bottom zu erkennen (hellblau markiert). 
Von GND_P (top) über 9 Vias auf GND (bottom - einmalig über Fläche mit 
2x9 vias top gebrückt). GND_DCDC ist top über die Brücke angebunden.

Gerd E. schrieb:
> Wenn das dagegen tatsächlich nur 2 Lagen sein sollten, dann wundert es
> mich daß der Wandler überhaupt läuft mit den gigantischen Schleifen.

Welche Schleifen sind gigantisch?

Harlekin schrieb:
> Passt zum beschriebenen Verhalten: bei kleiner Last reichen C501 und
> C502. Bei grosser Last kann C500 nicht helfen, da schlecht angebunden.
> Also gibt es grössere Störungen.

C500 ist südseitig, ist Eingang. Genauso wie C501 ud C502. Nach Appnote 
würden die alleine reichen. C500 ist zusätzlich, 220uF 50V. Ausgang ist 
nordseitig, bottom, 5V.

Roland E. schrieb:
> Die Abstrahlungen sind für einen DC-Wandler ohne jegliche
> EMV-Maßnahmen
> völlig normal. Auf der Platine sind jede Menge Schlitzantennen.

Kannst Du mir das mit den Schlitzantennen kurz näher erläutern. 
Ansonsten habe ich andere Wandler im Bereich 1...2A die KEINE 
zusätzlichen EMV Maßnahmen benötigen.

rgds

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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6a66 schrieb:
> C500 ist zusätzlich,

Lass ihn mal probeweiser weg.

von 6a66 (Gast)


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Sven S. schrieb:
> 6a66 schrieb:
>> C500 ist zusätzlich,
>
> Lass ihn mal probeweiser weg.

Habe Eingangselko als auch Ausgangselko weggelassen.
Störung ist nach wie vor da.
Das kommt aus dem Wanndler selbst.

rgds

von Soul E. (Gast)


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6a66 schrieb:

> 1. Kennt jemand das Thema starker Lastelko am Ausgang des DCDC Wandlers?
> Habe gestern bei einem Fertigwandler von Murata eine maximale
> Lastkapazität angegeben gesehen (OKL-T/3-W12 Series).

Du kennst das Thema Stabilität und Phasenreserve? Dass ESR und 
Lastkapazität einen Einfluss auf die Pole und Nullstellen haben?

Kompensation hast Du geprüft? Also Bodeplot aufgenommen und 
Phasenreserve bestimmt, etc? Wenn der Wandler zu seiner Schaltfrequenz 
eine Regelschwingung aufweist sieht das Spektrum ziemlich übel aus.

Der Rechenweg aus Kap. 9.2.2.6 des Datenblattes liefert Dir 
Ausgangswerte für die Komponenten. Bei Deiner großen kapazitiven Last 
wirst Du aber um Nachmessen nicht herumkommen.

von Harlekin (Gast)


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Ich würde den Spulenstrom mit einem Oszi messen. Bei unterschiedlichen 
Lasten lässt sich so prüfen, ob die Spule in Sättigung geht.


Die Schlitze ums IC herum bilden eine Antenne (siehe blaue Markierung in 
Bild "Layout_Antenne").

Wozu dienen die Schlitze? Den Bottom Layer würde ich so weit möglich, 
als einzige GND-Fläche gestalten. Dies wirkt wie ein Schirm. Lose 
GND-Enden und Ecken mit einem Via an den Bottom-Layer heften.

Im Bild Layout_-_Stromverlauf sind die Stromschlaufen im ein- und 
ausgeschalteten Zustand eingezeichnet. Eingeschaltet gibt es zwei Pfade. 
Der Pfad zum C500 lässt sich durch Verschieben von Q500 verkürzen. Siehe 
rosa Markierungen im Bild Layout_-_modifizieren.

von 6a66 (Gast)


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Hallo liebe Kollegen,

nochmals Danke für die Rückantworten.

soul e. schrieb:
> Du kennst das Thema Stabilität und Phasenreserve? Dass ESR und
> Lastkapazität einen Einfluss auf die Pole und Nullstellen haben?

Nein. Lang ist's her :(. Bin sicher kein HF Experte.
Habe aber
- mich genau an das Reference Design gehalten (EVA-Board) das auch die 
5V 5A vorsehen.
> Kompensation hast Du geprüft?
- die in 9.2.2.6 beschriebene Kompensation exakt so übernommen. Ich gehe 
davon aus dass die so stimmt da (nahezu, mit geringen Abweichungen) alle 
Designs die um den TPS54531 existieren dieselbe Kompensation einsetzen.
In zwei verschiedenen Lastfällen (ca. 0,5A und ca 4A) reagiert der 
Regler mit 2x47uF + 3300uF identisch, genauso wie auch bei 0,5A und nur 
2x47uF.

Harlekin schrieb:
> Ich würde den Spulenstrom mit einem Oszi messen. Bei unterschiedlichen
> Lasten lässt sich so prüfen, ob die Spule in Sättigung geht.

Würde ich mal ausschließen, die Spule ist die aus der Applikation und 
hat einen Sättigungsstrom von >10A. Der dürfte bei einem Laststrom von 
0,5A ohne die große Lastkapazität nicht ausgeschöpft sein.

Harlekin schrieb:
> Wozu dienen die Schlitze?
Habe ich aus der Historie übernommen aus einer anderen Application: Eine 
getrennte Masse nur für den DCDC bilden und diese nur ein einem Punkt 
anbinden damit das ganze Thema Stromschleifen sich nicht über das Board 
ausbreitet.
> Den Bottom Layer würde ich so weit möglich,
> als einzige GND-Fläche gestalten.
Genau eben dies nicht - so habe ich gelernt und bin damit bisher ganz 
gut gefahren.

> Eingeschaltet gibt es zwei Pfade.
> Der Pfad zum C500 lässt sich durch Verschieben von Q500 verkürzen. Siehe
> rosa Markierungen im Bild Layout_-_modifizieren.
Das bekäme ich mit EINER GND-Fläche bottom gut hin, widerspricht aber 
der Theorie von oben (Getrennte Massen, EINE Anbindung).

Beim Nachmessen habe ich Ringing am PH-Pin festgestellt (siehe Anhang). 
Der Kommt nach Erklärung vom discontinuous conduction mode (sprich die 
Diode leitet nicht die ganze Zeit und nach der Zeit der Leitung entsteht 
die Schwingung). Kann das der Grund für das HF-Thema sein? Wie 
verhindere ich das (ich muss mit Lasten zwischen 0,2 und 5A leben).

rgds

von 6a66 (Gast)


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Ringing Bild hat gefehlt.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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6a66 schrieb:
> Ringing Bild

Im Oszilloskopieren bist Du nicht gerade ein Meister.
Kannst Du das Oszi (an den Stufen erkenne ich ein digitales) wirklich 
nicht mit dem Computer verbinden, und einen ordentlichen Screenshot 
posten?

Wo genau hast Du gemessen?

von M. K. (Gast)


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Sven S. schrieb:
> Ich hab mal zwei nennenswerte GND-Punkte markiert.
> Auf dem Platinenausschnitt sehe ich keine Verbindung zwischen diesen
> Punkten. Wenn Du so große Kreise baust, braucht Dich nichts wundern

Da hat er recht.
Du braucht eine fette, ununterbrochen Masselage mit reichlich 
Durchkontaktierungen zu den Eingangs-Cs.

Von pin8 zur Drossel, würde ich die kapazitive Belastung auch gering 
halten.
Hier wird hart geschaltet und Du speist den Plattenkondensator aus 
großer Kupferfläche an Pin 8 und der darunter liegenden GND Lage.

Schau Dir nochmal die Hochstrompfade an und ich welchen Phasen die aktiv 
sind. Keine Schleifen bauen, das werden Deine Schwingkreise und 
Antennen.
Harlekin hat Dir das ja sehr schön aufbereitet.

von 6a66 (Gast)


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Hallo Kollegen :)

Sven S. schrieb:
> Im Oszilloskopieren bist Du nicht gerade ein Meister.
> Kannst Du das Oszi (an den Stufen erkenne ich ein digitales) wirklich
> nicht mit dem Computer verbinden, und einen ordentlichen Screenshot
> posten?

Das 54645D ist noch prä-USB Ära :) Und GPIB .....
Gemessen ist an pin8/PH, das ist der High-Side Schalter Ausgang, also 
zwischen Schalter und Induktivität.
OT: Warum heisst das eigentlich "schrecklicher Sven)?

M. K. schrieb:
> Von pin8 zur Drossel, würde ich die kapazitive Belastung auch gering
> halten.
> Hier wird hart geschaltet und Du speist den Plattenkondensator aus
> großer Kupferfläche an Pin 8 und der darunter liegenden GND Lage.

Habe das Layout von TI vom EVM als Referenz angehängt, das ist an diesem 
Punkt nicht kleiner. Und die Schleifen auch nicht.

Kann es sein dass die Schwingungen vom discontinuous conducting mode für 
die Probleme verantwortlich sind?

M. K. schrieb:
> Da hat er recht.
> Du braucht eine fette, ununterbrochen Masselage mit reichlich
> Durchkontaktierungen zu den Eingangs-Cs.

Das kann ich im nächsten Layout ändern, aber die Masseanbindung zu den 
Eingangs-C ist - im Layout rot=top gesehen - doch nicht kürzer und 
besser zu machen? Ich werde mal die ganzen Massen richtig gut mit 
Brücken verbinden. Mal sehen ob das was bringt.

rgds

von 6a66 (Gast)


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TI TPS54531-EVM Layout

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Sven S. schrieb:
> Im Oszilloskopieren bist Du nicht gerade ein Meister.

In der Kenntnis von Oszilloskopen bist Du nicht gerade ein Meister.

> Kannst Du das Oszi (an den Stufen erkenne ich ein digitales) wirklich
> nicht mit dem Computer verbinden, und einen ordentlichen Screenshot
> posten?

Es handelt sich ganz offensichtlich um ein Gerät der Baureihe HP 546xx. 
Mit Hilfe der gegen Einwurf großer Scheine erhältlichen EIA232- oder 
Parallelschnittstelle konnte man nur direkt auf Druckern ausdrucken, 
aber keine Fernsteuerung oder Datenexport durchführen. Dies war nur mit 
der noch teureren GPIB-Option möglich, für die man natürlich auch ein 
passendes Interface am Computer und geeignete Software benötigt. Und ob 
die uralte Software von HP noch auf halbwegs aktuellen PCs läuft, ist 
auch fraglich.

Wenn nur eine der o.a. Voraussetzungen nicht erfüllt ist, gibt es eben 
auch nicht den gewünschten Screenshot, egal wie viel Ahnung man von 
Oszilloskopen hat.

von 6a66 (Gast)


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Alexxx schrieb:
> Hast du eine Last angeschlossen?
> Sonst kann es sein, dass der Wandler in den lückenden Betrieb geht
> und so mehr EMV produziert.
> Nimm' doch mal mit dem Oszi das Signal am PH-Pin und an Uout auf.
> (Taskopfmasse kürzest möglich auf DC/DC-GND legen - nicht mit dem
> Standard-Kroko-Kabel)

Wenn Du mit "Lückender Betrieb" den discontinuous conducting mode meinst 
- JA, der läuft in diesem Mode, zumindest bei den schwachen Lasten von 
etwa 0,2...0,5A. Ich kann da nix dran ändern, das Produkt kann eben eine 
Last im Bereich 0,2...5 abfordern.

Hilft da ein synchroner Wandler (der TPS54531 is nichtsynchron)?

rgds

von Harlekin (Gast)


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6a66 schrieb:
> Habe das Layout von TI vom EVM als Referenz angehängt, das ist an diesem
> Punkt nicht kleiner. Und die Schleifen auch nicht.

Allerdings liegen dort der Kompensationskreis und der Feedbackkreis 
nicht innerhalb des "Spulenkreises". Ob dies wirklich eine Rolle spielt 
kann ich nicht beurteilen. Trotzdem würde ich das Referenzlayout 
vorziehen. Den Feedbackkreis könnte man versuchsweises zehnmal 
niederohmiger ausführen.

6a66 schrieb:
> Ringing Bild hat gefehlt.

Ein scharfes Bild wäre nützlicher. Bei abgedunkeltem Raum und 
senkrechter Aufnahmeposition wird es besser gelingen. Mich würden 
unterschiedliche Lastfälle interessieren. Gibt es einen "Kipppunkt", wo 
die Störungen markant grösser werden?

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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6a66 schrieb:
> Das 54645D ist noch prä-USB Ära :) Und GPIB .....

Na gut, ich kann nicht alles kennen.

6a66 schrieb:
> OT: Warum heisst das eigentlich "schrecklicher Sven)?


Ich bin in Oberbayern aufgewachsen. Zwischen Simssee und Chiemsee*. 
Damals hieß außer mir niemand Sven. Dem ersten anderen Sven bin ich erst 
begegnet, als ich über 30 war. Aber den schrecklichen Sven aus der 
Trickfilmserie kannte jeder. Darum war das mein Spitzname in der 
Schulzeit, und darüber hinaus.

*Daher weiß ich auch, warum die so genannt werden, aber das ist eine 
andere Geschichte.

: Bearbeitet durch User
von 6a66 (Gast)


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Sven S. schrieb:
> Zwischen Simssee und Chiemsee*

@Sven, OT:
Na ja, für einen fast RO ist Sven schon ungewöhnlich.
BTW: same area just MÜ, bin gelegentlich auf'm Chiemsee unterwechs.
/OT

rgds

von 6a66 (Gast)


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Harlekin schrieb:
> Ein scharfes Bild wäre nützlicher. Bei abgedunkeltem Raum und
> senkrechter Aufnahmeposition wird es besser gelingen.

Schnellschuss. Ja, kann man gerade machen, Kontrast erhöhen, 
beschneiden, ...
Die wichtige Infos sind aber drinnen: Ringing durch discontinuos 
conducting, 3,9MHz, es ist auch Ringing an den Schaltflanken sichtbar 
(da ist es etwa 100MHz, rausgemessen).

Wichtiger wäre mir die Aussage ob ich mit dem vorhandenen Wandler und 
dem Ringing das Thema in den Griff bekomme (Snubber, ....) oder ob ein 
anderer Wandler mit Synchronbetrieb das Ringing zuverlässig unterbindet 
- im disconuous conducting Bereich.

rgds

von Gerd E. (robberknight)


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6a66 schrieb:
> TI TPS54531-EVM Layout

Das ist ne komplett andere Baustelle, da das 4 Lagen hat statt nur 2.

Mit 4 Lagen ist so ein Layout wesentlich einfacher sauber hinzubekommen 
als mit nur 2.

von 6a66 (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Das ist ne komplett andere Baustelle, da das 4 Lagen hat statt nur 2.

Korrekt, hatte ich in der Beschreibung übersehen. War gedanklich auch 
bei 2 Lagen. Danke für den Hinweis.

rgds

von 6a66 (Gast)


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Wen es interessiert:

TI hat zum Thema "Störungen an DCDC Wandlern, Ursachen und Maßnahmen" 
eine sehr gute LearningBase:

https://training.ti.com/achieving-low-noise-and-low-emi-performance-dcdc-switching-regulators

rgds

von Harlekin (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> 6a66 schrieb:
>> TI TPS54531-EVM Layout
>
> Das ist ne komplett andere Baustelle, da das 4 Lagen hat statt nur 2.

Diese Aussage finde ich oberflächlich.
Warum soll sich diese Bauteilanordnung für 2 Lagen nicht eignen? Der 
Toplayer entspricht der Empfehlung des Datenblattes (siehe Bild).

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Vor einigen Jahren baute ich einen Schaltregler auf Basis des Intersil 
ISL8540 und verbrachte mehrere Tage damit, einen ziemlich obskuren 
Fehler zu finden. Es traten, synchron zu den Schaltvorgängen, Spikes mit 
einer Breite von ca. 1ns auf, d.h. vorrangig auf der Ausgangsspannung. 
Allerdings breiteten sie sich mit reduzierter Amplitude auch über die 
Masse aus und erschienen somit auch am Eingang. Und je mehr ich noch 
weitere Abblockkondensatoren usw. hinzufügte, desto schlimmer wurde die 
Angelegenheit.

Letztendlich stellte sich heraus, dass der sehr niederohmige 
Bootstrap-Kondensator die Quelle allen Übels war. Sobald ich einen 
kleinen Widerstand (ca. 10 Ohm) in Serie schaltete, waren sämtliche 
Störungen beseitigt. Ich bin erstaunt darüber, dass in den allermeisten 
Datenblättern und Applikationsschriften überhaupt nicht auf die 
erheblichen Auswirkungen solch eines Kondensators auf die EMV 
eingegangen wird. Stattdessen wird (wie auch von mir) immer nur an den 
Ein- und Ausgangsspanungen herumgefiltert, was das Zeug hält. Daher mein 
Geheimtipp: einfach mal einen kleinen Serienwiderstand ausprobieren.

von M. K. (Gast)


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6a66 schrieb:
> Habe das Layout von TI vom EVM als Referenz angehängt, das ist an diesem
> Punkt nicht kleiner. Und die Schleifen auch nicht.

Wenn Dir das herumreiten auf dem TI Layout weiterhilft, bitteschön.
Wir können Dir nur sagen was alles Mist ist an dem Layout, mit der 
Erfahrung von Leuten die schon deutlich häufiger Schaltnetzteile gebaut 
haben als Du.

Wenn Du das nicht hören möchtest, auch gut.
Hat TI Dir versprochen das das Eval Layout auch durch den EMI Test 
kommt?
Nein?
Ja, dachte ich mir!

von 6a66 (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Ich bin erstaunt darüber, dass in den allermeisten
> Datenblättern und Applikationsschriften überhaupt nicht auf die
> erheblichen Auswirkungen solch eines Kondensators auf die EMV
> eingegangen wird. Stattdessen wird (wie auch von mir) immer nur an den
> Ein- und Ausgangsspanungen herumgefiltert, was das Zeug hält. Daher mein
> Geheimtipp: einfach mal einen kleinen Serienwiderstand ausprobieren.

TI geht in seinen Webinars kurz darauf ein und empfiehlt, sowohl Leitung 
kurz als auch kapazitiv nicht gekoppelt und die Boot-Node möglichst 
klein zu halten.Das habe ich auch zu spät gelernt wie so manch anderes 
auch :(

rgds

von 6a66 (Gast)


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M. K. schrieb:
> Wenn Dir das herumreiten auf dem TI Layout weiterhilft, bitteschön.

Nein, ich will nicht darauf rumreiten. Das Pferd ist schon tot :)
Ich habe versucht die beiden Layouts gegeneinander abzuwägen und das zur 
Diskussion zu stellen.
Inzwischen habe ich aber einiges gelernt was ich so falsch gemacht habe, 
was nicht ganz so schlimm ist etc. ...
Dass das in der Vergangenheit geklappt hat....? Multilayer, Zufall, 
Metallgehäuse,...?

M. K. schrieb:
> Hat TI Dir versprochen das das Eval Layout auch durch den EMI Test
> kommt?
> Nein?
> Ja, dachte ich mir!

Nein, das garantieren mir niemand, auch kein TI. Und in Ihren (TI) EMI 
Webinars sind sie sogar darauf stolz dass ihre Designs 2dB (!!) unter 
CISPR22/32 Class B bleiben. Das ist mir zu wenig. Zeigt aber, dass das 
Ganze doch nicht soooo einfach ist wie gedacht.

Fazit: Ich werde noch versuchen aus dem bisherigen Layout einiges 
mitzunehmen an Erkenntnissen. Und dann wird es wahrscheinlich ein 
Synchroner Wandler werden und in das Layout all das einfließen was ich 
bisher mitgenommen habe.

BESTEN DANK an ALLE die bisher beigetragen haben. Ein paar schöne Tage 
noch über den Jahreswechsel.

rgds

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Könntest Du bei Deinem derzeitigen Layoutstand noch einen Test mit/ohne 
10R in der Leitung des Bootstrapkondensators durchführen und berichten, 
ob bzw. was sich dadurch ändert?

von 6a66 (Gast)


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Kurzes Update nach den Tagen zwischen den Jahren:

Andreas S. schrieb:
> Könntest Du bei Deinem derzeitigen Layoutstand noch einen Test mit/ohne
> 10R in der Leitung des Bootstrapkondensators durchführen und berichten,
> ob bzw. was sich dadurch ändert?

Marginal. Habe aber in einem anderen RefDesign eines anderen 
Schaltreglers die gleiche Maßnahme gesehen allerdings mit 5.1R. Werde 
das im nächsten Layout mal vorsehen, kann ich dann immer noch auf 0R 
umbestücken.

Auch ein Snubber hat nicht wirklich in die richtige Richtung gewirkt.

6a66 schrieb:
> Nein, ich will nicht darauf rumreiten. Das Pferd ist schon tot :)
> Ich habe versucht die beiden Layouts gegeneinander abzuwägen und das zur
> Diskussion zu stellen.

Habe inzwischen das TI Layout vermessen, das ist schön ruhig. Hat aber 
auch das Ringing an den Flanken wennauch signifikant geringer und das 
Ringing im discontinuous Bereich (quod erat expectandum). Ob das CISPR 
besteht vermag ich nicht zu beurteilen.

Am meisten hat noch die Verstärkung der Massezu- und abläufe gebracht.

Lastelkos sind unbedeutend solange die Kerkos am Ausgang nahe bleiben.

Eingangselkos können auf jeden Fall näher ran, der Eingangselko wirkt 
sich massiv aus wenn weggelassen (also ist die Pufferkapazität der 
Kerkos am Eingang - vielleicht durch die Distanz - zu gering.

Und ein Wichtiger Hinweis in einer anderen Appnote: Unter dem 
Schaltregler - da wo das Massepad liegt - soll KEIN Strom fließen. D.h. 
die Ausgangselkos müssen auf die Seite mit dem Schaltpin.

Werde synchronen Schaltregler verwenden - wird wahrscheinlich der 
TPS54328 werden, dann zweimal.

Ist damit vorübergehend abgeschlossen, werde gelegentlich noch mal 
reinschauen, speziell wenn das neue Layout da ist. Bis dahin: Besten 
Dank an alle Teilnehmer. Salut!

rgds

von Harlekin (Gast)


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6a66 schrieb:
> Kurzes Update nach den Tagen zwischen den Jahren:

Vielen Dank

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