Hallo alle, ich habe da mal eine Frage. Auf einer Platine habe ich einen Schaltregler dessen Bauteile auf Grundlage der maximal zu erwartenden Last dimensioniert sind. Im "Normalbetrieb" bleibt ein Ripple von ca 8-9mVpp. Allerdings werden im Standby-Modus auch Komponenten (z.B. ein Funkmodul) abgeschaltet. Dann sinkt die Stromaufnahme der Einheit von ca. 350mA auf ca. 120mA (bei 5V). In diesem Fall erhöht sich aber der Ripple auf etwa 20mVpp. Vergrößere ich die Spule von 68µH auf 100µH, so verbessert sich das ganze wieder. Nur rein rechnerisch passt die Spule dann eben nicht mehr zu den Werten im "Normalbetrieb". Nun frage ich mich also, was denn eine korrekte Maßnahme wäre. Darf die Spule ruhig etwas größer sein? Oder sollte ich die Spule bei 68µH lassen und stattdessen versuchen, den Ripple mit größeren Ausgangs-Kondensatoren in den Griff zu bekommen? Derzeit habe ich 2 x 10µF MLCC parallel. Vielleicht sind die 20mVpp auch gar nicht weiter schlimm. In ähnlichen Geräten von Markenherstellern messe ich teilweise um die 200mVpp. Aber man will's ja schön haben ;) Daher: Wie geht man mit so einer Situation um? Ist die maximale Last ausschlaggebend für die Berechnung der Spule? Danke für jeden Tip :D Sascha
Ich würde spontan mal behaupten, dass der Ripple auf ein aktives Funkmodul mehr Einfluss hat als auf ein abgeschaltetes Funkmodul mit schlafendem Controller.
Das kommt auf das DC/DC-IC an, das du leider nicht angegeben hast. Prinzipiell berechnet man eine Mindestinduktivität, bei der der Rippelstrom in der Induktivität ca. 20%...30% hat. Da sich auch der nötige Sättigungsstrom der Induktivität um 1/2 Rippelstrom erhöht. Auch der vom Wandler zu liefernde Maximalstrom erhöht sich um den Betrag. Der maximal mögliche Ausgangsstrom ist von dem Induktivitätswert weitestgehend unabhängig. Ein größerer Induktivitätswert ist, wenn nicht unverhältnismäßig, immer besser. Jedoch steigt der ohmsche Widerstand (=> Verluste => Erwärmung) und bei gleichem Sättigungsstrom wird die Abmessung der Drossel größer. Bei den Ausgangskondensatoren muss man bedenken, dass sich bei Nennspannung die Nennkapazität um bis zu -80% verringert. Für einen geringen Ausgangsrippel ist es also auch gut, etliche Cs parallel zu schalten, da sich damit auch der Gesamt-ESR verringert (optimales Layout vorausgesetzt). Kondensatoren mit einem höheren Kapazitätswert haben eine niedrigere Resonanzfrequenz, oberhalb derer die Impedanz ansteigt und der Kondensator immer wirkungsloser wird. Bei Kemet und Murata kann man schöne Impedanz-Diagramme dazu ansehen: http://ksim.kemet.com/ Auch beim Ausgangsrippel sollte man Augenmaß behalten. => Braucht meine Schaltung überhaupt einen niedrigeren Wert?
Induktor schrieb: > Im "Normalbetrieb" bleibt ein Ripple von ca 8-9mVpp. Wie und wo misst du das? Wie ist der Tastkopf angeschlossen? Verwendest du zur Messung die Krokoklemme vom Oszi? Oder verwendest du eine Massefeder? Welchen Ripple hast du, wenn du "Masse gegen Masse" misst (also Tastkopf-Masse an Masse und Tastkopfspitze auch an Masse)? > Vergrößere ich die Spule von 68µH auf 100µH Du meinst damit dass du die Induktivität der Spule erhöhst. > Ist die maximale Last ausschlaggebend für die Berechnung der Spule? Eine Spule mit mehr Induktivität bei gleichem Sättigungsstrom ist größer und teurer. Beides will man nicht, deshalb nimmt man die kleinstmögliche Induktivität. Der einzige "Nachteil", den eine Spule mit viel Induktivität hat, ist der, dass die Ausregelung von Lastschwankungen langsamer wird und ggfs. die Regelschleife angepasst werden muss. > Vielleicht sind die 20mVpp auch gar nicht weiter schlimm. Das musst du als Schaltungsentwickler bewerten können. Meine Digitalschaltungen kommen mit solchem Ripple locker zurecht.
Hallo ihr, vielen Dank für eure Antworten. Lothar M. schrieb: >> Vergrößere ich die Spule von 68µH auf 100µH > Du meinst damit dass du die Induktivität der Spule erhöhst. :))) Naja, wenn man es technisch und grammatikalisch ganz genau nimmt, dann erhöhe ich auch nicht die Induktivität der Spule, sondern ich setze eine andere Spule mit höherer Induktivität ein. Lothar M. schrieb: > Welchen Ripple hast du, wenn du "Masse gegen Masse" misst > (also Tastkopf-Masse an Masse und Tastkopfspitze auch an Masse)? Das hatte ich bis dahin noch gar nicht ausprobiert. Tatsächlich sehe ich Masse gegen Masse ebenfalls ca. 7mV Ripple. Wie kann das sein? eine Massefeder habe ich leider nicht. Nur das ca. 10cm lange Massekabel mit Krokoklemme am Tastkopf. Nicht ausreichend? Lothar M. schrieb: >> Ist die maximale Last ausschlaggebend für die Berechnung der Spule? > Eine Spule mit mehr Induktivität bei gleichem Sättigungsstrom ist größer > und teurer. Beides will man nicht, deshalb nimmt man die kleinstmögliche > Induktivität. Verstehe... In diesem Fall handelt es sich um eine Bourns SRR1210-680 Mit 100µH oder 120µH hätte ich den gleichen Preis und die gleiche Bauform. Insofern würde mir die höhere Induktivität nicht weh tun. Elektrolurch schrieb: > Bei den Ausgangskondensatoren muss man bedenken, dass sich bei > Nennspannung die Nennkapazität um bis zu -80% verringert. > Für einen geringen Ausgangsrippel ist es also auch gut, etliche Cs > parallel zu schalten, da sich damit auch der Gesamt-ESR verringert Ja, das war auch mein erster Ansatz. Derzeit sind 2 x 10µF/35V/X7R 0805 MLCC parallel. Das sah zumindest mein Layout vor. Ich habe testweise nochmal 2 davon Huckepack obendrauf gelötet. Eine leichte Verbesserung sah man schon, allerdings beschleicht mich inzwischen das Gefühl, dass meine Messergebnisse wenig aussagekräftig sind (siehe oben). Elektrolurch schrieb: > Auch beim Ausgangsrippel sollte man Augenmaß behalten. > => Braucht meine Schaltung überhaupt einen niedrigeren Wert? Tja, vermutlich nicht. Es ist eine reine Digitalschaltung, die auch auf jedem Steckbrett ihren Dienst verrichten würde. Es war eher die Neugier, die mich hier gepackt hat. Aber ok - ich werde erstmal eine Massefeder besorgen und mal recherchieren, wie es zu dem Rippel auf dem Oszi kommt, wenn man Tastkopfspitze und -masse and Masse hält. Vielen Dank für Eure Antworten. Das hat mir schon mal sehr geholfen. LG
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