Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltregler Spannung messen


von Daniel (Gast)


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Hallo.
Angenommen ich möchte die Spannung mit einem µC messen, die ein 
Schaltregler ausgibt.
Ist es eigentlich egal, ob ich die Messwiderstände vor dem 
Ausgangskondensator oder danach hinsetze?

Oder würde ich vor dem Ausgangskondensator falsche Messungen haben?

Diese Frage stelle ich mir schon länger, wäre nett, wenn mir darauf 
jemand eine Antwort geben könnte, Dankeschön :-)

: Verschoben durch Moderator
von Thomas K. (ek13)


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Daniel schrieb:
> Ist es eigentlich egal, ob ich die Messwiderstände vor dem
> Ausgangskondensator oder danach hinsetze?
Nein
> Oder würde ich vor dem Ausgangskondensator falsche Messungen haben?
Mehr rippeln, setzte sie nach dem C

von Wolfgang (Gast)


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Daniel schrieb:
> Angenommen ich möchte die Spannung mit einem µC messen, die ein
> Schaltregler ausgibt.
> Ist es eigentlich egal, ob ich die Messwiderstände vor dem
> Ausgangskondensator oder danach hinsetze?

Was für Messwiderstände benötigst du, um eine Spannung zu messen?

Der Kondensator sitzt parallel zum Ausgang. Da gibt es kein davor oder 
danach.

Oder wie sieht deine Schaltung aus und was hast du genau vor?

von Daniel (Gast)


Angehängte Dateien:

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Es geht mir darum zu kontrollieren, ob ein MP8862 die Spannung ausgibt, 
die man ihm über I2C mitgeteilt hat.
Bei KICAD kann ich nun die Widerstände R5/R7 hinter C17 setzen, oder vor 
C13, ohne das KICAD PCB meckern würde.
Ich dachte mir, da alles an einem Ausgang liegt, dürfte da auch die 
gleiche Spannung sein...

von Wolfgang (Gast)


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Daniel schrieb:
> Bei KICAD kann ich nun die Widerstände R5/R7 hinter C17 setzen, oder vor
> C13, ohne das KICAD PCB meckern würde.

Der KICAD Schaltplan visualisiert nur die Verbindungsnetze. Mit der 
Anordnung der Bauteile hat das nichts zu tun.

von Daniel (Gast)


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Ja genau. Und welche Anordnung wäre zielführender?

von Thomas K. (ek13)


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Das passt schon so, ich würde noch einen C ~100nF zwischen V_Sense und 
GND setzen.
Grüße

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Daniel schrieb:
> Ja genau. Und welche Anordnung wäre zielführender?
Im Schaltplan ist der Schaltregler eine Baugruppe. Die gehört zusammen, 
da kommt nichts rein, was nicht rein gehört.
Dahinter wird mit dem Spannungsteiler und dem µC kontrolliert, ob der 
Schaltregler wie gewünscht funktioniert.
Und so wird das auch gezeichnet, weil sich dann der Schaltplan "von 
links nach rechts" flüssig und logisch "lesen" lässt.

Und diese zig GND-Symbole "unten rum" im Schaltregler kannst du schöner 
zu einer Leitung zusammenfassen und auf jeweils 1 Massesymbol führen. 
Genauso beim Quarz und genauso beim Linearregler.
Denn sonst kommt noch jemand auf die Idee, diese Massepins auf der 
Platine einfach mit Vias in eine gedankenlos geflutete Masselage zu 
kontaktieren. Das ist bei einem Schaltregler mit einem halben MHz ggfs. 
der falsche Ansatz. Dort würde ich die Masse lokal halten und das auch 
im Schaltplan so darstellen.

Daniel schrieb:
> Ich dachte mir, da alles an einem Ausgang liegt, dürfte da auch die
> gleiche Spannung sein...
Bei den Frequenzen, die in den steilen Schaltflanken stecken, hast du 
alle paar cm andere Spannungsverhältnisse, auch wenn das Ohmmeter 0 
anzeigt.

: Bearbeitet durch Moderator
von Daniel (Gast)


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Danke für eure Antworten. Werde es so handhaben, das ich die Widerstände 
"hinter" den Ausgangskondensatoren setze.
Was mir noch einfällt: mein I2C bräuchte noch 4,7kOhm Pullups oder? Die 
internen vom Atxmega sind wohl zu groß, bzw. Zu hochohmig oder?

von MaWin (Gast)


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Daniel schrieb:
> Ist es eigentlich egal, ob ich die Messwiderstände vor dem
> Ausgangskondensator oder danach hinsetze?
> Oder würde ich vor dem Ausgangskondensator falsche Messungen haben

Wenn du eine Spannung messen willst, misst du sie zwischen 2 Punkten, 
z.B. GND und Ausgang
Und Ausgang heißt hier: der Leitung, die mit dem Ausgang verbunden ist.
Der ganzen Leitung.
Eine Grundlage der Elektrik ist nämlich, dass eine ideale Leitung Punkte 
verbindet und überall dasselbe Potential bewirkt, dieselbe Spannung 
gegenüber einem anderen Punkt.
Es ist egal wo du an der Leitung misst.
Es ist egal, welche weiteten Bauteile da noch dran hängen.
Es ist egal ob ein Kondensator vor oder nach der Stelle dranhängt, an 
der du misst.

Die ideale Leitung.

Bei hohem Strom über eine dünne reale Leitung entsteht am Widerstand der 
Leitung ein Spannungsabfall. Da muss man überlegen, ob man den 
Spannungsabfall mitmessen will oder nicht.

Bei deinem Schaltregler wird das egal sein.

von goc911 (Gast)


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Daniel schrieb:
> Hallo.
> Angenommen ich möchte die Spannung mit einem µC messen, die ein
> Schaltregler ausgibt.
> Ist es eigentlich egal, ob ich die Messwiderstände vor dem
> Ausgangskondensator oder danach hinsetze?
>
> Oder würde ich vor dem Ausgangskondensator falsche Messungen haben?
>
> Diese Frage stelle ich mir schon länger, wäre nett, wenn mir darauf
> jemand eine Antwort geben könnte, Dankeschön :-)

Wie wäre es denn mit einem Layout wie du den Schaltregler umgesetzt 
hast? Ist halt wichtiger als ein Schaltbild zu malen und sich darüber 
Gedanken zu machen ob ich vor oder nach dem Kondensator messe. Das ist 
nicht relevant ob ein Schaltregler gut umgesetzt wurde. Die EMV und 
andere Schaltungsteile, die induktiv über falsch gesetzte Vias 
horizontal in andere Schaltungsteile koppeln zeigen dir dann den Weg. 
Aber hier wird ja immer behauptet mann soll einen Unsinn wie GND- 
Trennung machen. Dabei sagt die Physik dass ab ca. 100kHz wir es mit 
EM-Feldern zu tun haben. Also wozu dann GND-Planes unter dem 
Schaltregler entfernen. Lothar, dazu würde mich mal deine fundierte 
MEinung interessieren.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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goc911 schrieb:
> Aber hier wird ja immer behauptet mann soll einen Unsinn wie GND-
> Trennung machen. Dabei sagt die Physik dass ab ca. 100kHz wir es mit
> EM-Feldern zu tun haben.
100kHz brauchen eine riesige Antenne, um auskoppeln zu können. Diese 
100kHz an sich sind also kein Problem. Das Problem kommt von den 
Schaltflanken des Schaltreglers, die natürlich mit steigender Frequenz 
immer steiler werden müssen. Und auf diese Art dann bei einem mit 100kHz 
schaltenden Regler auch gleich mal zig MHz haben können.

> Also wozu dann GND-Planes unter dem Schaltregler entfernen.
Es gibt bei jedme Schaltregler einen Switch-Node, der ständig von 0V auf 
irgendeine hohe Spannung "zappelt". Und wenn der hübsch groß ist, dann 
kann der kapazitiv in die GND-Plane einkoppeln und die als Antenne 
nehmen.
Ähnliches kann bei der Spule passieren, wenn das eine ungeschirmte 
Variante ist.

> Lothar, dazu würde mich mal deine fundierte MEinung interessieren.
Ich tendiere deshalb dazu, die Masse nicht auszusparen, sondern eine 
lokale Massefläche für den Schaltregler vorzusehen. Diese lokale Fläche 
wird dort mit der "Gesamtmasse" verbunden, wo auch die Ausgangsspannung 
ins Design geführt wird.

von goc911 (Gast)


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Ja, so mache ich das auch. Gut gefällt mir dass keine GND-Planes 
geschlitzt werden da es eh nichts bringt sondern eher schädlich ist. Ev. 
noch folgende Anregungen zum Design.

Geschirmte Spule, Ströme beachten. Der Punkt auf der Spule ist der 
Wickelsinn. Diesen zum "unruhigen Schaltknoten" setzten, ist besser für 
die EMV wegen der schirmenden Wirkung.
Abstand vom Schaltknoten wegen kapazitiver Kopplung, dort i.d.R. sehr 
steile Flanken, hohes dE/dt. Keine Vias bzw. Lagenwechsel. 
Stromschleifen Ein- und Ausgangsseitig so klein halten wie es eben 
möglich ist. Die besonders gefährliche Schleife ist die, die beim 
Umschalten der Freilaufdiode entsteht. Wenn schon asynchrone Regler 
eingesetzt werden sollte die Diode "soft recovery" Eigenschaften haben. 
Ich nehme nur noch synchrone Schaltregler wo es eben möglich ist.

von Daniel (Gast)



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Hallo, vielen Dank für eure weiteren Antworten.
Ich werde nachher mal mein momentanes Layout posten, muss nur leider 
gleich zur Arbeit.
Muss mal sehen, wie ich Kicad dazu bewege, mir die einzelnen Lagen 
getrennt voneinander anzeigen zu lassen. Ist meine erste Platine mit 
Kicad.
Ich habe 3D Bilder aufm Handy, wenn euch die erstmal reichen.
Kann nachher noch Bilder der Lagen anhängen. Ich glaube so ist es schwer 
zu erkennen, welches Bauteil welches sein soll, zumal zwei 4,7k pullup 
für den I2C dazu kamen.
Ich bin vom Platz her leider auf dieses kleine Maß beschränkt, weil die 
Platine später in ein Gehäuse soll.

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